一类对象类中唯一标识一个或一组对象的标识符。与名字不同的是,地址在创建之后被赋予且可以更改。
A.域地址:域是一个或多个通道上节点的逻辑组合。只有在一个域中的节点才能相互通信。LonTalk协议虽然不支持两个域之间的通信,但可通过应用程序实现两个域间的数据报文的传送。域标识使用域标识符,域标识符可以配置为0B、1B、3B或6B。
B.子网地址:子网是同一个域中最多127个节点的逻辑集合。每个域最多可以有255个子网。一个子网中的所有节点都必须位于同一个网段上,子网不能跨越智能路由器。
C.节点地址:一个子网中的每一个节点都被赋予一个唯一的节点号,其长度为7b。这样,一个子网有127个节点,一个域可容纳32 385个节点。
D.组地址:组是一个域中节点的逻辑集合。不同于子网,分组中的节点对其物理位置无任何限制。一个节点可以同属于15个分组。组可以由长度为1B的组号来标识,一个域最多可定义256个组。
E.Neuron ID:Neuron芯片的48b ID码可以用作地址。该地址由网络管理工具在节点安装时使用,称为域/ Neuron ID编址方式。
F.编址方式:节点使用的编址方式有五种,即域、域/子网、域/子网/节点、域/组、域/子网/ Neuron ID,不同编址方式的源地址和目标地址所需要的字节数也不同。
G.寻址方式:LonTalk协议提供的寻址方式有三种,即单点寻址、多点寻址和广播寻址。单点寻址即是将数据报文传递到某个节点;多点寻址是指在对节点编组后,将数据报文传送到某组节点中;广播寻址则是将数据报文传送到某个子网或某个域。
? 路由器
路由器是LonWorks技术的一个非常重要的组成部分,其主要作用是连接不同传输介质的LonWorks网络,实现多种介质的混合组网。路由器有四种,即中继器、网桥、学习路由器和配置路由器。此处将简要介绍学习路由器和配置路由器。这两种路由器都是智能路由器,它们可以提高整个系统的容量和可靠性。
A.学习路由器:学习路由器可以用来监视网络的通信量、学习域/子网的网络拓扑关系,然后用其所学知识有选择性地确定数据包的路由。但是,学习路由器不能学习组拓扑,因而不能传递使用组地址的数据包。
B.配置路由器:配置路由器也是借助内部的路由表在通道间有选择地路由消息包。与学习路由器不同的是,其内部的路由表是由网络管理器建立的。网络管理器通过建立子网地址及组地址的路由表来优化网络的通信能力,使网络的通信量达到最佳。
4 传输层
LonTalk协议的传输层管理报文的执行和报文的二次检测,负责点对点及点对多点的可靠传送,提供信息证实服务等。传输层有五个定时器用于辅助实现其服务。这五个定时器是:事务定时器、重复定时器、组接收定时器、非组接收定时器和等待空闲缓存器定时器。这些定时器的值均由网络管理工具自动计算并配置。LonTalk协议提供了四种基本报文服务,即应答服务、请求/响应服务、非应答重发服务和非应答服务。报文服务是由Neuron芯片内的NET自动完成的,不需人工干预。
? 确认服务或请求/应答服务 要求对方进行确认或应答,是可靠性的信息传输方式。如果在规定时时间里没有收到应答报文,发送节点会重发这条报文,若重发次数超过规定次数,则传输失败,并通告相关进程进行处理。
?无确认重复服务 为了保证对方能正确收到发送的信息,不需要对方进行确认或应答,采用多次向对方发送的方式进行信息传输,重发次数可事先设定。这种服务的可靠性比确认服务或请求/应答服务差些,但费用有时会较少。
?无确认服务 该种服务方式的可靠性要低于前两种,只向对方发送一次,并且不需要确
认或应答。可靠性虽然低,但传输效率很高。通常用于需要较高传输性能、网络带宽有限及对报文丢失不敏感的场合。
?优先服务 通过预先设定的优先级,按报文的优先级进行传输。利用此种服务可以发送紧急报文,以实现对紧急事件的实时处理。为了保证紧急报文的实时传输,这种服务必须预留一定的通信带宽。
