现代铁路远程控制系统远动系统技术基础22课件

16-11月-221第二章远动系统技术基础11-11月-221第二章远动系统技术基础16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系22.3差错控制与电码结构

远动系统要完成各种数字信号的远距离传输。为保证各种命令的正确执行和各种表示信息的准确无误，我们要求数字信息的传输系统都达到无误传输。但是，数据在信道中传输不可避免地要受到各种干扰，从而造成传输差错。不论何种干扰引起的错误，不外乎两种形式：一是随机错误，另一种是突发错误。

随机错误即数据系列中前后码元之间是否发生错误彼此无关，产生这些错误的信道称之为无记忆信道或随机信道。2.3.1差错控制11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系22.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系32.3差错控制与电码结构

突发错误即一个错误的出现往往影响后面数据的错误，错误之间有相关性，发生这种突发错误的信道称之为记忆信道或突发信道。由于实际信道的复杂性，所呈现出的错误往往不是单纯的一种，而是随机和突发错误并存，只不过有的信道以某种错误为主罢了。为了降低误码率，可以采用两条途径：采用新的传输系统和使用差错控制技术。前者受各方面因素的限制，不易实现，主要是采用后者来实现。2.3.1差错控制11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系32.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系42.3差错控制与电码结构

差错控制的基本思想是通过对信息序列作某种变换（变换方法不同，也就构成不同的差错控制码），使原来彼此独立、相关性极小的信息码元，经变换后，产生某种相关性，从而在接收端有可能根据这些相关的规律性来检查识别，进而纠正信息序列在信道中传输时所造成的差错。为实现这种相关性，在发送端用信道编码器在信息元后面增加一些码元，叫监督（或校验）码元。信道编码器就是抗干扰编码器。不同的差错控制编码方法有不同的检错、纠错能力。常见的检纠错码有奇偶校验码、水平一致监督码、水平垂直一致监督码、群计数码、等比码、线性分组码等。2.3.1差错控制11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系42.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系52.3差错控制与电码结构

为了克服通信系统中差错的有害影响，除了要选择适当的码型外，还必须从整体出发，考虑如何控制这些差错。在数据传输系统中，差错控制方式主要有四种：前向纠错方式（FEC）检错重发方式也称自动回询重传方式（ARQ）混合纠错方式（HEC）反馈重发方式即信息反馈方式（IRQ）2.3.1差错控制11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系52.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系62.3差错控制与电码结构

2.3.1差错控制FECARQ1．前向纠错（FEC）：前向纠错方式FEC（ForwardErrorCorrection）是在发送端将数据信息按一定的规则附加余码元，组成纠错码。2．自动回询重传（ARQ）：这种方式又可称为检错重传、判决反馈或反馈纠错，记作ARQ（AutomaticRepeatRequest）。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系62.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系72.3差错控制与电码结构

2.3.1差错控制IRQHEC3．混合差错控制方式（HEC）：如果将FEC和ARQ适当结合起来，就能克服各自的缺点，这就是混合差错控制方式，也称混合纠错方式HEC（HybridErrorCorrection）。4．信息反馈（IRQ）：也就是信息重传请求IRQ（InformationRepeatRequest），将接收到的数据原封不动地通过反馈信道送回到发送端。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系72.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系82.3差错控制与电码结构

2.3.2电码结构

远动系统实际是数据传输系统与自动控制系统的结合，其信息的传输是靠电码来完成的。因此，远动技术中一个非常重要的内容就是研究电码，也就是电码结构。所谓电码就是按照一定的规律组织起来，代表一定含义的一组脉冲信号。每一个脉冲称为电码单元，简称码元。几个码元组成一个码组（码字），而电码就由几个码组来构成。整个电码代表一定的信息内容，而每个码组分别表达了信息内容的一部分。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系82.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系9电码结构前导码同步码

信息码校正码

2.3差错控制与电码结构

2.3.2电码结构

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系9电码结构前导16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系102.3差错控制与电码结构

2.3.2电码结构

前导码放在整个电码的前部，它没有任何具体的含义，由“1”和“0”信号交替或是全“1”、全“0”等组成。它是为了在接收端建立起位同步信号和克服滤波器建立时间的影响而编成的码组，其码元数目根据位同步和滤波器建立的时间而定。

