GB/T 28029.6-2020 轨道交通电子设备 列车通信网络(TCN) 第2-5部分:以太网列车骨干网(ETB)
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二进制和十六进制值按ASN.1(GB/ 16262)的约定表示。 示例2:十进制数‘20的8位二 进制编码为‘00010100"B,十六进制编码为"14"H
关键字首字母大写。 如果关键字是复合字,则字的不同部分间以空格连接管接头标准,且所有部分首字母大写。 示例1:"Train Backbone""Consist Network"。 参数首字母大写。 如果参数名是复合字,则参数名的不同部分间连接时不加空格,且所有部分首字母 示例2:"NumberOfConsists”
遵循UML状态机标记法定义状态图
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3.3.4数据结构注释
遵循基于ISOASN.1语法定义数据结构。也使用GB/T28029.2一2020的6.4中定义的AS 数据结构中所有数据采用大开端格式( 高有效八位位组先传输)
ETB便用贯穿全车的物理线缆将有源的网络设备(ETBN、中继器等)连接在一起。该线缆也称作 理段,且应使用专用于以太网的电缆和连接器等无源组件。 在列车中,应为ETB区分以下三个域,见图1: 车辆内(IntraCar):车辆(或机车等)内的无源组件(线缆、连接器)和有源网络设备。 车辆间(InterCar):一个编组内两车之间接口处的无源组件(线缆、连接器)。该类也适用于车 外(如车底等)可选的有源网络设备。 编组间(InterConsist):两个编组之间接口处的使用手动联结器或自动联结器的无源组件(线 缆、连接器)。该类也适用于车外可选的有源网络设备。 该域具有不同的列车场景和环境(机械、温度、EMC等)特征。不同域中布线(线缆和连接器)不同
下列表格依据4.1定义的3个域总结了无源组件(线缆和连接器)和有源网络设备(ETBN、中继 的物理层要求。
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表1中未明确以太网物理段上连接器数量和电缆长度,而是定义了电气性能的最低要求并符合 GB/T18233一2008。布线电气参数不仅依赖于连接器数量和电缆长度,也依赖于一些更复杂的参数, 如屏蔽、连接器类型、布线质量、安装等。因此,在遵循GB/T18233一2008上,提出以太网电气参数整 体验证的概念。 在车内,电缆和连接器的所有屏蔽应连接到该车的机械地。为防止电磁兼容影响,电缆屏蔽应与连 接器360°连接
4.2.3车辆间物理层
辆间物理层要求见表2。
表2ETB车辆间物理层接口
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表2中未指明以太网物理段上连接器数量和电缆长度,而是定义了电气性能的最低要求和符合 GB/T18233一2008要求。布线的电气参数不仅取决于连接器数量和电缆长度,也取决于诸如屏蔽、布 线质量、安装等一些更复杂的参数。因此,在遵循GB/T18233一2008上,提出以太网电气参数整体验 证的概念。 应考虑以下两种使用场景: 相邻两台车辆电位相同:
4.2.3.2相同电位的车辆间物理层
以下仅供参考: 电缆束连接相邻两台车辆,因此两台车辆具有相同电位。以太网屏蔽层可从车N到车N十1 此时,不必中断屏蔽层,见图2
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4.2.3.3不同电位车辆间物理层
图2处于相同电位的ETB车辆间物理层
以下仅供参考: 在一些场景(如车辆翻新等)中,车辆间不能处于相同电位。此时,可断开以太网电缆屏蔽层以防止 车间地电流回流,见图3
注:如何实现屏蔽解决方案不属于本部分范畴
图3处于不同电位的ETB车辆间物理层
4.2.4编组间物理层
编组间物理层要求见表3。
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表3ETB编组间物理层接口
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表3中未指明以太网物理段上连接器数量和电缆长度,而是定义了电气性能的最低要求和符合 GB/T18233一2008要求。布线的电气参数不仅取决于连接器数量和电缆长度,也取决于诸如屏蔽、布 线质量、安装等一些更复杂的参数。因此,在符合以太网电气参数GB/T18233一2008上提出了全局验 证概念。 编组反向连接限制示例见图4,连接器应中心对称地放置在编组两端。当使用针式/孔式连接器 时,连接器应以交替/相反的方式放置,且应为偶数个
