АРХИТЕКТУРА ШИРОКОПОЛОСНОЙ СЕТИ СВЯЗИ, ОБЪЕДИНЯЮЩАЯ СЕТЬ УПРАВЛЕНИЯ ПОЕЗДОМ И СЕТЬ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОЕЗДА, И СПОСОБ СВЯЗИ С ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕМ Российский патент 2018 года по МПК H04L12/437 H04L29/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области техники сетевой связи в поезде и относится к архитектуре сети связи и, в частности, к архитектуре широкополосной сети связи, объединяющей сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда, и к способу связи с применением этой архитектуры.

ПРЕДПОСЫЛКИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сети связи в поезде могут включать сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда. Сеть управления поездом главным образом выполняет функцию управления поездными устройствами, расположенными в вагонах поезда, для обеспечения их совместной работы и обмена информацией и для осуществления обнаружения неисправности и технического обслуживания поездных устройств. Сеть обслуживания поезда главным образом функционирует для предоставления информационного сервиса и осуществления связи с поездом для соответствующих сотрудников и пассажиров поезда.

В предыдущем уровне техники сеть связи в поезде имеет следующие трудности:

(1) В большинстве поездов сеть управления и сеть обслуживания обычно используют независимые архитектуры сети.

(2) Шины управления, такие как MVB, CAN и HDLC, используются в сети управления поездом. Вследствие значительного увеличения объема данных для передачи в поезде, невозможно осуществить передачу большого количества данных, несмотря на то, что передача может управляться в реальном времени.

(3) В поезде, поддерживающем технологию WIFI, осуществляют объединение сети управления поездом и сети обслуживания поезда. Тем не менее, вследствие недостатка мер безопасности в поезде отсутствует метод обеспечения безопасности сетевой связи.

(4) В конструкции, в которой сеть Ethernet используется в качестве архитектуры сети связи для железнодорожного транспорта, кабель витой пары используется в качестве кабеля Ethernet. В результате решение ограничено дальностью передачи и качеством передачи кабеля витой пары.

СУЩНОСТЬ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Принимая во внимание недостатки из предыдущего уровня техники, объектом настоящего изобретения является предоставление архитектуры сети связи, объединяющей сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда, которая характеризуется высоким уровнем защиты передачи данных, а также предоставление способа связи в поезде с применением архитектуры сети для связи.

В настоящем изобретении применяются следующие технические решения. Архитектура широкополосной сети связи, объединяющая сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда, включает надежную сеть и ненадежную сеть. Надежная сеть содержит элемент надежной сети на уровне вагона, предусмотренный в каждом вагоне (поезд обычно содержит головной вагон, хвостовой вагон и промежуточный вагон (промежуточные вагоны), а термин «каждый вагон» относится к головному вагону, хвостовому вагону или промежуточному вагону). В каждом из головного вагона и хвостового вагона, в дополнение к элементу надежной сети на уровне вагона, предусмотрен элемент надежной сети на уровне поезда. Ненадежная сеть содержит элементы ненадежной сети на уровне поезда, соответственно расположенные в головном вагоне и хвостовом вагоне. Один элемент надежной сети на уровне поезда связывается с одним элементом ненадежной сети на уровне поезда через шлюз безопасности, и несколько шлюзов безопасности являются избыточными друг относительно друга.

Например, в одной надежной сети элемент надежной сети на уровне поезда в головном вагоне связывается с элементом ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне через основной шлюз безопасности; в надежной сети элемент надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне связывается с элементом ненадежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне через вспомогательный шлюз безопасности; и основной шлюз безопасности и вспомогательный шлюз безопасности являются избыточными друг относительно друга. Как правило, элемент надежной сети на уровне поезда в головном вагоне связывается с элементом ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне через основной шлюз безопасности. Если неисправность возникает в линии связи основного шлюза безопасности, активируется линия связи вспомогательного шлюза безопасности в хвостовом вагоне.

Предпочтительно в надежной сети в каждом вагоне предусмотрен по меньшей мере один элемент надежной сети на уровне вагона, все элементы надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне образуют группу элементов надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне, и два конца элемента надежной сети на уровне поезда в головном вагоне и два конца элемента надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне соединены с образованием архитектуры надежной кольцевой сети; группа элементов надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне связывается с элементом надежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элементом надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне соответственно; в ненадежной сети два конца элемента ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне и два конца элемента ненадежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне соединены с образованием архитектуры ненадежной кольцевой сети.

