列车级以太网交换设备及系统的制作方法
【专利摘要】一种列车级以太网交换设备及系统，通过车辆级网络交换设备连接至列车以太网终端设备，该列车级以太网交换设备包括：车辆级以太网连接板卡，具有4个以太网接口，分别连接至相邻的车辆级网络交换设备的以太网连接板卡；以太网网关板卡，具有1个作为调试接口的以太网接口及2个用于接收及发送MVB数据的MVB接口；列车级以太网连接板卡，具有4个以太网接口，分别连接至相邻的列车级以太网交换设备的以太网连接板卡；CPU板卡，具有1个作为调试接口的以太网接口；列车级以太网设备管理板卡，具有两个以太网接口；电源板卡，具有一个电源输入接口。本实用新型支持网络管理功能、跨编组间的以太网通信及实时性数据转发，并且使得MVB网络硬件可以接入以太网。
【专利说明】
列车级从太网交换设备及系统
技术领域
[0001] 本实用新型是关于列车W太网技术，特别是关于一种列车级W太网交换设备及系 统。
【背景技术】
[0002] 目前应用于高速动车组网络系统上的W太网交换设备可支持W太网设备的接入， 完成固定编组内的W太网数据转发，支持100BASE-TX全双工通信，拓扑采用线型或环网拓 扑，使用超5类屏蔽W太网线缆连接。网络硬件(CCU、GW、I0模块、丽I、WTD)通过配置固定IP 地址使用W太网线缆连接至W太网交换设备。但是，现有的W太网交换设备存在如下不足：
[0003] 1.不支持网络管理功能。
[0004] 2.不支持跨编组间的W太网通信。当列车重新编组时，会出现因不同编组间相同 设备具有相同的设备IP地址造成IP地址冲突造成无法通信的情况。
[0005] 3不具有实时性，目前W太网的标准协议体系并不支持实时性数据转发。
[0006] 4.传统MVB网络硬件难W接入W太网。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型提供一种列车级W太网交换设备及系统，W实现网络管理功能、跨编 组间的W太网通信及实时性数据转发，并且使得MVB网络硬件可W接入W太网。
[000引为了实现上述目的，本实用新型提供了一种列车级W太网交换设备，所述列车级 W太网交换设备连接至车辆级网络交换设备，所述车辆级网络交换设备连接至列车W太网 终端设备，所述列车级W太网交换设备包括：
[0009] 车辆级W太网连接板卡，具有4个W太网接口，分别连接至相邻的车辆级网络交换 设备的W太网连接板卡；
[0010] W太网网关板卡，具有1个作为调试接口的W太网接口及2个用于接收及发送MVB 数据的MVB接口；
[ocm]列车级W太网连接板卡，具有4个W太网接口，分别连接至相邻的列车级W太网交 换设备的W太网连接板卡；
[0012] CPU板卡，具有1个作为调试接口的W太网接口；
[0013] 列车级W太网设备管理板卡，具有两个W太网接口；
[0014] 电源板卡，具有一个电源输入接口。
[001引一实施例中，所述车辆级W太网连接板卡，W太网网关板卡，列车级W太网连接板 卡，CPU板卡，列车级W太网设备管理板卡及电源板卡集成于一背板上。
[0016]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种列车级W太网交换系统，包括:列车级 W太网交换设备、车辆级网络交换设备及列车W太网终端设备，所述列车级W太网交换设 备连接至车辆级网络交换设备，所述车辆级网络交换设备连接至列车W太网终端设备;所 述列车级W太网交换设备包括：
[0017] 车辆级W太网连接板卡，具有4个W太网接口，分别连接至相邻的车辆级网络交换 设备的W太网连接板卡；
[0018] W太网网关板卡，具有1个作为调试接口的W太网接口及2个用于接收及发送MVB 数据的MVB接口；
[0019] 列车级W太网连接板卡，具有4个W太网接口，分别连接至相邻的列车级W太网交 换设备的W太网连接板卡；
[0020] CPU板卡，具有1个作为调试接口的W太网接口；
[0021] 列车级W太网设备管理板卡，具有两个W太网接口；
[0022] 电源板卡，具有一个电源输入接口。
[0023] -实施例中，所述车辆级W太网连接板卡，W太网网关板卡，列车级W太网连接板 卡，CPU板卡，列车级W太网设备管理板卡及电源板卡集成于一背板上。
[0024] -实施例中，所述车辆级网络交换设备包括:交换机板卡，包括16个W太网接口， 分别用于接入所述列车W太网终端设备。
[0025] -实施例中，所述交换机板卡集成于所述背板上。
[0026] 本实用新型支持网络管理功能、跨编组间的W太网通信及实时性数据转发，并且 使得MVB网络硬件可W接入W太网。
【附图说明】
[0027] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可W根据运些附图获得其他的附图。
[0028] 图1为本实用新型实施例的列车级W太网交换设备的结构框图；
[0029] 图2为本实用新型实施例的车辆级W太网连接板卡的结构示意图；
[0030] 图3为本实用新型实施例的列车级W太网网关板卡的结构示意图；