注:如何实现屏蔽解决方案不属于本部分范畴
4.3以太网供电(PoE)
PoE的一些使用场景见图
图5ETB编组间的物理
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ETBNPSEPoE使用场量
图7ETBNPDPoE使用场景
在车辆内,PoE可用于终端设备(ED,如CCTV等)供电。该网络设备(ND)的以太网口用作供电 设备(PSE)。 在车辆间和编组间中,PoE可用于ND供电。PSE接口应连接到受电设备(PD)接口。在存在ETB 链路余时,PSE接口和PD接口应交替使用,以保持车辆旋转对称,见图8。如果编组间接口使用针 式/孔式连接器(见图4),则PSE接口应为孔式连接器而PD接口应为针式连接器
图8编组间的 PoE
PSE和PD之间的连接见图9。由于仅使用两对线(Tx/Rx),应使用IEEE802.3:2012中第33 式
之间的连接见图9。由于仅使用两对线(Tx/Rx),应使用IEEE802.3:2012中第33章
4.4ETB物理架构和贝余
图9PoEPSE模式A
GB/T28029.1一2020描述了适用于ETB的通用架构,包含可选的余要求见GB/T28029. 20的5.2.3。元余示例见图10
图10穴余的列车骨干网架构
ETB物理层架构的通用要求如下: 由于使用交换技术,节点应提供到其每个直接相邻节点(如果存在)的数据传输介质。每个 ETBN应静态定义至少一个ETB前向端口和一个ETB后向端口。 当要求可选穴余时,数据传输介质应至少加倍。 即使无穴余要求,当要求编组反向能力时,两个ETBN之间的链路应通过使用常规交换端口 加倍。此时,两个编组之间的物理连接需要两条电缆,见4.2.4。 如果节点失电或不工作,则旁路中继功能应桥接该节点
4.4.2链路汇聚架构
当两个ETBN之间有多条线路时(例如当要求允余或编组反向时),应使用TEEE802.1AX的链路 汇聚层。 由于在ETB通信中使用一条无穴余线路可被认为是链路汇聚的降级模式,所以本部分其他地方均 假定(且指定)使用链路汇聚。 IEEE802.1AX中描述的链路汇聚在OSI第2层上管理、允许一条或多条线路汇聚到一起以形成 个逻辑组、且能管理链路穴余,见图11。 链路汇聚合并多条独立线路,每条线路均有物理层和MAC层。通过MAC客户端提供单一MAC接口。
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一个ETB节点上允许最多4个(见附录A)物理端口为通信链路提供穴余,且这些端口被定义为 个链路汇聚组,也称作逻辑链路。 当要求编组反向能力时,出于对称考虑,见4.2.4,应在每个汇聚组中使用2条或4条物理线路。如 前所述,单线的特例(当不要求编组反向能力时则不需要对称)被认为是链路汇聚的降级模式。因此, ETB上的一个链路汇聚组可包含1条、2条或4条物理线路。 两个ETB节点之间仅存在一个包含穴余以太网段的链路汇聚组。该链路汇聚过程仅定义为这两 个ETB节点之间的关系。 在某些场景中,由于专属轨道交通环境可在两个ETBN之间的线路上放置一些中继器,用以再生 电信号。由于仅使用“线路状态”不足以判断链路汇聚组而只能通过顿交换,因此要求使用能考虑该架 均的协议,见图12和4.4.3.2。根据IEEE802.1AX,执行该功能的常用方式是实现链路汇聚控制协议 LACP)。对于本ETB规范,且为限制网络负载,由下述TTDP通过使用携带专用结构HELLOTLV 的LLDP顿(TTDPHELLO顿)管理线路端口状态以替代LACP。 只要逻辑链路的至少一条物理线路完好,则该逻辑链路可用,如标准链路汇聚一样。当链路丢失 条物理线路时,可通过SNMP获取该链路的降级状态信息。 线路中的中继器应在两个接口之间无变化地转发LLDP顿
4.4.3.1数据流规范
列车骨干网上支持负载共享,即在线路之间分布MAC客户端业务。 [EEE802.1AX不指定特定的分布算法。为确保不同系统之间的互操作性,该算法不应导致任
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给定会话(TCP、IP等)的失序或顿重复。 每个会话一次仅使用一条线路。确保两个列车节点间的互操作性,即使该两个列车节点使用了不 同的算法。存在多个会话的示例见图13,但每一会话分布在同一线路上的情形。
图13链路汇聚组上的会话
在ETBN初始化时静态设定链路汇聚配置。应在链路可用后进行配置。使用TTDPHELLC 以太网端口状态计算链路逻辑状态
当物理连接改变(失效切换)时应进行元余线路的重配置。链路汇聚进程应在不超过200mS的时 同内快速收敛到穴余线路的新配置,见8.9.1。 通过TTDPHELLO顿和ETB端口状态管理重配置