Более того, группа элементов надежной сети на уровне вагона содержит два элемента надежной сети на уровне вагона. Другими словами, в каждом вагоне группа элементов надежной сети на уровне вагона содержит элемент I надежной сети на уровне вагона и элемент II надежной сети на уровне вагона, причем два элемента надежной сети на уровне вагона соединены. Другими словами, элемент I надежной сети на уровне вагона и элемент II надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне соединены; и элемент I надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне соединен с элементом надежной сети на уровне поезда в головном вагоне, и элемент II надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне соединен с элементом надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне.

Конкретно, группа элементов надежной сети на уровне вагона (соединенные элемент I надежной сети на уровне вагона и элемент II надежной сети на уровне вагона) в каждом вагоне образует, вместе с элементами надежной сети на уровне вагона в головном вагоне и элементами надежной сети на уровне вагона в хвостовом вагоне, архитектуру надежной кольцевой сети.

Предпочтительно в надежной сети предусмотрены по меньшей мере один элемент надежной сети на уровне вагона и по меньшей мере один элемент надежной сети на уровне поезда в каждом вагоне, которые образуют группу элементов надежной сети, и группы элементов надежной сети в вагонах последовательно соединены с образованием архитектуры надежной линейной сети; в ненадежной сети, в дополнение к головному вагону и заднему вагону, предусмотрен элемент ненадежной сети на уровне поезда в каждом вагоне (каждом промежуточном вагоне, за исключением головного вагона и хвостового вагона), элементы ненадежной сети на уровне поезда в вагонах от головного вагона к хвостовому вагону (включая головной вагон, хвостовой вагон и промежуточные вагоны) последовательно соединены с образованием архитектуры ненадежной линейной сети; или элементы ненадежной сети на уровне поезда в вагонах (включая головной вагон, хвостовой вагон и промежуточные вагоны) последовательно соединены из конца в конец с образованием архитектуры ненадежной кольцевой сети.

Конкретно, в отличие от архитектуры надежной линейной сети, в архитектуре ненадежной кольцевой сети элементы ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне и хвостовом вагоне соединены с образованием кольцевой сети.

Более того, в надежной сети в каждом вагоне предусмотрены один элемент надежной сети на уровне вагона и два элемента надежной сети на уровне поезда, которые последовательно соединены из конца в конец с образованием структуры кольцевой сети в вагоне.

Например, каждый вагон содержит элемент надежной сети на уровне вагона, элемент I надежной сети на уровне вагона и элемент II надежной сети на уровне вагона. Элемент I надежной сети на уровне вагона и элемент II надежной сети на уровне вагона соединены, и как элемент I надежной сети на уровне вагона, так и элемент II надежной сети на уровне вагона могут связываться с элементом надежной сети на уровне поезда с образованием архитектуры кольцевой сети.

Более того, в дополнение к головному вагону и хвостовому вагону, элемент надежной сети на уровне поезда в любом вагоне может связываться с элементом ненадежной сети на уровне поезда через шлюз безопасности. Таким образом повышается избыточность сети.

Конкретно, для каждого промежуточного вагона, поскольку в нем также предусмотрен элемент ненадежной сети на уровне поезда, элемент надежной сети на уровне поезда в промежуточном вагоне также может связываться с элементом ненадежной сети на уровне поезда через шлюз безопасности. С помощью этого избегают влияния на сетевую связь в поезде, если происходит неисправность в связи между элементом надежной сети на уровне поезда и элементом ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне или хвостовом вагоне.

Предпочтительно оптические порты используются в качестве портов связи для элементов надежной сети на уровне поезда и элементов ненадежной сети на уровне поезда, и оптический кабель используется в качестве среды соединения между элементом надежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элементом надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне; и оптический кабель используется в качестве среды соединения между элементом ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элементом надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне. Передача посредством оптического кабеля имеет преимущества широкой полосы частот передачи, высокой пропускной способности линии связи и низких потерь при передаче. В дополнение к оптическому кабелю может использоваться другой кабель связи.

Способ осуществления передачи данных с применением архитектуры широкополосной сети связи, объединяющей сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда, причем сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда разделены на надежную сеть и ненадежную сеть, включает способ связи в пределах надежной сети и способ связи между надежной сетью и ненадежной сетью.

