轨道列车多通道以太网中继器及其冗余设计方法技术

本发明专利技术涉及一种轨道列车多通道以太网中继器及其冗余设计方法，以太网中继器包括为所述以太网中继器提供工作电源的电源模块，以及至少两组用于接收以太网数据帧的以太网接口，每组以太网接口均包括两个存在正常工作和运行故障两种状态的以太网接口；在每组以太网接口中选择一个以太网接口组成节点组Ⅰ，各组以太网接口中剩余的另一个以太网接口组成节点组Ⅱ；所述以太网中继器正常工作状态下同组的两个以太网接口互通；每个以太网接口均包括运行状态数据库。本发明专利技术通过对以太网中继器的冗余设计，增加了中继传输和旁路传输两种数据帧传输方式，在中继器或中继器后端线缆出现故障时，保证数据传输通道正常工作，提高了列车数据传输的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信网络
，涉及以太网通信技术，具体地说，涉及一种轨道车辆多通道以太网中继器及其冗余设计方法。
技术介绍
在轨道列车进行以太网网络布线过程中，当相邻车厢间交换设备的传输距离大于有效传输距离时，以太网网络线路上的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号的失真，由此导致信号接收错误。在进行以太网网络拓扑架构设计时，通常会采用以下方式避免上述问题的发生：1、采用光纤电缆作为传输介质。光纤电缆的传输距离可达几十公里，但相较于双绞线来说，光纤电缆的成本及工艺要求较高。2、在交换设备间串联中继器。中继器通过在两个节点的物理层上实现信号的双向转发，完成信号的复制、调整和放大功能，从而延长传输距离。但增加中继器势必会增加故障点，且现有的中继器产品并未进行冗余设计，在中继器或中继器后端线缆出现故障时，没有任何补救措施，降低了信号传输的可靠性。公开号为CN102177729A的专利文献公开了一种用于读表和其他通信服务的在电力线上的可靠的、长距离的数据通信，具体公开了如下技术特征：中继器和另一个中继器之间的电气电力线连接是变坏和丢失的任何一种，从连接接收的消息被按路线发送到另一个电气电力线连接、或可替代的通信连接。中继器和另一个中继器之间的电气电力线连接的复数条金属线中的一条或多条是变坏和丢失的任何一种，从一条或多条金属线接收的消息被按路线发送到同一电气电力线连接的其他金属线、或可替代的通信连接。该专利文献通过增加中继器与中继器之间的电气电力线实现两个中继器之间电气电力线连接出现故障后仍然能够发送数据。但当中继器出现故障时，同样没有任何不求措施，仍然存在数据传输可靠性低的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有轨道列车以太网传输信号的过程中存在的成本高、信号传输的可靠性低等上述问题，提供了一种成本低、可靠性高的轨道列车多通道以太网中继器及其冗余设计方法。通过实时检测以太网中继器的运行状态，制定相应的冗余设计策略，在中继器或中继器后端线缆出现故障时，保证数据传输通道正常工作，提高列车数据传输的可靠性。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种轨道列车多通道以太网中继器，包括为所述以太网中继器提供工作电源的电源模块，以及至少两组用于接收以太网数据帧的以太网接口，每组以太网接口均包括两个存在正常工作和运行故障两种状态的以太网接口；在每组以太网接口中选择一个以太网接口组成节点组Ⅰ，各组以太网接口中剩余的另一个以太网接口组成节点组Ⅱ；所述以太网中继器正常工作状态下同组的两个以太网接口互通；每个以太网接口均包括由以太网接口错误状态、以太网接口连接状态、以太网接口数据发送状态和自动协商结果组成的运行状态数据库。作为本专利技术上述以太网中继器的进一步设计，所述以太网中继器采用的数据帧传输方式包括中继传输方式、旁路传输方式和中继传输和旁路传输相结合的方式。