专利名称：一种多功能车辆总线网络通信的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及列车网络通信技术领域，特别是涉及一种多功能车辆总线网络通信的方法和系统。
背景技术：
随着网络技术的发展，网络的使用也越来越多地改变着铁路运输系统。在城轨列车、动车组、高速列车、地铁、摆式列车等各种列车上，列车控制命令和状态信息的传递、对列车各部件的诊断信息以及列车信息的传输显示等都建立在列车通信网络基础上。列车通信网络(Train Communication Network,TCN)由多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus, MVB)和绞线式列车总线(Wire Train Bus, WTB)构成。其中，MVB是车辆内各种车载设备互联的标准通信接口。列车网络上传输的过程数据通常包括列车上的状态信息，如列车运行的速度、电动机的电流、列车当前运行状态等信息。包含这些信息的数据通过MVB被周期性地发送。 MVB作为车内互连设备之间的串行数据通信总线，其总线带宽非常有限。列车中个过程数据的发送通过端口由发送数据的应用决定，但应用之间没有有效地方法获得MVB网络的负荷情况，这就可能导致多个数据集中在一个基本周期中发送，使得该基本周期中的网络负荷过大，导致数据丢包。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多功能车辆总线网络通信的方法、系统，使得在多功能车辆总线网络通信中，通过计算并选择网络负荷小的基本周期发生端口数据， 避免了在端口数据集中在一个基本周期中发送，而导致的数据包丢失。为实现上述目的，本发明提供了如下方案一种多功能车辆总线网络通信的方法，包括针对端口数据及其特征周期，计算所述特征周期所包含的每个基本周期的当前网络负荷；根据所述计算结果，选择在当前网络负荷最低的基本周期中发送所述端口数据中数据量最大的端口数据。优选的，所述计算所述特征周期所包含的每个基本周期的当前网络负荷，具体为， 针对每一个基本周期网络负荷=(基本周期内所有端口数据的传输时延+基本周期内所有端口响应时延)/基本周期。优选的，进一步包括针对端口数据的特征周期，根据所述发送的端口数据及其发送该端口数据的基本周期，通过基本周期中端口数据发送的顺序，获得所述特征周期的端口数据顺序列表。优选的，进一步包括
针对端口数据的特征周期，根据所述发送的端口数据及其发送该端口数据的基本周期，通过基本周期中端口数据发送的顺序，获得所述特征周期的分解列表。优 选的，进一步包括在周期扫描表中记录所述发送的端口数据及其对应发送该端口数据的基本周期。优选的，进一步包括以配置文件的形式保存周期扫描表；在多功能车辆总线MVB网络初始化时，主设备加载所述包含周期扫描表信息的配置文件获得该周期扫描表信息，以便主设备根据所述周期扫描表信息控制MVB中端口数据的轮询及发送。一种多功能车辆总线网络通信的系统，包括网络负荷计算单元，用于针对端口数据及其特征周期，计算所述特征周期所包含的每个基本周期的当前网络负荷；端口数据发送单元，根据所述计算结果，选择在当前网络负荷最低的基本周期中发送所述端口数据中数据量最大的端口数据。优选的，所述网络负荷计算单元，具体用于通过以下方法计算所述网络负荷，针对每一个基本周期网络负荷=(基本周期内所有端口数据的传输时延+基本周期内所有端口响应时延)/基本周期。优选的，进一步包括端口数据顺序列表获取单元，用于针对端口数据的特征周期，根据所述发送的端口数据及其发送该端口数据的基本周期，通过基本周期的顺序，获得所述特征周期的端口数据顺序列表。优选的，进一步包括分解列表获取单元，用于针对端口数据的特征周期，根据所述发送的端口数据及其发送该端口数据的基本周期，通过基本周期的顺序，获得所述特征周期的分解列表。优选的，进一步包括周期扫描表记录单元，用于在周期扫描表中记录所述发送的端口数据及其对应发送该端口数据的基本周期。优选的，进一步包括周期扫描表保存单元，用于将所述周期扫描表以配置文件的形式保存；周期扫描表加载单元，用于在多功能车辆总线MVB网络初始化时，主设备加载所述包含周期扫描表信息的配置文件，以便主设备根据所述周期扫描表信息控制MVB中端口数据的轮询及发送。根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果由于端口数据以及所具有的特征周期是事先由应用所确定的，因此在一个循环列表下所包含的端口数据是确定的。通过计算特征周期中所包含的每一个基本周期的当前网络负荷，选择在网络负荷低的基本周期中发送数据量大的端口数据。通过该方法使得在多功能车辆总线MVB网络通信中，网络负荷达到更优化的效果，最大可能地避免了在端口数据集中在一个基本周期中发送，导致网络负荷过大而引起的数据包丢失，从而在带宽有限的情况下，有效的利用带宽提高过程数据的可靠性。另外，通过上述方法获得的端口数据及发送该端口数据基本周期的对应关系，可以进一步获得周期扫描表，并以配置文件的形式保存周期扫描表，在MVB网络初始化时，主设备加载包含周期扫描表信息的配置文件获得该周期扫描表信息，通过该方法主设备可以更快速方便地控制端口数据的发送。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例的方法流程示意图；图2为MVB网络通信的网络连接示意图；图3为本发明实施例的系统连接示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus, MVB)总线结构的控制系统中， 被传输的数据分为过程数据(Process Data)和非周期性数据。其中，过程数据包括列车上的状态信息，如列车运行的速度、电动机的电流、列车当前运行状态等信息。