Данные, передаваемые в надежную сеть, включают данные для управления, контрольные данные и диагностические информационные данные в сети управления поездом, и дополнительно включают информационные данные о пассажирах и информационные видеоданные в сети обслуживания поезда. Для различных данных установлены различные приоритеты. Данные обработки, такие как данные для управления, контрольные данные и диагностические информационные данные, имеют более высокий приоритет, чем информационные данные о пассажирах и информационные видеоданные. Данные, подлежащие передаче, запоминаются автоматически и затем передаются в порядке приоритетности.

Данные, подлежащие передаче между ненадежной сетью и надежной сетью, передаются в обоих направлениях между элементом ненадежной сети на уровне поезда и элементом надежной сети на уровне поезда через шлюз безопасности. Данные, передаваемые из надежной сети в ненадежную сеть, включают данные о передвижении поезда и данные о температуре внутри/снаружи поезда. Данные, передаваемые из ненадежной сети в надежную сеть, включают наземные звуковые данные, передаваемые в аварийное сигнальное устройство, и наземные видеоданные, передаваемые в ресивер. Во время сетевой связи шлюз безопасности сначала осуществляет аутентификацию устройства на устройстве, передающем данные, а затем осуществляет аутентификацию сообщения в блоке данных, если устройство выполняет условия аутентификации.

Настоящая заявка имеет следующие преимущественные эффекты.

(1) Архитектура сети по настоящему изобретению представляет собой архитектуру широкополосной сети связи, объединяющую сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда, посредством которых может происходить передача информации об управлении поездом, контрольной информации и диагностической информации, а также информации о пассажирах и видеоинформации в объединенную сеть, т. е. передача данных из сети системы обслуживания информации о пассажирах и данных из сети управления поездом в объединенную сеть, тем самым удовлетворяя требованию полосы частот сети системы обслуживания информации о пассажирах и обеспечивая стабильность сети поезда.

(2) Согласно разным уровням защиты данных, подлежащих передаче в сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда, архитектура сети, объединяющая сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда, разделена на надежную сеть и ненадежную сеть, так что данные для управления, контрольные данные и диагностические информационные данные в сети управления поездом и информационные данные о пассажирах и информационные видеоданные в сети обслуживания поезда передаются вместе в надежную сеть, а данные о передвижении поезда, данные о температуре внутри/снаружи поезда, наземные звуковые данные, передаваемые в аварийное сигнальное устройство, наземные видеоданные, передаваемые в ресивер, и т. п. передаются между надежной сетью и ненадежной сетью после аутентификации через шлюз безопасности. При этом ненадежная сеть также отвечает за связь с поездом и доступ к WIFI для поезда. Посредством изоляции беспроводной сети от физической сети в поезде повышается защита передачи данных в сети поезда.

(3) В настоящей заявке используется кольцевая сеть, выполненная с внутренним соприкасанием, которая отличается от сети, обычно выполненной в виде прерывистого кольца. В каждом вагоне могут быть предусмотрены несколько элементов надежной сети на уровне вагона. Избыточные элементы надежной сети на уровне вагона доступны с помощью двойных сетевых портов, и каждый элемент надежной сети на уровне вагона образует кольцевую сеть вместе с основным элементом надежной сети на уровне поезда. Даже если сбой происходит в связи в вагоне, это не повлияет на связь в других вагонах. Достигаются лучшие качество обнаружения неисправности и избыточность. Конкретно, внутренне соприкасающаяся кольцевая сеть означает, что все кольцевые центры, образующие кольцевое соприкасание, находятся на одной стороне точки соприкасания, и что точка соприкасания становится общим узлом для всех колец. Принимая сетевые устройства в головном вагоне и хвостовом вагоне как точку касания, сетевые устройства, служащие в качестве точки соприкасания, образуют внутренне соприкасающуюся кольцеобразную сеть вместе с сетевыми устройствами в промежуточных вагонах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На фиг. 1 представлено первое структурное схематическое изображение варианта осуществления 1;

на фиг. 2 представлено второе структурное схематическое изображение варианта осуществления 1;

на фиг. 3 представлено структурное схематическое изображение, на котором показано соединение между элементами надежной сети на уровне вагона в моторном вагоне, согласно варианту осуществления 1;

на фиг. 4 представлено структурное схематическое изображение, на котором показано соединение между элементами надежной сети на уровне вагона в прицепном вагоне, согласно варианту осуществления 1; и

на фиг. 5 представлено структурное схематическое изображение варианта осуществления 2,

на которых:

1: элемент ненадежной сети на уровне поезда;

2: элемент надежной сети на уровне поезда;

3: элемент надежной сети на уровне вагона;

4: шлюз безопасности;

5: головной вагон; и

6: хвостовой вагон.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее в данном документе конкретные варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны далее со ссылкой на сопровождающие графические материалы.