[0031] 图4为本实用新型实施例的列车级W太网连接板卡的结构示意图；
[0032] 图5为本实用新型实施例的CPU板卡的结构示意图；
[0033] 图6为本实用新型实施例的列车级W太网设备管理板卡的结构示意图；
[0034] 图7为本实用新型实施例的电源板卡的结构示意图；
[0035] 图8为本实用新型实施例的各个连接器及电源接口的接线管脚示意图；
[0036] 图9为本实用新型实施例的列车级W太网交换系统的结构示意图
[0037] 图10为本实用新型实施例的交换机板卡的结构示意图；
[0038] 图11为本实用新型实施例的背板集成示意图；
[0039] 图12为本实用新型实施例的列车级W太网交换系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0040] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0041] 图1为本实用新型实施例的列车级W太网交换设备的结构框图。如图1所示，列车 级W太网交换设备100包括:车辆级W太网连接板卡101，W太网网关板卡102,列车级W太 网连接板卡l〇3，CPU板卡104,列车级W太网设备管理板卡105及电源板卡106。
[0042] -般地，一辆列车组成一个编组，编组中设置两个列车级W太网交换设备100(图 中仅示出一个）、多个车辆级网络交换设备200及多个列车W太网终端设备300。列车级W太 网交换设备100连接至其中一个车辆级网络交换设备200,每个车辆级网络交换设备200连 接至一个列车W太网终端设备300。
[0043] 图2为本实用新型实施例的车辆级W太网连接板卡的结构示意图，如图2所示，车 辆级W太网连接板卡化C順)具有4个W太网接口 ^11^12^13^14)，4个^太网接口分别 连接至相邻的车辆级网络交换设备的W太网连接板卡。另外，车辆级W太网连接板卡上还 设有CONSOLE接口。
[0044] 图3为本实用新型实施例的列车级W太网网关板卡的结构示意图，W太网网关板 卡化TH-MVB)具有1个作为调试接口的W太网接口化?)及2个用于接收及发送MVB数据的 MV峨口（MVBUMVB2)。
[0045] 图4为本实用新型实施例的列车级W太网连接板卡的结构示意图，列车级W太网 连接板卡化TBN)具有4个W太网接口 口51心52心53心54)，4个^太网接口分别连接至相邻 的列车级W太网交换设备的W太网连接板卡。
[0046] 图5为本实用新型实施例的CPU板卡的结构示意图，CPU板卡，具有1个作为调试接 口的W太网接口及一显示器。
[0047] 图6为本实用新型实施例的列车级W太网设备管理板卡的结构示意图，列车级W 太网设备管理板卡化MGR)，具有两个W太网接口（网络接口及CONSOLE接口）。
[0048] 图7为本实用新型实施例的电源板卡的结构示意图，电源板卡(PWR)，具有一个电 源输入接口 XI。
[0049] 图2至图7中的各个接口的功能及相应介绍如下表1所示。
[(K)加 ]表1
[0化1 ]
[0053] 图2至图7中的各个指示灯介绍如下表1所示。[0054] 表 2
[0化2]
[ο化5]
[0056] 图2至图7中的各个连接器的接线管脚如图8所示。对于图2至图6中的W太网接口， 管脚1定义为Τχ+，管脚2定义为Rx+，管脚3定义为Τχ-，管脚4定义为Rx-。对于图7中的电源接 口，管脚1定义为DC110V+，管脚2定义为保留，管脚3定义为DC110V-，管脚4定义为保留。
[0057] 图9为本实用新型实施例的列车级W太网交换系统的结构示意图，如图9所示，列 车级W太网交换系统包括:列车级W太网交换设备、车辆级网络交换设备及列车W太网终 端设备，所述列车级W太网交换设备连接至车辆级网络交换设备，所述车辆级网络交换设 备连接至列车W太网终端设备。
[005引列车级W太网交换设备的结构连接关系如图1至图8所示。一实施例中，列车级W 太网交换设备的车辆级W太网连接板卡，W太网网关板卡，列车级W太网连接板卡，CPU板 卡，列车级W太网设备管理板卡及电源板卡集成于一背板上。
[0059]车辆级网络交换设备包括:交换机板卡，如图10所示，交换机板卡包括16个W太网 接口（X21至X36)，分别用于接入所述列车W太网终端设备。图10中的各个接口的功能及相 应介绍如表1及表2所示。图10的各个连接器的接线管脚如图8所示，管脚1定义为Τχ+，管脚2 定义为Rx+，管脚3定义为Τχ-，管脚4定义为Rx-。
[0060] -实施例中，如图11所示，图10所示的交换机板卡集成与背板上1101上。
[0061] 如图12所示，列车级W太网交换设备安装于列车上的1车和8车司机室电器柜中。
[0062] 本实用新型列车级W太网交换设备为运用在高速动车组网络系统上的设备，它是 列车级W太网信息传输的骨干网节点，承担着跨编组间的数据转发、网络地址转换、网络配 置W及网络维护等重要功能，是列车W太网系统的重要组成部分，也是整车网络控制系统 的重要组成。