由于过程数据通常为一些重要的列车状态信息，因此过程数据的要求较强的时间性，其传输的时间必须确定有界，为保证确定、及时地发送过程数据，过程数据被周期性地发送。为保证确定性的介质访问，在MVB总线结构中，设备之间采用一对多的主从方式， 分为主设备和从设备。具有总线管理器能力的设备，称为主设备，其他设备为从设备。主设备控制介质的访问，在任何情况下，由正在工作的主设备决定哪些从设备可以传输过程数据。主设备将其控制总线的时间会划分为固定的时间片，这个时间片称为基本周期。每个主设备中配置有一张周期扫描表，周期扫描表是由应用决定，主设备根据该周期扫描表以广播的形式轮询请求设备发送某个过程数据的帧，即主帧。该过程数据的源设备通过广播的形式回答一个包含被请求过程数据的帧，即从帧。在一个基本周期中，主设备和从设备依次进行轮询请求及数据回答，直至该基本周期中所有的过程数据发送完成。在列车网络通信设备的链路层提供一定数量的端口用于过程数据通信。端口是一种共享的内存结构，能够同时被应用和网络访问。如图2所示，该图为MVB网络通信的网络连接示意图； 每一个端口由端口地址来标识，端口地址标识由四位十六进制数表示，第一位功能码(F_C0DE)，指明端口上数据集的长度，剩余的三位，代表端口地址。F_C0DE的值与对应端口数据的长度如表1所示。每一个端口上只有一个数据集，即端口数据。
表 权利要求
1.一种多功能车辆总线网络通信的方法，其特征在于，包括针对端口数据及其特征周期，计算所述特征周期所包含的每个基本周期的当前网络负荷；根据所述计算结果，选择在当前网络负荷最低的基本周期中发送所述端口数据中数据量最大的端口数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述特征周期所包含的每个基本周期的当前网络负荷，具体为，针对每一个基本周期网络负荷=(基本周期内所有端口数据的传输时延+基本周期内所有端口响应时延)/ 基本周期。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括针对端口数据的特征周期，根据所述发送的端口数据及其发送该端口数据的基本周期，通过基本周期中端口数据发送的顺序，获得所述特征周期的端口数据顺序列表。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括针对端口数据的特征周期，根据所述发送的端口数据及其发送该端口数据的基本周期，通过基本周期中端口数据发送的顺序，获得所述特征周期的分解列表。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括在周期扫描表中记录所述发送的端口数据及其对应发送该端口数据的基本周期。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括以配置文件的形式保存周期扫描表；在多功能车辆总线MVB网络初始化时，主设备加载所述包含周期扫描表信息的配置文件获得该周期扫描表信息，以便主设备根据所述周期扫描表信息控制MVB中端口数据的轮询及发送。
7.一种多功能车辆总线网络通信的系统，其特征在于，包括网络负荷计算单元，用于针对端口数据及其特征周期，计算所述特征周期所包含的每个基本周期的当前网络负荷；端口数据发送单元，根据所述计算结果，选择在当前网络负荷最低的基本周期中发送所述端口数据中数据量最大的端口数据。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述网络负荷计算单元，具体用于通过以下方法计算所述网络负荷，针对每一个基本周期网络负荷=(基本周期内所有端口数据的传输时延+基本周期内所有端口响应时延)/ 基本周期。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，进一步包括端口数据顺序列表获取单元，用于针对端口数据的特征周期，根据所述发送的端口数据及其发送该端口数据的基本周期，通过基本周期的顺序，获得所述特征周期的端口数据顺序列表。
10.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，进一步包括分解列表获取单元，用于针对端口数据的特征周期，根据所述发送的端口数据及其发送该端口数据的基本周期，通过基本周期的顺序，获得所述特征周期的分解列表。
11.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，进一步包括周期扫描表记录单元，用于在周期扫描表中记录所述发送的端口数据及其对应发送该端口数据的基本周期。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，进一步包括 周期扫描表保存单元，用于将所述周期扫描表以配置文件的形式保存； 周期扫描表加载单元，用于在多功能车辆总线MVB网络初始化时，主设备加载所述包含周期扫描表信息的配置文件，以便主设备根据所述周期扫描表信息控制MVB中端口数据的轮询及发送。
全文摘要
本发明公开了一种多功能车辆总线网络通信的方法和系统。其中，所述方法包括针对端口数据及其特征周期，计算所述特征周期所包含的每个基本周期的当前网络负荷；根据所述计算结果，选择在当前网络负荷最低的基本周期中发送所述端口数据中数据量最大的端口数据。通过本发明提供的方法及系统，使得在多功能车辆总线网络通信中，通过计算并选择网络负荷小的基本周期发生端口数据，避免了在端口数据集中在一个基本周期中发送，而导致的数据包丢失。
文档编号H04L12/40GK102315997SQ20111024588
公开日2012年1月11日 申请日期2011年8月25日 优先权日2011年8月25日
发明者任湘辉, 余万能, 唐军, 杨卫峰, 蒋晓艳, 邹智荣 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司