Вариант осуществления 1

Предоставлена архитектура широкополосной сети связи, объединяющая сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда (далее в данном документе называемая архитектурой сети), с помощью которой может быть осуществлена передача данных в объединенную сеть сети управления поездом и сети обслуживания поезда. В архитектуре сети сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда разделены на надежную сеть и ненадежную сеть, причем данные, передаваемые в надежную сеть, включают данные для управления, контрольные данные и диагностические информационные данные в сети управления поездом, и дополнительно включают информационные данные о пассажирах и информационные видеоданные в сети обслуживания поезда. Передача данных осуществляется между надежной сетью и ненадежной сетью через шлюз безопасности. Данные, подлежащие передаче, включают данные о передвижении и данные о температуре внутри/снаружи поезда, наземные звуковые данные, передаваемые на аварийное сигнальное устройство, и наземные видеоданные, передаваемые в ресивер. При этом ненадежная сеть также отвечает за связь с поездом и за осуществление связи с поездом и доступ к WIFI для поезда. Доступ к WIFI является чрезвычайно небезопасным, с большой вероятностью создания способа взлома в сети поезда.

Архитектура сети имеет следующую конкретную структуру. Как показано на фиг. 1, надежная сеть содержит элементы 3 надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне. В головном вагоне 5 и хвостовом вагоне 6, в дополнение к элементам 3 надежной сети на уровне вагона, предусмотрены элементы 2 надежной сети на уровне поезда. Ненадежная сеть содержит элементы 1 ненадежной сети на уровне поезда, соответственно предусмотренные в головном вагоне 5 и хвостовом вагоне 6. В надежной сети элемент 2 надежной сети на уровне поезда в головном вагоне 5 связывается с элементом 1 ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне 5 через шлюз 4 безопасности; и в надежной сети элемент 2 надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне 6 связывается с элементом 1 ненадежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне 6 через шлюз 4 безопасности. Два шлюза 4 безопасности могут представлять собой основной шлюз безопасности и вспомогательный шлюз безопасности, которые являются избыточными друг относительно друга. Например, если шлюз 4 безопасности, с которым соединен головной вагон 5, определен как основной шлюз безопасности, как правило, элемент 2 надежной сети на уровне поезда в головном вагоне 5 связывается с элементом ненадежной сети на уровне поезда через основной шлюз безопасности. Если неисправность возникает в линии связи основного шлюза безопасности или неисправность возникает в устройствах, активируется линия связи между хвостовым вагоном 6 и вспомогательным шлюзом безопасности.

Как показано на фиг. 2, будет описано конкретное осуществление архитектуры сети путем предоставления поезда с двумя моторными вагонами и двумя прицепными вагонами в качестве примера. Такие четыре вагона расположены следующим образом: моторный вагон (TC) - прицепной вагон (M) - прицепной вагон (M) - моторный вагон (TC). Из четырех вагонов два моторных вагона являются головным вагоном и хвостовым вагоном, а два прицепных вагона являются промежуточными вагонами. Поскольку элементы сети в головном вагоне и хвостовом вагоне отвечают за связь между надежной сетью и ненадежной сетью, расположения элементов сети в головном вагоне и хвостовом вагоне отличаются от расположений элементов сети в промежуточных вагонах.

Элементы сети расположены следующим образом. В промежуточных вагонах (два прицепных вагона в этом варианте осуществления) покрытая сеть является надежной сетью, и два элемента надежной сети на уровне вагона, т. е. элемент I3 надежной сети на уровне вагона и элемент II3 надежной сети на уровне вагона, предусмотрены в каждом вагоне, которые образуют группу элементов надежной сети на уровне вагона. Следует отметить, что использование избыточной структуры двух элементов надежной сети на уровне вагона упрощает разработку избыточной архитектуры сети и обеспечивает стабильность сетевой связи. Согласно требованиям к архитектуре сети количество элементов надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне не ограничено двумя. Может быть предусмотрен один, три или более трех элементов надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне. Головной вагон и хвостовой вагон становятся точкой пересечения надежной сети и ненадежной сети, покрытой как надежной сетью, так и ненадежной сетью. Внутри каждого из головного вагона и хвостового вагона, в дополнение к двум элементам 3 надежной сети на уровне вагона (элемент I3 надежной сети на уровне вагона и элемент II3 надежной сети на уровне вагона, которые образуют группу элементов надежной сети на уровне вагона), предусмотрены один элемент 2 надежной сети на уровне поезда и один элемент 1 ненадежной сети на уровне поезда. При этом шлюз 4 безопасности дополнительно предусмотрен в качестве средства для осуществления аутентификации сетевой связи.

