一种铁路TSN通信网关系统技术方案

本技术公开一种包括，一主控制模块；分别独自连接于所述主控制模块的至少一RS232控制模块、一RS485控制模块、一CAN接口、一以太网控制模块；一以太网总线接口，连接于所述以太网控制模块，所述以太网总线接口包括至少五个千兆网口，且支持TSN协议，达到了帮助列车各子系统传输的消息转换成TSN消息发送给TCMS主机，同时将接收到TSN消息解码后转发给列车各子系统，采用本技术实施例能实现列车各子系统与TCMS主机的TSN通信，解决目前铁路TSN网关的空白问题的目的。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及计算机网关系统配置领域，具体涉及一种铁路tsn通信网关系统。

技术介绍

1、tsn技术标准起源于音视频行业，用于满足广播、直播、现场等公共媒体的高清视频及音频数据高实时、同步传输的高带宽网络应用需求，同时旨在用以太网取代家庭中的高清多媒体接口(hdmi)、扬声器和同轴电缆。虽然avb任务组的研究成果没有广泛应用于家庭娱乐设备，但已经在工作室、体育和娱乐等场所得到推广。这一成功吸引了汽车界和工业界的关注。在汽车领域中，随着车载以太网在高级驾驶辅助系统方面的需求日益增加，而传统以太网的高延时及其不确定是无法满足无人驾驶或智能驾驶的车载音视频同步、安全和车联网交互等需求，因此极低延时的高带宽以太网传输技术应运而生。

2、铁路行业应用tsn网络最大的理由在于速度快、延时低、带宽高情况下稳定传输。随着监控并记录车辆和装备的情况、配备客户使用的无线lan等通信功能、车内监控摄像头像素和数量的增加、车内显示器的大型化和高画质化等功能不断强化，数据传输占用了越来越多的带宽。除此之外，各种各样的安全、控制、检测子系统也越来越多，这些子系统要求的速度和延时更高。于是，作为能够实现速度快、延时低、带宽高下稳定传输技术的tsn通信成为了众望所归。

3、tsn是一项用于以太网的实时通信技术，旨在确保在各种应用场景中实现低延迟、低抖动和可靠的通信。tsn通过在以太网上定义一些机制来实现这一目标，其中包括：

4、时钟同步机制：tsn使用一个共同的主时钟来确保各个子系统的时间同步，以便在网络中传输消息时可以精确地计算延迟。

5、时间感知整形器机制：tsn定义了交换以太网中时间触发消息传递的标准，以确保消息能够按照预定的时间表发送和接收，从而实现时间关键型保留流量的确定性有限延迟。

6、时间敏感流转发与排队机制：tsn通过定义根据时间表传输消息的队列来保证各种流量类别和应用程序集成到单个基于标准的以太网网络中。

7、通过这些机制，tsn能够在以太网上实现严格的时间控制，从而满足各种实时应用的要求。tsn在信息技术(it)核心(如工业4.0、网络物理系统和工业物联网(iiot))中具有重要的作用，能够帮助企业实现数字化转型和智能制造。

8、而随着铁路行业的发展，tsn网络得到广泛的应用，但由于铁路通讯网络的专用性和针对性极强(主要应用于铁路和部分电力系统等一些特殊领域)，目前用于列车与各子系统完成tsn通信的tsn网关还处于一片空白的状态。而现有的转换方法是依赖以太网软核协议栈，实时性非常差，无法实现tsn通信的实时性、速度快、带宽高情况下稳定传输等要求。

9、因此开发新的一种铁路tsn通信网关系统就显得很有必要。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种铁路tsn通信网关系统，能实现铁路tsn通信的实时性、速度快、带宽高下稳定传输的要求，解决列车与各子系统tsn通信问题。