同步码是为了建立群同步而设立的码组，利用它提供准确的时间标准实现群同步。码组长度和采用的类型可任意选择。

信息码是电码的核心部分，直接反映电码所要代表的含义。一般它又可分为地址码、状态码和信息码三部分。

校正码（差错控制监督码）根据采用的差错控制方式，决定这部分码元的数目。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系102.316-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系112.3差错控制与电码结构

2.3.2电码结构

差错控制编码分类： 根据编码方式和不同的衡量标准，差错控制编码有多种形式和类别，主要有以下几种分类：根据编码功能可分为：检错码（只完成检错功能）、纠错码（只完成纠错功能）和纠删码（既可检错也可纠错）。根据信息码元和附加的监督码之间的检验关系可以分为线性码（监督码元是信息码元的线性组合）和非线性码（两者不存在线性关系）。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系112.316-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系122.3差错控制与电码结构

2.3.2电码结构

按信息码元和监督码元之间的约束方式可分为分组码和卷积码。分组码中所有码组的信息码元在编码前后保持原来形式的码叫系统码，反之是非系统码。纠正随机错误码和纠正突发错误码。前者纠正信道中出现的随机独立干扰引起的误码，后者主要纠正信道中出现的突发错误。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系122.316-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系132.3差错控制与电码结构

2.3.2电码结构

常用的检错码有奇偶监督码、行列监督码、群计数码、恒比码等。常用的线性分组码主要有汉明码、循环码。

汉明码是一种高效率的纠单个错误的线性分组码。

循环码是一种重要的线性分组码。这种码的编码和解码设备都不太复杂，且有较强的检（纠）错能力。循环码具有循环性，即码中任一码组循环一位以后，仍为该码中的一个码组。

铁路信号远动系统中最常用的检纠错编码为CRC（循环冗余校验）和BCH码。这两种码字都是线性分组码，即信息码元和监督码元之间的关系为线性关系。CRC码和BCH码是线性分组码中的循环码，是目前研究的最成熟的一类码。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系132.316-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系142.4通信网络的主要硬件设备

2.4.1网络传输介质

双绞线屏蔽双绞线双绞线水晶头11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系142.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系152.4通信网络的主要硬件设备

2.4.1网络传输介质

大对数电缆铁路信号电缆11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系152.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系162.4通信网络的主要硬件设备

2.4.1网络传输介质

光纤11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系162.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系172.4通信网络的主要硬件设备

2.4.1网络传输介质

跳线和光纤收发器11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系172.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系182.4通信网络的主要硬件设备

2.4.1网络传输介质

同轴电缆同轴电缆连接器11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系182.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系192.4通信网络的主要硬件设备

2.4.2服务器服务器11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系192.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系202.4通信网络的主要硬件设备

2.4.3工作站工作站11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系202.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系212.4通信网络的主要硬件设备

2.4.4路由器路由器

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系212.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系222.4通信网络的主要硬件设备

2.4.4路由器路由器

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系222.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系232.4通信网络的主要硬件设备

2.4.5交换机交换机

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系232.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系242.4通信网络的主要硬件设备

2.4.6网桥网桥

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系242.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系25无线覆盖系统解决方案

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系25无16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系262.4通信网络的主要硬件设备

2.4.7网关（协议转换器

）网关

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系262.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系272.5远动系统的网络体系结构

ISO的OSI参考模型IEEE802LAN协议标准TCP/IP协议X．25协议11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系272.516-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系282.5远动系统的网络体系结构

X.25网的设备分组交换网主要由分组交换机、用户接入设备和传输线路组成。X.25是一个对公用分组交换网（PublicDataNetwork，PDN）接口的规格说明。网络内部由各个网络自己决定。X.25网仅说明该网络与网络外部数据终端设备（DataTerminalEquipment，DTE）的接口应遵循X.25标准。X.25是以虚电路服务为基础的。X.25建议是作为公用数据网的用户-网络接口协议提出的,它的全称是“公用数据网络中通过专用电路连接的分组式数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备(DCE)之间的接口”。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系282.516-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系292.5远动系统的网络体系结构

X.25协议的应用环境11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系292.516-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系302.6通信总线和现场总线

总线的概念

总线是一组公用信号线的集合，通过这一组公用信号线把计算机或计算机测控系统中的各个模板以及各种设备连接成一个整体，以便彼此进行信息交换。

总线标准总线规约在得到某一标准化组织的批准或推荐后，即成为某种总线标准。可见，总线是一组标准化了的信息通路。通过该信息通路，使得连接在总线上的各个模块之间能够相互传递信息。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系302.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系312.6通信总线和现场总线