5 会话层:为会话用户提供服务和活动管理,主要是提供请求/响应机制,即通过节点的连接来进行远程数据服务,使用该机制可以遥控实现远端节点的过程建立。此外还提供Lontalk协议最具特色的认证功能,防止非法访问和操作,同时也是在节点安装和配置时通过设置一个48bit密钥来确定的。
6 表示层:定义了报文数据的编码,包括网络变量报文编码和显示报文编码。其中,网络变量(NV)Lontalk协议中最为重要的概念,称为“隐式报文”,是传输互操作功能信息的主要方式之一。而显示报文可用于传输应用程序定的任意数据。
7 应用层:主要定义了标准网络变量类(SNVT)和一个主要用于传输应用程序间数据流的文件传输协议。
第三章 访问控制方式
为解决几个设备同时发起通信而出现的争用传输介质的现象,需采用某种介质访问控制方式,协调各设备访问介质的顺序。
通讯中对介质的访问可以是随机的,即网络各节点可在任何时刻随机地访问介质,也可以是受控的,即采用一定的算法调整各节点访问介质的顺序和时间。在随机访问方式中,常用的争用总线技术为载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)。在控制访问方式中则常用主从式。令牌总线、令牌环(或称之为标记总线,标记环)、多路存取等方式。
3.1 载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)
适合总线形拓扑结构。
采用这种控制方式时,网络上任何节点都没有预定的发送时间。节点的发送是随机的。若同一时刻有多个节点同时向传输线路发送信号,则这些信号会在传输线上相互混淆而遭破坏,称为“冲突”。为尽量避免由于竞争引起的冲突,每个节点在发送信息之前,都要监听传输线上是否有信息在发送,这就是“载波监听”。
载波监听(CSMA)的控制方案是先听再讲。一个节点要发送,首先需监听总线,以决定介质上是否存在正在发送信号的其他节点。如果介质是空闲的,则可以发送;如果介质是忙的,则等待一定间隔后重试。当监听总线状态后,可以采用以下三种坚持退避算法:
第一种为不坚持CSMA。假如介质是空闲的,则发送;假如介质是忙的,则等待一段随机时间,重复第一步。
第二种为1-坚持CSMA。假如介质是空闲的,则发送;假如介质是忙的,继续监听,直到介质空闲,立即发送;假如冲突发生,则等待一段随机时间,重复第一步。
第三种为P-坚持CSMA。假如介质是空闲的,则以P的概率发送,或以(1-P)的概率延迟一个时间单位后重复处理,该时间单位等于最大的传输延迟;假如介质是忙的,继续监听,直到介质空闲,重复第一步。
由于传输线上不可避免地存在传输延迟,有可能多个节点同时监听到线上空闲,并开始发送,从而导致冲突。故每个节点发送信息之后,还要继续监听线路,判定是否有其他节点正
与本节点同时向传输介质发送。一旦发现,便中止当前发送,这就是“冲突检测”。
CSMA/CD已广泛应用于计算机局域网中。每个站点在发送报文帧的同时还有检测冲突的能力,即所谓边讲边听。一旦检测到冲突,就立即停止发送,并向总线上发一串阻塞(Jam)信号,通知总线上个站点冲突已发生,使信道不致传送已损坏的帧。工作流程图如3.1所示。
图3.1 CSMA/CD工作流程图
3.2 令牌(标记)访问控制方式
令牌访问原理可用于环形结构,构成令牌环网络,也可用于总线网,构成令牌总线网
络。
(1)令牌环(Token-Ring)方式
令牌环是环形结构局域网采用的一种控制方式。令牌在网络环路上不断地传送,只有拥有此令牌的站点,才有权向环路上发送报文,而其他站点仅允许接受报文。一个站点在发送完毕后,便将令牌交给网上下一个站点,下一个站点如果没有报文发送,便把令牌顺次传给它的下一个站点。因此,表示发送权的令牌在环型信道上不断循环。环路上每个站点都可获得发送报文的机会,而任何时刻只会有一个站点利用环路发送报文,因而在环路上保证不会发生访问冲突令牌环的工作原理。如图3.2所示。
节点A截获令牌,并 节点A将数据发送到 数据循环一周后,节点 产生新的令牌,
准备发送数据 节点C A将其收回 发送到环路中