Сеть имеет следующую структуру. В каждом из двух прицепных вагонов, головном вагоне и хвостовом вагоне, элемент I3 надежной сети на уровне вагона и элемент II3 надежной сети на уровне вагона соединены последовательно, и элемент I3 надежной сети на уровне вагона и элемент II3 надежной сети на уровне вагона являются избыточными друг относительно друга для обеспечения избыточности на уровне устройства. Элемент I3 надежной сети на уровне вагона и элемент II3 надежной сети на уровне вагона соединены посредством кабеля витой пары сети Ethernet на сто мегабайт. Элемент I3 надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне соединен с элементом 2 надежной сети на уровне поезда в головном вагоне, и элемент II3 надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне соединен с элементом 2 надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне. Как показано на фиг. 2, сетевое соединение, обозначенное сплошными линиями, и сетевое соединение, обозначенное пунктирными линиями, образуют архитектуры надежной кольцевой сети, которые являются избыточными друг относительно друга, одна из которых является основной линией и другая является резервной линией. При нормальных условиях работает основная линия, а при возникновении неисправности в основной линии активируется работа резервной линии. В дополнение к соединительным портам для элементов 3 надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне, элемент 2 надежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элемент 2 надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне имеют два соединенных порта соответственно, посредством которых два конца элемента 2 надежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элемента 2 надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне соединены с образованием архитектуры надежной кольцевой сети. Элемент 2 надежной сети на уровне поезда в головном вагоне соединен с элементом 1 ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне через шлюз 4 безопасности. Подобным образом, элемент 2 надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне соединен с элементом 1 ненадежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне через шлюз 4 безопасности. Таким образом осуществляется связь между надежной сетью и ненадежной сетью. В ненадежной сети элемент 1 ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элемент 1 ненадежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне также имеют два соединенных порта соответственно, посредством которых два конца элемента 1 ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элемента 1 ненадежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне соединены с образованием архитектуры ненадежной кольцевой сети. Оптические порты используются в качестве портов для элементов надежной сети на уровне поезда и элементов ненадежной сети на уровне поезда для осуществления связи. В соединительной сети между элементами сети на уровне поезда используется 1000Base-LX в качестве шины поезда, которая поддерживает полнодуплексный режим и имеет скорость передачи 1000 Мбит/с. Оптические кабели используются в качестве среды соединения между элементом надежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элементом ненадежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне; и оптические кабели также используются в качестве среды соединения между элементом ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элементом надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне.

Способ соединения и осуществления связи с поездными устройствами будет описан ниже.

В надежной сети элементы 3 надежной сети на уровне вагона имеют функции, такие как маршрутизация и преобразование адреса сети, и отвечают за перенастройку сети после повторного соединения и демультиплексирования поезда. Устройства в надежной сети находятся в пределах одной локальной сети, в основном для передачи информации об управлении поездом, контрольной информации и диагностической информации, а также информации о пассажирах и видеоинформации. Для различных данных установлены различные приоритеты. Данные обработки, такие как данные для управления поездом, контрольные данные и диагностические информационные данные, имеют более высокий приоритет, а видеоинформация имеет более низкий приоритет. Данные, подлежащие передаче, запоминаются автоматически и затем передаются в порядке приоритетности. В моторных вагонах элементы 3 надежной сети на уровне вагона представляют собой двухуровневые сетевые коммутаторы с 24 электрическими портами на сто мегабит и 2 оптическими портами на один гигабит, сетевые коммутаторы соединены друг с другом посредством оптического порта. Как показано на фиг. 3, ключевые терминальные устройства, такие как человеко-машинный интерфейс HMI в кабине управления, блок управления транспортным средством VCU, модуль удаленного ввода/вывода RIOM и блок управления торможением BCU, соединены при этом с двумя избыточными сетевыми коммутаторами на уровне вагона посредством двух сетевых портов. Одно устройство сетевого порта, такое как система пожарной сигнализации FAS, модуль регистрации событий ERM, система диагностики передвижения TDS, вспомогательный блок управления SIV, электронный блок управления дверью EDCU, блок нагревания, вентилирования и кондиционирования HVAC, и узел факсимильной передачи, конечный экран, камера, аварийное сигнальное устройство, LCD-карта, системный контроллер информации о пассажирах и контроллер вагона в системе PIS, может быть соединено с одним из двух сетевых коммутаторов пожеланию.