总线分类

总线按功能和规模分类一般分为三类：系统总线、通信总线和现场总线。

系统总线也称内总线、板级总线，用于计算机各种模板插件之间的信息传送。

通信总线也称外总线，用于系统间的通信。现场总线是一种开放式实时系统，具有简化型的网络结构。是一种串行数字通信链路，它处于现场与安装在生产控制室与自动控制装置之间。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系312.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系322.6通信总线和现场总线

系统总线

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系322.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系332.6通信总线和现场总线

常用通信总线

通信总线分为并行通信总线和串行通信总线两类。

并行通信总线在通信传送过程中，每次同时发送一个数据字节，传输速度高，适用于短距离（数十米）快速传输。

串行通信总线在通信过程中，每次传送一个比特信息，所以传输速度低，但使用的导线数量少，成本低，适用于较远距离的传输。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系332.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系342.6通信总线和现场总线

常用现场总线

CAN总线Lonworks总线高速以太网现场总线

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系342.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系352.6通信总线和现场总线

常用现场总线

CAN（ControllerAreaNetwork）是ISO的串行通信协议。CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

CAN在汽车领域上的应用是最广泛的,世界上一些著名的汽车制造厂商,如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、PORSCHE(保时捷)、ROLLS-ROYCE(劳斯莱斯)和JAGUAR(美洲豹)等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系352.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系362.6通信总线和现场总线

常用现场总线

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系362.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系372.6通信总线和现场总线

常用现场总线

CAN总线的特点CAN总线是德国BOSCH（博世1886年创建）公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1Mbps。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系372.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系382.6通信总线和现场总线

常用现场总线

CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。CAN总线采用了多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线结构简单，只有2根线与外部相连。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系382.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系392.6通信总线和现场总线

常用现场总线

Lonworks总线Lonworks是由美国Echelon(美国埃施朗)公司于1991年推出的现场总线，它采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议，这是在现场总线中唯一提供全部服务的现场总线，又称局部操作网。在一个Lonworks控制网络中，智能控制设备(节点)使用同一个通信协议与网络中的其它节点通信。每个节点都包含内置的智能来完成协议的监控功能。一个Lonworks控制网络可以有3个到30000个或更多的节点：传感器功能(温度、压力等)、执行器功能(开关、调节阀、变频驱动等)、操作接口(显示、人机界面等)、控制功能(新风机组、VAV等)。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系392.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系402.6通信总线和现场总线

常用现场总线

高速以太网现场总线HSE（HighSpeedEthernetFieldbus）HSE的技术特点是速度高(100Mbit/s)，数据通过量很大，与计算机连接容易，价格低。HSE有两类用途：一类是完成由于计算量过大而不适合在现场仪表中进行的高层次模型或调度运算；第二类是作为多余H1总线或其他网络的网关桥路器。HSE可用五类双绞线、RJ45插头、最大距离100m，如用集线器或中继器则可延长4次。也可用光纤，625/125µm多模，加SC联接器，最大距离400m。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系402.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系412.7远动系统的可靠性与避错、容错技术

远动系统的可靠性包括信息传输可靠性和设备的可靠性两大部分。一般来说，远动系统对可靠性的要求比一般的控制系统对可靠性的要求高。如铁路信号远动系统，它不仅要求系统要有高的实时性和具有连续不间断工作的特点，而且，对系统的可靠性要求也很高。因为，无论是信息传输错误还是设备故障都将直接影响整个系统的正常工作。因此，提高系统的可靠性是进行远动系统设计时必须要考虑的、重要的问题。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系412.716-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系422.7远动系统的可靠性与避错、容错技术

可靠性在广义上是指系统或设备在规定的时间和规定的条件下完成规定功能的能力。狭义上是指系统或设备在规定的时间和规定的条件下完成规定功能的概率。RAMS:这四个英文字母的首字母的缩写Reliability(可靠性

)Availability

(可用性)

Maintainability(可维修性

)Safety(安全性

)2.7.1硬件可靠性

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系422.716-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系432.7远动系统的可靠性与避错、容错技术

2.7.2软件可靠性软件避错技术软件容错技术软件测试技术提高软件可靠性11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系432.716-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系442.7远动系统的可靠性与避错、容错技术