2、本技术通过以下的技术方案来实现：一种铁路tsn通信网关系统，包括，一主控制模块；分别独自连接于所述主控制模块的至少一rs232控制模块、一rs485控制模块、一can接口、一以太网控制模块；一以太网总线接口，连接于所述以太网控制模块，所述以太网总线接口包括至少五个千兆网口，且支持tsn协议。

3、进一步地，所述主控制模块为基于ti sitara系列am6442双核arm cortex-a53+四核cortex-r5f+单核cortex-m4f多核处理器设计的微处理器。

4、进一步地，所述以太网控制模块由2个千兆位工业通信子系统pru_icssg组成，并且支持profinet irt、profinet rt、以太网/ip、ethercat、时间敏感网络tsn，向后兼容10/100mb pru_icss。

5、进一步地，所述时间敏感网络tsn，包括802.1as-rev、802.1qbv、802.1qbu、802.1cb，且工作在osi七层网络模型中的第二层—数据链路层。

6、进一步地，所述铁路tsn通信网关系统还包括系统初始化单元，用于接收rs232、rs485、can、网口中的配置参数信息，所述参数信息包括默认tsn网络的vlan id、tsn网络的qos值、tcms主机ip与端口、dns主机ip与端口、模块ip网关与端口、接收comid参数；ptp时钟同步单元，用于作为从时钟，列车tcms主机作为主时钟，运行ptp4l程序向主时钟发出同步请求并接收更新网关时钟；tsn初始化单元，用于检测tcms总线的ttdb列车网络拓扑的包，配置静态和动态列车网络拓扑参数，配置预先保存的各个参数；转发子系统信息单元，用于接收rs232、rs485、can、网口中的子系统信息，并将信息转换成tsn包发送给tcms主机；转发tcms主机信息单元，用于接收tcms主机的tsn数据包，按协议解码成系统的识别的数据后转发给子系统。

7、相比于现有技术，本技术能达到的有益效果为：

8、本技术铁路tsn通信网关系统通过：主控制模块、rs232控制模块、rs485控制模块、can接口、以太网控制模块、以太网总线接口。主控制模块分别与rs232控制模块、rs485控制模块、can接口、以太网控制模块连接；以太网控制模块与以太网总线接口，达到了帮助列车各子系统传输的消息转换成tsn消息发送给tcms主机，同时将接收到tsn消息解码后转发给列车各子系统，采用本技术实施例能实现列车各子系统与tcms主机的tsn通信，解决目前铁路tsn网关的空白问题的目的。

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【技术保护点】

1.一种铁路TSN通信网关系统，包括，其特征在于：

2.如权利要求1所述的铁路TSN通信网关系统，其特征在于，所述主控制模块为基于TISitara系列AM6442双核ARM Cortex-A53+四核Cortex-R5F+单核Cortex-M4F多核处理器设计的微处理器。

3.如权利要求2所述的铁路TSN通信网关系统，其特征在于，所述以太网控制模块由2个千兆位工业通信子系统PRU_ICSSG组成，并且支持Profinet IRT、Profinet RT、以太网/IP、EtherCAT、时间敏感网络TSN，向后兼容10/100Mb PRU_ICSS。

4.如权利要求3所述的铁路TSN通信网关系统，其特征在于，所述时间敏感网络TSN，包括802.1AS-Rev、802.1Qbv、802.1Qbu、802.1CB，且工作在OSI七层网络模型中的第二层—数据链路层。

5.如权利要求1所述的铁路TSN通信网关系统，其特征在于，包括：

【技术特征摘要】

1.一种铁路tsn通信网关系统，包括，其特征在于：

2.如权利要求1所述的铁路tsn通信网关系统，其特征在于，所述主控制模块为基于tisitara系列am6442双核arm cortex-a53+四核cortex-r5f+单核cortex-m4f多核处理器设计的微处理器。

3.如权利要求2所述的铁路tsn通信网关系统，其特征在于，所述以太网控制模块由2个千兆位工业通信子系统pru_icssg组成，并且支持profi...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗仁胜，
申请(专利权)人：安徽众志达智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：