第一章
1、列车网络与计算机网络相比,有何特点?
相比于普通计算机网络,列车通信网络:
①工作环境恶劣,可靠性要求高;②控制操作实时性(时间确定性)要求高;③列车编组的动态性:各个设备是分散在各个编组的机车车辆中,列车通信网络控制系统必须是分布式的。
①工作环境恶劣,可靠性要求高;②控制操作实时性(时间确定性)要求高;③列车编组的动态性:各个设备是分散在各个编组的机车车辆中,列车通信网络控制系统必须是分布式的。
2、铁道机车车辆上的网络有哪些?各有什么特点?
TCN
列车总线WTB,主要用于车辆之间的重联通信,具有列车初运行和烧结(通信连接器触点去氧化)等功能;能自动识别车辆在编组中的位置和方向,从而满足开式列车需要频繁编组等特殊要求多功能车辆总线MVB)主要用于车辆内控制设备的互联;
采用基于总线管理器(BA)的集中式介质访问控制,并支持介质和总线管理器的冗余,因而具有强实时性和高可靠性等特点
LonWorks
遵循OSI参考模型的全部7层协议,具备了局域网的基本功能,与异型网的兼容性比现存的任何现场总线都完善。它还提供了与LAN互联的接口,从而实现两者的有机结合。
带宽利用率高、单点故障不影响网络通信,节点可以灵活进退网络;优先级机制使紧急数据具有优先的响应时间 LON支持总线型、星型和环型等多种拓扑结构,网络结构可以是主从、对等或客户/服务式。传输介质可以是双绞线、同轴电缆、电力线、无线电和光纤等。
ARCNE
是一种基于令牌传递(Token Passing)协议的现场总线,支持总线型、星型以及分布式星型拓扑
快速性、确定性、可扩展性和支持长距离传输等特点,非常适合过程实时控制
ARCNET使用令牌传递机制来仲裁各网络节点对网络的访问权,不存在竞争,在传递时间上是可预测的。
ARCNET具有内置的16位CRC校验、出错重传等机制,支持包括光纤在内的多种连接介质,可以适应各种环境下对通信质量的需求。
ARCNET的数据链路层协议固化在控制器芯片内 部,因此其不用软件就能自动完成诸如错误检测、流量控制以及网络配置等功能。 ARCNET的可靠、高速及稳定的性能已被许多工业领域应用。
WorldFIP 、
采用三层结构:物理层、数据链路层和应用层与TCN网络类似,使用曼彻斯特编码进行信号的传输,支持介质和总线仲裁器的冗余,并且还具备完备的网络管理能力。网络系统由总线仲裁器和若干用户站组成,系统具有实时性、同步性、可靠性等特点
不论高速还是低速,只有一套通信协议,所以不需要任何网桥或网关,低速和高速的衔接只用软件就可实现。
CAN
CAN采用多主竞争式结构,其信号传输介质为双绞线、同轴电缆或光纤。 CAN的通信介质访问方式为带优先级的CSMA/CD。
CAN信号传输采用短帧结构,每帧的有效字节数为8个,传输时间短,受干扰的概率低,错误严重的CAN节点能自动切断该节点与总线连接,避免对总线上其他节点造成影响。
由于CAN总线具有较高的实时性和总线利用率、极低的成本、极高的抗噪声性能和灵活性,目前已经在汽车、航空、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛应用。
3、CRH1、CRH2、CRH3、CRH5所用的列车网络?
网络 | 列车总线 | 车辆总线 | |
CRH1 | TCN | WTB /MITRAC系统 | MVB |
CRH2 | ARCNET | ARCNET | 点对点串行传输,20mA电流环 |
CRH3 | TCNosi参考模型物理层传输单位 | WTB/ SIBAS32系统 | MVB |
CRH5 | TCN | WTB | MVB |
4、HXD 1、HXD 2、HXD 3、HXN 3、HXN 5使用的网络总线?
列车总线 | 车辆总线 | |
HXD 1 | WTB /SIBA32 | MVB |
HXD 2 | WorldFIP/AGATE | |
HXD 3 | Ethernet以太网 | RS485 |
HXN 3 | MVB | |
HXN 5 | Ethernet以太网 | ARCNET |
第二章
1、通信网络组成及特点?
通信系统一般都是由信息源和信息接收者、发送设备、接收设备、传输介质等几部分组成。
2、通信系统性能指标?
信息传输的有效性和可靠性是通信系统最主要的性能指标。
有效性是指信息传输的“速度”,即快慢。对数字通信系统,常用传输速率和频带利用率来衡量。可靠性是指信息传输的“质量”,即好坏。常用误码率来度量。通信有效性实际上反映了通信系统资源的利用率。
3、数据编码技术:曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码?
在曼彻斯特编码中,时间被划分为等间隔的小段,其中每小段代表一个比特。每一小段时间本身又分为两半,前半个时间段所传信号是该时间段传送比特值的反码,后半个时间段传送的是比特值本身。因此,从高电平跳变到低电平表示0;从低电平跳变到高电平表示1。
在一个时间段内,其中间点总有一次信号电平的变化。因此,携带有信号传送的同步信息而不需另外传送同步信号。能使网络上的每一个系统保持同步。
差分曼彻斯特编码既具有曼彻斯特编码在每个比特时间间隔中间信号一定会发生跳变的特点,也具有差分码用电平变化代表逻辑“1”,不变化代表逻辑“0”的特点。
通过检查信号在每个周期起点处有无跳变来区分0和1,这种检查信号跳变的方式往往更可靠。即使作为通信传输介质的两条导线颠倒了,对该编码信号的状态判别结果依然有效。
4、数据传输种类?