作为本专利技术上述以太网中继器的优选设计，在以太网中继器断电时，所述以太网中继器自动打开旁路传输方式，在以太网中继器通电后，以太网数据帧的传输方式由旁路传输方式转换为中继传输方式。作为本专利技术上述以太网中继器的优选设计，中继传输方式指所述以太网中继器把节点组Ⅰ的以太网接口接收的以太网数据帧转发至节点组Ⅱ的以太网接口，或所述以太网中继器把节点组Ⅱ的以太网接口接收的以太网数据帧转发至节点组Ⅰ的以太网接口；旁路传输方式指所述以太网中继器对接收的以太网数据帧不做处理，直接把同组以太网接口中的两个以太网接口在物理上连在一起。作为本专利技术上述以太网中继器的优选设计，同组的两个以太网接口分别设于所述以太网中继器的两侧，位于所述以太网中继器一侧的各组以太网接口组成节点组Ⅰ，位于所述以太网中继器另一侧的各组以太网接口组成节点组Ⅱ。作为本专利技术上述以太网中继器的进一步设计，以太网接口正常工作指对应以太网接口的运行状态数据库中以太网接口错误状态、以太网接口连接状态和自动协商结果都正常，以太网接口运行故障指对应以太网接口的运行状态数据库中以太网接口错误状态、或以太网接口连接状态、或自动协商结果出现故障。作为本专利技术上述以太网中继器的优选设计，每个以太网接口均工作在全双工状态。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种轨道列车多通道以太网中继器的冗余设计方法，其步骤为：(一)以太网中继器把节点组Ⅰ的以太网接口接收的以太网数据帧转发至节点组Ⅱ的以太网接口、或把节点组Ⅱ的以太网接口接收的以太网数据帧转发至节点组Ⅰ的以太网接口定义为中继传输方式；以太网中继器对接收的数据帧不做处理，直接把同组以太网接口在物理上连接在一起定义为旁路传输方式；在以太网中继器断电的情况下，自动打开旁路传输方式，以太网中继器通电后，以太网数据帧的传输方式由旁路传输方式切换为中继传输方式；(二)初始化以太网中继器，将以太网中继器的所有以太网接口初始状态初始化为正常工作状态，以太网中继器的数据帧传输方式初始化为中继传输方式；(三)以太网中继器实时获取所有以太网接口的运行数据状态，并分别更新所有以太网接口的运行状态数据库；(四)根据以太网中继器的以太网接口切换真值表，结合以太网中继器状态选择采用中继传输方式、旁路传输方式还是中继传输和旁路传输相结合的方式；(五)以太网中继器的数据帧传输方式为旁路传输方式时，将以太网中继器同组中的以太网接口在物理上连接在一起，继续执行步骤(三)和步骤(四)，当以太网中继器上电或以太网接口故障恢复并满足中继传输方式的条件时，以太网中继器的数据帧传输方式恢复为中继传输方式；(六)以太网中继器的数据帧传输方式为中继传输方式时，根据以太网中继器的以太网接口切换真值表确定数据帧传输路径，把以太网中继器中节点组Ⅰ的以太网接口接收的数据帧转发至节点组Ⅱ的以太网接口，或把以太网中继器中节点组Ⅱ的以太网接口接收的数据帧转发至节点组Ⅰ的以太网接口，继续执行步骤(三)和步骤(四)；(七)以太网中继器的数据帧传输方式为中继传输和旁路传输相结合的方式时，根据以太网中继器的以太网接口切换真值表确定数据帧传输路径，采用中继传输的节点按照传输路径切换通道；采用旁路传输方式的节点指定的旁路路径在物理上将对应以太网接口连在一起，继续执行步骤(三)和步骤(四)。作为本专利技术上述冗余设计方法的进一步设计，以太网中继器的初始化还包括以太网接口初始化，以太网接口初始化指配置以太网接口的传输速度和传输模式。作为本专利技术上述冗余设计方法的进一步设计，在步骤(四)中，当节点组Ⅰ和节点组Ⅱ中的以太网接口中各存在至少一个以太网接口正常工作且同组以太网接口中至少一个以太网接口正常工作时，选择中继传输方式进行以太网中继器的数据帧传输；当节点组Ⅰ和节点组Ⅱ中任一节点组的以太网接口全部故障时，选择旁路传输方式进行以太网中继器的数据帧传输；在其余状态下，选择中继传输和旁路传输相结合的方式进行以太网中继器的数据帧传输。