В прицепных вагонах элементы 3 надежной сети на уровне вагона представляют собой двухуровневые сетевые коммутаторы с 24 электрическими портами на сто мегабит и 2 оптическими портами на один гигабит, сетевые коммутаторы соединены друг с другом посредством оптического порта. Как показано на фиг. 4, блок управления приводом DCU и модуль удаленного ввода/вывода RIOM соединены с избыточными сетевыми коммутаторами посредством двух сетевых портов. Контроллер вагона, электронная LCD-карта, аварийное сигнальное устройство, контроллер вагона и блок переключения сети вагона в системе PIS должны быть соединены с одним из двух сетевых коммутаторов по желанию, соответственно.

В ненадежной сети устройства в системе PIS, такие как центральный сервер и устройство доступа к WIFI, которые относятся к связи с поездом и к сети обслуживания WIFI, размещены в ненадежной сети. В ненадежной сети полоса частот на уровне поезда составляет 1000 М, в полнодуплексном режиме. Устройства на уровне вагона принимают полнодуплексный режим на сто мегабит. В каждом моторном вагоне и каждом прицепном вагоне расположены точки доступа WIFI; и центральный сервер находится в моторном вагоне.

Ненадежная сеть и надежная сеть соединены шлюзами безопасности посредством порта на сто мегабит. Существует два типа сообщений, проходящих через шлюзы безопасности:

потоки данных, передаваемые из ненадежной сети в надежную сеть: наземные звуковые данные, передаваемые в аварийное сигнальное устройство, и наземные видеоданные, передаваемые в ресивер; и

потоки данных, передаваемые из надежной сети в ненадежную сеть: данные о передвижении поезда и данные о температуре внутри/снаружи поезда.

Шлюз безопасности выполняет функции аутентификации устройства и аутентификации сообщения. Терминальные устройства, которым необходимо осуществить сетевую связь, должны сначала пройти аутентификацию устройства шлюза безопасности. Сообщения, проходящие через шлюз безопасности, должны быть в предварительно определенном формате. Другими словами, сообщения в предварительно определенном формате могут быть переданы между надежной сетью и ненадежной сетью через шлюз безопасности.

Вариант осуществления 2

В этом варианте осуществления предоставлена архитектура широкополосной сети связи, объединяющей сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда. Подобно варианту осуществления 1 архитектура сети все еще разделена на надежную сеть и ненадежную сеть. Отличие от варианта осуществления 1 заключается в конкретной структуре архитектуры сети.

Как показано на фиг. 5, также будет описано конкретное осуществление архитектуры сети путем предоставления поезда с двумя моторными вагонами и двумя прицепными вагонами в качестве примера. Такие четыре вагона расположены следующим образом: моторный вагон (TC) - прицепной вагон (M) - прицепной вагон - моторный вагон (TC). Из этих вагонов два моторных вагона являются головным вагоном и хвостовым вагоном, а два прицепных вагона являются промежуточными вагонами. Элементы сети в головном вагоне и хвостовом вагоне отвечают за связь между надежной сетью и ненадежной сетью.

В этом варианте осуществления в надежной сети сеть выполнена так, что имеет две архитектуры, т. е. на уровне поезда и на уровне вагона. Другими словами, надежная сеть включает надежную сеть на уровне поезда и надежную сеть на уровне вагона.

Количество элементов надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне может быть определено количеством терминальных устройств. В этом варианте осуществления один элемент 3 надежной сети на уровне вагона и два элемента 2 надежной сети на уровне поезда предусмотрены в каждом вагоне, причем три элемента сети последовательно соединены из конца в конец с образованием избыточной структуры кольцевой сети. Другими словами, в сети на уровне вагона элемент надежной сети на уровне вагона и элементы надежной сети на уровне поезда в этом вагоне образуют кольцевую сеть. Два элемента 2 надежной сети на уровне поезда являются избыточными друг относительно друга.