并行传输和串行传输:根据数据代码的传输顺序,数据传输方式有串行传输与并行传输之分。
异步传输与同步传输:在串行传输过程中,数据是一位一位依次传输的,而每位数据的发送和接收均需要时钟脉冲的控制。发送端通过发送时钟确定数据位的起始和结束。接收端为了能正确识别数据,则需要以适当的时间间隔在适当的时刻对数据流进行采样。
接收端与发送端必须保持步调一致,否则将会出现漂移现象,最终导致数据传输出现差错。目前,经常采用两种方法来解决这一问题:异步传输和同步传输。
单工、半双工和全双工传输:根据数据在通信线路上的传输方向及其与时间的关系,串行数据通信可分为三种方式:单工方式;半双工方式;全双工方式。
基带传输与载波传输:基带传输是指在基本不改变数据信号频率的情况下,在数字通信中直接传送数据的基带信号,即按数据波的原样进行传输,不采用任何调制措施。载波传输是先用数字信号对载波进行调制,然后进行传输的模式。
5、常用差错控制编码方法及差错控制方法?
差错控制编码方法:(1) 奇偶校验码(2)方阵校验码(3) 循环冗余校验码(CRC)
差错控制方法:自动请求重发(ARQ,Automatic Repeat Request);前向纠错(FEC,Forward Error Correction);混合纠错(HEC,Hybrid Error Correction);信息反馈(IRQ,Information Repeat Request)。
6、多路复用技术的目的、分类?
定义:多路复用技术是把许多单个信号在同一个信道上进行传输的技术。
目的:提高传输介质的使用效率。
作用:相当于把单个传输通路划分为多个信道,以实现通信链路的共享。
分类:1频分多路复用(FDM)
2时分多路复用(TMD) a同步方式(TDM) b异步方式(STDM)(统计时分复用)
3波分多路复用(WDM)
4码分多路复用(CDMA)
8、常用网络传输介质及特点?
传输介质指发送设备到接收设备之间信号传递所经媒介。它可以是无线的,也可以是有线的(包括光纤)。
网络中常用的传输介质有:
1)电话线;
1)电话线;
2)同轴电缆
特点:
(1)物理特性 同轴电缆由内导体、外屏蔽层、绝缘层及外部保护层组成。
(2)传输特性 a 基带同轴电缆一般仅用于数字数据信号传输。
b 宽带同轴电缆可以使用频分多路复用方法。
(3)连通特性 同轴电缆支持点、点连接,也支持多点连接。
(4)地理范围 基带同轴电缆最大距离限制在几km范围内,而宽
带同轴电缆最大距离可达几十km。
(5) 抗干扰性 同轴电缆的结构使得其的抗干扰能力较强。
3)双绞线
特点:(1)物理特性 双绞线由按规则螺旋结构排列的2根或4根绝缘线组成。一对线可以作为一条通信线路,各个线对螺旋排列的目的是使各线对之间的电磁干扰最小。
(2)传输特性 双绞线最普遍的应用是语音信号的模拟传输。
(3)连通特性 双绞线可以用于点、点连接,也可用于多点连接。
(4)地理范围 双绞线用作远程中继线时,最大距离可达15km。
(5)抗干扰性 双绞线的抗干扰性取决于一束线中相邻线对的扭曲长度及适当的屏蔽。
4)光导纤维
特点:
(1)物理特性 光纤是一种柔软、能传导光波的介质,各种玻璃和塑料可以用来制造光纤。
(2)传输特性 光导纤维通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号。
(3) 连通特性 光纤最普遍的连接方法是点、点方式。
(4) 地理范围 光纤信号衰减极小,它可以在6~8km距离内不使用中继器,实现高速率数据传输。
(5) 抗干扰性 光纤不受外界电磁干扰与噪声的影响,能在长距离、高速度传输中保持低误码率。光纤传输的安全性与保密性极好。
5)无线与卫星通信。
9、介质访问控制方式的作用和分类?
作用:当同一时间有几个设备同时争用传输介质时,需用某种介质访问控制方式来协调各设备访问介质的顺序,以便设备之间交换数据。
分类:1随机访问方式--载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)
2控制访问方式--令牌总线、令牌环、主从式等
10、开放系统互联参考模型的各层次基本功能?
(1) 物理层:物理层向下是物理设备之间的接口,直接与传输介质相连接,使二进制比特流通过该接口从一台设备传递给另一台设备,向上为数据链路层提供位流传输服务,通过建立物理连接和数据传输等向数据链路层提供服务。
(2) 数据链路层:OSI模型的第二层是数据链路层,该层的主要任务是提供一种可靠的通过物理介质传输数据的方法。
(3) 网络层:定址及寻址,包括网络地址及设备地址;线路、报文及数据包交换;路由选
择;连接服务。
(4)传输层:传输层对于高层用户来说,屏蔽了下面通信子网的细节,使高层用户感到就好像是在两个传输实体之间有一条端到端的可靠的通道,它向会话层提供独立于网络层的传输服务。
传输层从下层获得的服务,包括由下层发送和接收的数据块序列,其构成了传输层的数据,还获得了网络层的地址。传输层向上层提供的服务主要是从会话层接收数据,在需要的情况下,将数据分割成小块,把数据传送给网络层,并保证数据块正确到达网络层,在会话层和网络层之间起承上启下的作用,实现两层间数据的透明传输。
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