基于工業(yè)以太網(wǎng)的高速列車控制網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡應(yīng)用研究.pdf

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

2、的優(yōu)勢。高速列車中的旅客車廂分為商務(wù)型車廂，普通型車廂，為不同的旅客提供的服務(wù)質(zhì)量有所不同，同時，各個車廂的旅客訪問網(wǎng)絡(luò)的頻率和帶寬是不相同的，如何更高效地充分使用網(wǎng)絡(luò)資源，是高速列車網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(2009BAG12A06)，首先通過研究工業(yè)以太網(wǎng)的特點以及實時以太網(wǎng)協(xié)議，總結(jié)了幾種解決工業(yè)以太網(wǎng)實時性問題的方法，同時分析Round-Robin負(fù)

3、載平衡調(diào)度算法及其應(yīng)用，歸納了幾種國內(nèi)外學(xué)者的改進(jìn)方案。
　　其次基于OPNET平臺在高速列車網(wǎng)絡(luò)仿真模型上調(diào)用Round-Robin算法進(jìn)行仿真和性能分析，即在OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真平臺上構(gòu)建基于工業(yè)以太網(wǎng)的總線型高速列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型，添加Round-Robin算法程序到負(fù)載平衡節(jié)點，調(diào)用該算法進(jìn)行仿真，查看包括延時性、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等仿真結(jié)果，最后通過性能分析得出在基于工業(yè)以太網(wǎng)的高速列車控制網(wǎng)絡(luò)上調(diào)用Round-Robin算法在一

4、定時延內(nèi)可以達(dá)到負(fù)載平衡。
　　然后對高速列車控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行純軟件仿真，即用8臺PC機(jī)搭建總線型高速列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型，編寫收發(fā)數(shù)據(jù)函數(shù)、以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)封裝函數(shù)以及解析函數(shù)等相關(guān)程序，調(diào)用負(fù)載平衡Round-Robin算法進(jìn)行仿真，通過基于MFC的監(jiān)控界面對比分析調(diào)試結(jié)果驗證該算法能實現(xiàn)列車的負(fù)載平衡。
　　最后通過對OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真和純軟件仿真結(jié)果分析驗證工業(yè)以太網(wǎng)用于高速列車控制網(wǎng)絡(luò)是可行的，調(diào)用Round-Robin