Связь в вагоне осуществляется посредством элемента 3 надежной сети на уровне вагона или элементов 2 надежной сети на уровне поезда. Любые два элемента 2 надежной сети на уровне поезда в каждом вагоне последовательно соединены с элементами 2 надежной сети на уровне поезда в соседнем вагоне соответственно с образованием архитектуры надежной линейной сети.

В сети на уровне поезда посредством агрегации каналов элементы 2 надежной сети на уровне поезда, поддерживающие функцию обхода, образуют линейную сеть. В ненадежной сети элемент 1 ненадежной сети на уровне поезда предусмотрен в каждом из головного вагона, хвостового вагона и промежуточных вагонов. Элементы 1 ненадежной сети на уровне поезда последовательно соединены от головного вагона до хвостового вагона с образованием архитектуры ненадежной линейной сети. Элементы 1 ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне и хвостовом вагоне соединены с элементами 2 надежной сети на уровне поезда в головном вагоне и хвостовом вагоне и связываются с ними через шлюзы 4 безопасности. Подобно принципу варианта осуществления 1 шлюзы безопасности в головном вагоне и хвостовом вагоне включают основной шлюз безопасности и вспомогательный шлюз безопасности. Как правило, основной шлюз безопасности отвечает за связь между надежной сетью и ненадежной сетью. Если неисправность возникает в линии связи основного шлюза безопасности или неисправность возникает в устройствах, линия связи вспомогательного шлюза безопасности отвечает за связь. Также следует отметить, что в данном решении шлюзы безопасности, которые являются избыточными друг относительно друга, размещены в головном вагоне и хвостовом вагоне. Тем не менее, во время практического применения положение шлюза безопасности может быть определено по желанию, без ограничения определенным конкретным вагоном. Если шлюз безопасности расположен в промежуточном вагоне, элемент 2 надежной сети на уровне вагона в промежуточном вагоне соединен со шлюзом безопасности с образованием коммуникационного соединения между надежной сетью и ненадежной сетью. Другими словами, элемент 2 надежной сети на уровне вагона в промежуточном вагоне связывается с элементом 2 ненадежной сети на уровне поезда в том же промежуточном вагоне через шлюз безопасности.

В ненадежной сети сеть может быть кольцевой сетью, линейной сетью или звездообразной сетью согласно фактической потребности. В этом варианте осуществления используется линейная сеть, в которой один элемент на уровне поезда в каждом вагоне линейно соединен.

Интерфейсы связи между элементами сети могут быть выполнены по желанию, и среды передачи между надежной сетью и ненадежной сетью не ограничены оптическими волокнами и кабелями.

В надежной сети в сети на уровне поезда используется двухуровневый сетевой коммутатор с 24 электрическими портами на сто мегабит. Ключевые терминальные устройства, такие как человеко-машинный интерфейс HMI в кабине управления, блок управления транспортным средством VCU, модуль удаленного ввода/вывода RIOM и блок управления торможением BCU, соединены при этом с двумя избыточными сетевыми коммутаторами на уровне поезда посредством двух сетевых портов. Одно устройство сетевого порта, такое как вспомогательный блок управления SIV, электронный блок управления дверью EDCU, блок нагревания, вентилирования и кондиционирования HVAC, и узел факсимильной передачи, конечный экран, камера, аварийное сигнальное устройство, LCD-карта, системный контроллер информации о пассажирах и контроллер вагона в системе PIS, может быть соединено с одним из двух избыточных сетевых коммутаторов на уровне поезда по желанию.

Способ передачи данных между надежными сетями и между надежной сетью и ненадежной сетью подобен такому в варианте осуществления 1.