[0063] 根据实际应用需求，列车W太网拓扑结构按照应用范围可划分为：列车级和车辆 级网络，如图9所示。列车级网络是列车的骨干网，又被称为列车核屯、网络，负责传输骨干数 据，可W实现跨编组的数据传送。列车级W太网交换设备为车辆级网络提供数据交换和路 由功能，车辆级W太网是列车W太网终端的接入网络，也被称为车辆级子网，负责为具有W 太网连接能力的列车设备提供W太网连接，可W实现本编组内部的W太网数据传送。车辆 级网络交换设备可W为终端提供数据交换功能。
[0064] 列车级W太网交换设备需对列车的缩短、增长及车辆插入进行响应，可总结为完 成Ξ方面工作:通过选择起始节点，依次赋予现有网络中列车级W太网交换设备节点次序， 向车辆级网络中的终端节点太网终端设备)广播拓扑形成结果;建立列车级地址转换列 表，使得跨编组节点间不出现地址冲突;为终端节点提供地址解析服务，使得终端节点获得 跨编组时的IP地址，实现跨编组通信。
[0065] 在列车级网络结构变化时，列车级W太网交换设备可自动形成列车拓扑，并自动 配置列车级W太网交换设备的地址，并同时向网络中的终端节点W组播的形式发送拓扑信 息。
[0066] 终端节点可通过发送控制报文的形式给列车级W太网交换设备，控制列车级网络 的行为，包含:是否允许拓扑发现、设定端点W及设定列车级W太网交换设备数据转发策略 等。
[0067] 列车级W太网交换设备间采用双物理线路冗余的连接方式，增强列车级W太网的 可靠性，断开一路物理连接仍能保持正常通信。
[0068] 列车级W太网交换设备可设置正常工作和冗余工作方式，当主工作方式设备故 障，冗余工作方式的设备自动切换为主工作方式，保证设备工作的可靠性。
[0069] 综上，本实用新型能够支持网络管理功能、跨编组间的W太网通信及实时性数据 转发，并且使得MVB网络硬件可W接入W太网。
[0070] 本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，W 上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核屯、思想；同时，对于本领域的 一般技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综 上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【主权项】
1. 一种列车级以太网交换设备，其特征在于，所述列车级以太网交换设备连接至车辆 级网络交换设备，所述车辆级网络交换设备连接至列车以太网终端设备，所述列车级以太 网交换设备包括： 车辆级以太网连接板卡，具有4个以太网接口，分别连接至相邻的车辆级网络交换设备 的以太网连接板卡； 以太网网关板卡，具有1个作为调试接口的以太网接口及2个用于接收及发送MVB数据 的MVB接口； 列车级以太网连接板卡，具有4个以太网接口，分别连接至相邻的列车级以太网交换设 备的以太网连接板卡； CPU板卡，具有1个作为调试接口的以太网接口； 列车级以太网设备管理板卡，具有两个以太网接口； 电源板卡，具有一个电源输入接口。2. 根据权利要求1所述的列车级以太网交换设备，其特征在于，所述车辆级以太网连接 板卡，以太网网关板卡，列车级以太网连接板卡，CPU板卡，列车级以太网设备管理板卡及电 源板卡集成于一背板上。3. -种列车级以太网交换系统，其特征在于，包括:列车级以太网交换设备、车辆级网 络交换设备及列车以太网终端设备，所述列车级以太网交换设备连接至车辆级网络交换设 备，所述车辆级网络交换设备连接至列车以太网终端设备;所述列车级以太网交换设备包 括： 车辆级以太网连接板卡，具有4个以太网接口，分别连接至相邻的车辆级网络交换设备 的以太网连接板卡； 以太网网关板卡，具有1个作为调试接口的以太网接口及2个用于接收及发送MVB数据 的MVB接口； 列车级以太网连接板卡，具有4个以太网接口，分别连接至相邻的列车级以太网交换设 备的以太网连接板卡； CPU板卡，具有1个作为调试接口的以太网接口； 列车级以太网设备管理板卡，具有两个以太网接口； 电源板卡，具有一个电源输入接口。4. 根据权利要求3所述的列车级以太网交换系统，其特征在于，所述车辆级以太网连接 板卡，以太网网关板卡，列车级以太网连接板卡，CPU板卡，列车级以太网设备管理板卡及电 源板卡集成于一背板上。5. 根据权利要求4所述的列车级以太网交换系统，其特征在于，所述车辆级网络交换设 备包括:交换机板卡，包括16个以太网接口，分别用于接入所述列车以太网终端设备。6. 根据权利要求5所述的列车级以太网交换系统，其特征在于，所述交换机板卡集成于 所述背板上。
【文档编号】H04L12/931GK205666856SQ201620583748
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】黄志平, 李元轩, 潘勇卓, 王隆龙, 王兢
【申请人】中国铁道科学研究院, 北京纵横机电技术开发公司, 中国铁道科学研究院机车车辆研究所