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术在现有以太网中继器的基础上对其进行冗余设计，对以太网中继器的以太网接口进行设计，设有至少两组以太网接口，同组以太网接口的两个以太网接口在以太网中继器正常工作状态下互通，在每组以太网接口中选择一个以太网接口组成节点组Ⅰ，各组以太网接口剩余的另一个以太网接口组成节点组Ⅱ，使以太网中继器具有不同的数据帧传输方式，每个以太网接口均包括运行状态数据库，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道列车多通道以太网中继器，其特征在于，包括为所述以太网中继器提供工作电源的电源模块，以及至少两组用于接收以太网数据帧的以太网接口，每组以太网接口均包括两个存在正常工作和运行故障两种状态的以太网接口；在每组以太网接口中选择一个以太网接口组成节点组Ⅰ，各组以太网接口中剩余的另一个以太网接口组成节点组Ⅱ；所述以太网中继器正常工作状态下同组的两个以太网接口互通；每个以太网接口均包括由以太网接口错误状态、以太网接口连接状态、以太网接口数据发送状态和自动协商结果组成的运行状态数据库。

【技术特征摘要】
1.一种轨道列车多通道以太网中继器，其特征在于，包括为所述以太网中继器提供工作电源的电源模块，以及至少两组用于接收以太网数据帧的以太网接口，每组以太网接口均包括两个存在正常工作和运行故障两种状态的以太网接口；在每组以太网接口中选择一个以太网接口组成节点组Ⅰ，各组以太网接口中剩余的另一个以太网接口组成节点组Ⅱ；所述以太网中继器正常工作状态下同组的两个以太网接口互通；每个以太网接口均包括由以太网接口错误状态、以太网接口连接状态、以太网接口数据发送状态和自动协商结果组成的运行状态数据库。2.如权利要求1所述的轨道列车多通道以太网中继器，其特征在于，所述以太网中继器采用的数据帧传输方式包括中继传输方式、旁路传输方式和中继传输和旁路传输相结合的方式。3.如权利要求2所述的轨道列车多通道以太网中继器，其特征在于，在以太网中继器断电时，所述以太网中继器自动打开旁路传输方式，在以太网中继器通电后，以太网数据帧的传输方式由旁路传输方式转换为中继传输方式。4.如权利要求2或3任意一项所述的轨道列车多通道以太网中继器，其特征在于，中继传输方式指所述以太网中继器把节点组Ⅰ的以太网接口接收的以太网数据帧转发至节点组Ⅱ的以太网接口，或所述以太网中继器把节点组Ⅱ的以太网接口接收的以太网数据帧转发至节点组Ⅰ的以太网接口；旁路传输方式指所述以太网中继器对接收的以太网数据帧不做处理，直接把同组以太网接口中的两个以太网接口在物理上连在一起。5.如权利要求4所述的轨道列车多通道以太网中继器，其特征在于，同组的两个以太网接口分别设于所述以太网中继器的两侧，位于所述以太网中继器一侧的各组以太网接口组成节点组Ⅰ，位于所述以太网中继器另一侧的各组以太网接口组成节点组Ⅱ。6.如权利要求1或5所述的轨道列车多通道以太网中继器，其特征在于，以太网接口正常工作指对应以太网接口的运行状态数据库中以太网接口错误状态、以太网接口连接状态和自动协商结果都正常，以太网接口运行故障指对应以太网接口的运行状态数据库中以太网接口错误状态、或以太网接口连接状态、或自动协商结果出现故障。7.如权利要求6所述的轨道列车多通道以太网中继器，其特征在于，每个以太网接口均工作在全双工状态。8.一种轨道列车多通道以太网中继器的冗余设计方法，应用于权利要求1所述的轨道列车多通道以太网中继器，其特征在于，其步骤为：(一)以太网中继器把节点组Ⅰ的以太网接口接收的以太网数据帧转发至节点组Ⅱ的以太网接口、或把节点组Ⅱ的以太网接口接收的以太网数据帧...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐燕芬，段胜才，郭瑞，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37