应兼容不支持汇聚功能的通信设备。不能参与汇聚的线路应按正常工作 链路汇聚应不增加或改变设备之间交换的顿内容, 在IEEE802.1AX:2008中5.7规定的PICS中定义了一致性
车骨干子网的交换设备的数据链路层要求见表4。
表4ETB交换设备数据链路层接口
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表5ETB设备OSI网络层要求
后续章条描述了强制性的、最小的网络IP寻址定义以保证开式列车之间通信互操作性。 开式列车由不同来源的编组组成,本部分给出连接不同编组的最小要求 本部分不涉及如何执行IP映射(如何设置IP地址),仅描述IP地址方案(对于编组内以太网应用, 见GB/T28029.12)
网(E1B)手网 或多个编组网子网构成,见图14。 终端设备(ED)可直接连接到以太网列车骨网节点(ETBN)
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注1:假定ETBOSI第一层(连接器、电缆等)和第二层接口是可互操作的。 注2:由于分层结构,编组网互操作性接口限于ETB子网上的ETBN之间。 注3:在ETB子网上,假定在OSI第二层实现链路余,而不要求IP级定义(见IEEE802.1AX链路汇 注4:在列车内部,宜在初始化和初运行之后通过确定的列车IP地址加入每个通信设备(ED、ETBN等) 注5:不同开式列车之间IP地址映射可相同。每一列开式列车被认为是一个小型独立私有网络。 注6:编组内业务不属于互操作性范畴。
图14层次化的编组拓拆
依据GB/T28029.1一2020,闭式列车定义为由一个或一组编组组成的列车,在正常运行期间其配 置不会变化,例如地铁、市郊列车或者高速列车单元,见图15。 闭式列车运营方的其他要求包括: 闭式列车组成灵活,即中间车厢数量可变; 无需调试的自动配置; 作为一个单元可从单元内部和单元外部寻址
为支持闭式列车架构,组成闭式列车的所有编组应使用相同的CstUUID。在ETB层上,在集成 /T28029可互操作的闭式列车后,该闭式列车可视为具有相关CstUUID的单一“虚拟编组”,且 发闭式列车的编组不再视为编组。闭式列车内部描述不属于本部分范畴,其在GB/T28029.4中规定
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6.4网络IP地址映射
6.4网络IP地址映射
6.4.1全局IPv4地址空间
规则一:列车内部使用互联网号码分配月 IETFRFC1597,私有网地址分配) 规则二:依据IETFRFC1519.使用CIDR(无类型域间路由)能力定义子网(分割和/或聚合)
6.4.2列车子网定义
为不使用全部的10.0/8地址空间而为本地通信或供应商特殊用途保留一段地址范围,列车子网 空间限制为10.128.0.0/9,见表6。 00001010.txxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx/9
本地子网地址空间可用于定义本地子网:编组内、ETB级上、列车外等。该地址空间可自 不属于互操作性范畴。
6.4.2.2列车子网解析
列车子网(t=1)使用下列规则解析:00001010.1bbxsss5.sshhhhhh.hhhhhhhh/18 其中各字段解释见表7。
依据上述规则: ETB0(TCMS)以太网列车骨干网子网地址空间是10.128.0.0/18; ETB0上的广播IP地址是10.128.63.255
6.4.2.3编组网标识(子网标识)
6.4.2.3. 1概述
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6.4.2.3.2单编组网编组
子网标识”等于“ETBN标识”,见图16和图1
图16单编组网编组的“子网标识”
图17两个单编组网编组的“子网标识”
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6.4.2.3.3多编组网编组
6.4.2.3.4ETBN穴余
高速铁路标准规范范本图18无容错的多编组网编组
ETBN穴余时,连接到同一个编组网子网的两个ETBN具有不同的“ETBN标识”,但应共用同 网标识”见图19。
图19ETBN穴余时的“子网标识”
“子网标识”值应根据组态和列车组成,随编组网子网出现、以与ETBN编号相同的顺月 图20。
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4.3列车IP地址映射总
列车IP地址映射总结见图21
办公楼标准规范范本列车IP地址空间总结
....- 交通标准 通信标准 电子标准 设备标准
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