基于工業(yè)以太網的高速列車控制網絡負載平衡應用研究.pdf

1、我國的高鐵技術蓬勃發(fā)展，高鐵是許多人出行的首選，而上網也是人們在日常生活中不可或缺的習慣，因此，旅客對在旅途中的網絡服務要求也越來越高。高速列車除了要承擔高速列車控制指令、狀態(tài)信息和顯示信息外，還要擔負為旅客提供電子商務、娛樂和獲得實時信息的功能。但目前我國高速列車通信網絡 TCN和ARCNET的網絡帶寬均不能滿足這一要求，而工業(yè)以太網不僅網絡帶寬大，而且在實時性上也能滿足工業(yè)現場的特殊要求，所以工業(yè)以太網在下一代高速列車網絡中具有明顯

2、的優(yōu)勢。高速列車中的旅客車廂分為商務型車廂，普通型車廂，為不同的旅客提供的服務質量有所不同，同時，各個車廂的旅客訪問網絡的頻率和帶寬是不相同的，如何更高效地充分使用網絡資源，是高速列車網絡控制研究的一個熱點，也是本文研究的重點。
　　本文依托國家科技支撐項目——高速列車網絡控制系統(2009BAG12A06)，首先通過研究工業(yè)以太網的特點以及實時以太網協議，總結了幾種解決工業(yè)以太網實時性問題的方法，同時分析Round-Robin負

3、載平衡調度算法及其應用，歸納了幾種國內外學者的改進方案。
　　其次基于OPNET平臺在高速列車網絡仿真模型上調用Round-Robin算法進行仿真和性能分析，即在OPNET網絡仿真平臺上構建基于工業(yè)以太網的總線型高速列車網絡控制系統模型，添加Round-Robin算法程序到負載平衡節(jié)點，調用該算法進行仿真，查看包括延時性、網絡負載等仿真結果，最后通過性能分析得出在基于工業(yè)以太網的高速列車控制網絡上調用Round-Robin算法在一

4、定時延內可以達到負載平衡。
　　然后對高速列車控制網絡進行純軟件仿真，即用8臺PC機搭建總線型高速列車網絡控制系統模型，編寫收發(fā)數據函數、以太網協議數據封裝函數以及解析函數等相關程序，調用負載平衡Round-Robin算法進行仿真，通過基于MFC的監(jiān)控界面對比分析調試結果驗證該算法能實現列車的負載平衡。
　　最后通過對OPNET網絡仿真和純軟件仿真結果分析驗證工業(yè)以太網用于高速列車控制網絡是可行的，調用Round-Robin