Изобретение относится к области техники сетевой связи в поезде. Технический результат – обеспечение совместной работы сети управления и сети обслуживания поезда для осуществления обмена информацией, обнаружения неисправностей и технического обслуживания поездных устройств. Архитектура сети представляет собой архитектуру широкополосной сети связи, объединяющую сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда, посредством которых может происходить передача информации об управлении поездом, контрольной информации и диагностической информации, а также информации о пассажирах и видеоинформации в объединенную сеть, т. е. передача данных из сети системы обслуживания информации о пассажирах и данных из сети управления поездом в объединенную сеть, тем самым удовлетворяя требованию полосы частот сети системы обслуживания информации о пассажирах и обеспечивая стабильность сети поезда. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Широкополосная сеть связи, объединяющая сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда, отличающаяся тем, что широкополосная сеть связи, используемая для передачи данных в объединенной сети сети управления поездом и сети обслуживания поезда, включает надежную сеть и ненадежную сеть; причем передача данных осуществляется между надежной сетью и ненадежной сетью через шлюз безопасности;

причем надежная сеть содержит элемент надежной сети на уровне вагона, предусмотренный в каждом вагоне, а в каждом из головного вагона и хвостового вагона, в дополнение к элементу надежной сети на уровне вагона, предусмотрен элемент надежной сети на уровне поезда; элемент надежной сети на уровне вагона связывается с элементом надежной сети на уровне поезда; данные, передаваемые в надежную сеть, включают данные для управления, контрольные данные, и диагностические информационные данные в сети управления поездом, и информационные данные о пассажирах, и информационные видеоданные в сети обслуживания поезда;

ненадежная сеть содержит элемент ненадежной сети на уровне поезда, соответственно предусмотренный в головном вагоне и хвостовом вагоне;

при этом один элемент надежной сети на уровне поезда связывается с одним элементом ненадежной сети на уровне поезда через шлюз безопасности, и несколько шлюзов безопасности являются избыточными относительно друг друга; ненадежная сеть отвечает за связь с поездом;

данные, подлежащие передаче между надежной сетью и ненадежной сетью, передаются в обоих направлениях между элементом надежной сети на уровне поезда и элементом ненадежной сети на уровне поезда через шлюз безопасности.

2. Широкополосная сеть связи, объединяющая сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда, по п. 1, отличающаяся тем, что в надежной сети для каждого вагона предусмотрены два элемента надежной сети на уровне вагона, элемент I надежной сети на уровне вагона и элемент II надежной сети на уровне вагона, причем два элемента надежной сети на уровне вагона соединены с образованием группы элементов надежной сети на уровне вагона, и элемент надежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элемент надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне имеют два соединенных порта соответственно, и соединение двух концов между элементом надежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элементом надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне осуществляется посредством соединенных портов, и элемент I надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне соединен с элементом надежной сети на уровне поезда в головном вагоне, а элемент II надежной сети на уровне вагона в каждом вагоне соединен с элементом надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне с образованием архитектуры надежной кольцевой сети; в ненадежной сети элемент ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элемент ненадежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне имеют два соединенных порта соответственно, и соединение двух концов между элементом ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элементом ненадежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне осуществляется посредством соединенных портов с образованием архитектуры ненадежной кольцевой сети.

3. Широкополосная сеть связи, объединяющая сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда, по п. 1, отличающаяся тем, что в надежной сети в каждом вагоне предусмотрены по меньшей мере один элемент надежной сети на уровне вагона и по меньшей мере один элемент надежной сети на уровне поезда, и элемент надежной сети на уровне поезда в каждом вагоне последовательно соединен с элементом надежной сети на уровне поезда в смежном вагоне с образованием архитектуры надежной линейной сети на уровне поезда; в ненадежной сети, в дополнение к головному вагону и хвостовому вагону, элемент ненадежной сети на уровне поезда предусмотрен в каждом вагоне;

элементы ненадежной сети на уровне поезда в вагонах от головного вагона до хвостового вагона последовательно соединены с образованием архитектуры ненадежной линейной сети; или элементы ненадежной сети на уровне поезда в вагонах последовательно соединены из конца в конец с образованием архитектуры ненадежной кольцевой сети.

4. Широкополосная сеть связи, объединяющая сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда, по п. 3, отличающаяся тем, что в дополнение к головному вагону и хвостовому вагону в каждом вагоне элемент надежной сети на уровне поезда может связываться с элементом ненадежной сети на уровне поезда через шлюз безопасности.

5. Широкополосная сеть связи, объединяющая сеть управления поездом и сеть обслуживания поезда, по любому из пп. 1–3, отличающаяся тем, что оптические порты используются в качестве портов связи для элементов надежной сети на уровне поезда и элементов ненадежной сети на уровне поезда, и оптический кабель используется в качестве среды соединения между элементом надежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элементом надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне; и оптический кабель используется в качестве среды соединения между элементом ненадежной сети на уровне поезда в головном вагоне и элементом надежной сети на уровне поезда в хвостовом вагоне.