图3.2 令牌环的工作原理
(2)令牌传递总线(Token-Passing Bus)方式
这种方式和CSMA/CD方式一样,采用总线形拓扑,但不同的是在网上各节点按一定顺序形成一个逻辑环。每个节点在逻辑环中均有一个指定的逻辑位置,末站的后站就是始站,即首尾相连。总线上各站的物理地址与其逻辑位置无关。结构如图3.2.1和3.2.2所示。各站点连接顺序如图3.3所示。
图3.2.1 令牌总线结构示意图
图3.2 .2令牌总线结构示意图 图3.3 令牌总线网上站点连接顺序图
第四章
CRH2动车组网络控制系统
4.1 CRH2动车组概述
这款车型是以日本新干线的E2系1000番台为基础,也是继台湾高铁的700T
型后,第二款自日本出口的新干线列车。供中国使用的CRH2型均使用与E2系相同的牵引电动机,另外,所有CRH2型的座椅均可以回转。
CRH2A型
第一批CRH2型电动车组为数60列(编号CRH2-001A ~ CRH2060A),编组方式是4节动车配4节拖车(4M4T),每4节为一个单元,速度级别属A型(标称时速200公里),最高营运时速为250公里,用于经改造的既有路线上。
CRH2B型
除2A及2C型外,四方又设计出16节长大编组的CRH2B型电动车组,(编号CRH2-111B ~ CRH2-120B),级别属B型(标称时速200公里),最高营运时速为250公里。
CRH2C型
第二批CRH2型电动车组编号由CRH2-061C开始,是以CRH2A型设计作为基础上进行修改,改动包括把动车数量增至6节(6M2T),使用DSA350型高速受电弓,以及在电弓两旁加装挡板等。列车速度级别属C型(标称时速300公里),最高营运时速为
350公里,会用于新建的高速客运专线上。
CRH2E型
除2A、2B及2C型外,四方又设计出16节长大编组的CRH2E型卧铺电力动车组,列车编号由CRH2-121E开始,级别属E型(标称时速200公里),最高营运时速为250公里。
4.2 CRH2网络控制系统概述
CRH2型动车组网络控制系统是采用三菱公司基于A N S I / A T A - 8 7 8 . 1(ARCNET)协议开发的TIS系统,该网络控制系统通过贯穿列车的总线来传输信息,并且对列车运行状况及车载设备动作的相关信息进行集中管理,不仅有效地实现了对列车的控制,同时实现了对司机和乘务员的辅助作用,加强了对设备状态的监控与维护保养,提高了对乘客的服务质量。
4.2.1 系统组成及功能简介
图1为CRH2型200 km/h动车组列车网络控制系统构成简要示意图。系统主要由列车信息中央装置(简称中央装置)、列车信息终端装置(简称终端装置)、监控显示器、显示控制装置、I C卡读写装置、乘客信息显示器及车厢内各对象设备等组成。CRH2型200 km/h动车组网络控制系统具有传输控制指令、实时监视状态数据(故障信息、状态信息)、收集跟踪数据(故障前后设备内的运行记录)三大类功能。主要功能具体如下:①牵引、制动指令的传输;②设备的控制、复位指令的传输;③显示灯、蜂鸣器控制指令的传输;④司乘人员支持功能;⑤服务设备控制功能;⑥数据记录功能;⑦车上试验功能;⑧自我诊断线备份功能;⑨远程控制功能;⑩自我诊断功能; 页面显示功能。引入高可靠性的列车网络控制系统可实现对动车组的控制及动车组的状态实时监控,使动车组控制的可靠性和智能化得到极大提高。列车网络控制系统对各子系统设备的状态实时监视和管理,使司机对动车组的运行状态实时掌控、操作及故障处理变得更为简洁。
4.2.2 网络拓扑结构
CRH2型动车组列车网络控制系统采用2层网络结构,上层网络为连接各编组车辆的列车级通信网络,下层为连接车辆内固定设备的车辆通信网络。上层网络以列车运行控制计算机为核心,连接各中央装置和终端装置,采用双重环网结构。下层网络用于各车厢,是面向控制的一种连接车载设备的数据通信系统。
1 列车级网络
①列车级网络结构列车级网络由中央装置、终端装置构成,其组成结构如图4.2所示。