2.7.3避错与容错技术

目前，有两类技术可以提高可靠性，一类是防止和减少故障发生的技术，叫避错技术；它的基本着眼点是通过质量控制、减载使用、环境保护等措施防止故障的发生，从而延长系统的使用寿命。但避错技术有其局限性，例如采用高可靠器件，费用将急剧上升，而且避错技术的出发点在于减少故障发生的概率，即使最好的避错技术，也不一定能满足系统的可靠性要求。因此，在现代高可靠性系统中，广泛采用第二类技术，是当系统的某一部分发生故障时仍能使系统保持正常工作的技术，叫容错技术。在此主要介绍容错技术。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系442.716-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系452.7远动系统的可靠性与避错、容错技术

2.7.3避错与容错技术

DBCA硬件冗余软件冗余

信息冗余时间冗余

容错技术11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系452.716-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系46容错技术

它是建立在资源冗余基础上的。这些额外资源，相对于系统完成其功能所需的资源是冗余的。容错方法主要有如下四种： (1)硬件冗余:硬件的物理重复；(2)信息冗余：增加信息的多余度提高可靠性；(3)时间冗余：通过指令的重复执行、增加重复运算的时间来达到容错的目的。(4)软件冗余：通过增加程序提高软件的可靠性；11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系46容错技术16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系47(1)硬件冗余静态冗余（也称被动冗余）动态冗余（也称主动冗余）。①静态硬件冗余指冗余结构并不随故障情况变化的冗余形式。它应用了故障掩蔽的概念，将发生的故障掩蔽起来，防止故障造成差错。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系47(1)硬件16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系48模块1模块2模块3表决器输入1输入2输入3输出图2.17三模冗余三模冗余（TripleModularRedundancy，TMR）采用三个相同的模块接收三个相同的输入，产生的三个结果送至表决器。若有一个模块发生故障，另两个正常模块的输出可将故障模块的输出掩蔽，从而不会出错。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系48模块1模块16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系49图2.18多级三重表决TMR多级三重表决TMRTMR的主要问题是表决器的故障将造成系统差错。可采用三重表决模块1模块2模块3表决器输入1输入2输入3输出1表决器表决器模块1模块2模块3表决器表决器表决器输出2输出311-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系49图2.1816-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系50N模冗余（N-ModularRedundancy，NMR）与三模冗余原理相同，但采用n个相同的模块，n不小于3，且n为奇数，以方便进行多数表决。NMR系统可以容忍(n-1)/2个模块出现故障。模块1模块1模块n表决器输入1输入2输入n输出图2.19N模冗余…优点：可以容忍(n-1)/2个模块的故障；缺点：硬件冗余量的增大使功耗、重量、成本及体积均增大。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系50N模冗余（16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系51表决技术NMR系统中的表决可以在几个点上进行。例如，一个工业控制器可通过三个独立的传感器对化学反应的温度取样，再进行一次表决以决定采用哪个传感器的取值，然后由单个模块计算加热或冷却值，最后对计算结果进行表决。另一种方案是采样后不进行表决，只在计算后进行一次表决。

这两种方案的不同之处主要表现在故障的包容上。第一种方案能包容传感器故障，而第二种方案允许传感器故障的影响传播至计算结果。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系51表决技术16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系52表决技术表决器可用硬件实现，也可以用软件实现；图2.20所示为硬件表决器。执行表决的时间就是表决器逻辑电路的延时。图2.20一位硬件表决器或与11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系52表决技术图16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系532.7远动系统的可靠性与避错、容错技术

2.7.3避错与容错技术

二乘二取二11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系532.716-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系54软件实现表决 该系统实际上是根据图2.18所示的多级三重表决（TMR）的概念应用软件来实现表决器的实施方案。图2.21采用软件表决的微机系统传感器传感器传感器采样器采样器采样器双口存储器双口存储器双口存储器处理机处理机处理机双口存储器双口存储器双口存储器处理机处理机处理机11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系54软件实现表16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系55硬件表决的优缺点：优点：速度快；缺点：所需附加硬件多，造成功耗、重量以及体积增大。软件表决的优缺点:

与硬件表决相反，另外，软件表决比较灵活，通过修改表决程序可以很方便地修改表决的方式。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系55硬件表决的16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系56在实际应用中究竟采用硬件还是软件表决要考虑如下因素：是否有现成的能进行表决的处理机；表决的速度要求是否高；系统功耗、重量以及体积限制是否大；对表决方法灵活性的要求是否高；所需表决器数量是否大。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系56在实际应用16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系57②动态硬件冗余通过故障检测、故障定位及系统恢复来达到容错的一种技术。这种技术不能防止故障的产生，但这类系统在应用中允许发生暂时的错误结果，只要系统能在规定时间内进行重组并恢复正常运行。主要有以下几种方式： 双机比较备用替换成对备用监督定时器静态硬件冗余：冗余结构并不随故障情况变化的冗余形式。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系57②动态硬件16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系58模块1模块2比较器输入输出一致/不一致图2.19双机比较方案双机比较两个相同模块并行执行相同的计算，其结果由比较器进行比较。只提供故障检测能力，但不提供容错能力。配之以故障定位技术及切换技术，可以实现容错。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系58模块1模块16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系59备用替换一个模块为主用模块，用以产生系统输出，其余模块作为备用模块。采用各种故障检测技术及故障定位技术来确定发生故障的模块。若主模块发生故障，则进行重组，使一个正常的备用模块为主用，从而使系统恢复正常运行。在进行重组的过程中系统正常运行发生暂时的中断。模块1N至1开关输入输出图2.20备用替换

差错检测模块2模块n差错检测差错检测……11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系59备用替换模16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系60成对备用将备用替换与双机比较结合起来就成为成对备用。图中n个模块中至少有两个模块组成主件对进行工作并将结果进行比较。一旦比较结果不一致就启动重组，将该对模块切除，并将另两个模块组成主件对。模块可以永久性的成对组合，也可以临时选取两个成对组合。一致/不一致输出图2.21成对备用系统

比较器模块1N至2开关输入差错检测模块2模块n差错检测差错检测……11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系60成对备用一16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系61监督定时器需要以一定周期重复复位的定时器，用它可以监测系统中的故障。基本思想：当一个系统无故障时，它应能按一定周期重复地将监督定时器复位。如果监督定时器未能被按时复位，超过一定时间，它将发出信号，指出系统中存在故障。定时器的复位周期应根据实际应用的要求而定。监督定时器不仅能检测硬件故障，也能检测软件故障。例如，一个软件如进入死循环，它就会超过正常执行该软件所需的时间，监督定时器就会因得不到及时复位而给出出错提示。远动系统中最常用的是三模冗余和双机备用系统。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系61监督定时器16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系622.7远动系统的可靠性与避错、容错技术

2.7.3避错与容错技术

双机热备11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系622.716-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系63(2)信息冗余

通过在数据中附加冗余的信息以达到故障检测、故障掩蔽或容错的目的。信息冗余的例子有检错码及纠错码,通过在数据字中附加冗余的信息或通过把数据字映射到含冗余信息的新的表示而形成的编码。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系63(2)信息16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系64①纠错码是指能纠正码字中发生错误的码。基本思想：使有效字符集合成为所有码子集合的一个子集，且这些类型的差错会使一个有效码字变成一个无效码字。②检错码能检查出码子中发生错误，但不能纠正错误。检错码可在动态冗余中作为故障检测，用来启动重组；纠错码可用来达到故障屏蔽。铁路信号远动系统中最常用的检纠错码为CRC（循环冗余校验）和BCH码。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系64①纠错码16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系65（3）时间冗余①基本思想：重复进行计算以检测故障。按照重复计算是在指令级还是在程序段级，时间冗余可以分为指令复执和程序卷回。下面介绍两种用时间冗余检测瞬时故障及永久故障。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系65（3）时间16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系66瞬时故障检测相同的计算重复进行两次或更多次，并比较结果以检测是否有差错。如果检测到差错，可再计算一次看是否有差错。

该方法对检测瞬时故障造成的差错有效，并且在瞬时故障消失后可得到正确结果。但它无法检测由永久故障造成的差错。 可将时间冗余与信息冗余结合起来，例如可以由检错码检测差错，然后可以用重复计算来区分差错是由永久性故障造成的还是由瞬时故障造成的。差错输出存结果存结果存结果比较数据图2.22重复计算检测瞬时故障…计算计算计算…数据数据t0t0+△t0+n△时间11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系66瞬时故障检16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系67永久故障检测若配以少量附加硬件，时间冗余也可用来检测永久故障。假设第一次计算或传送的数据为X，将结果存储起来。在进行第二次计算或数据传送之前，数据用编码函数e进行编码，成为e(X)。然后对e(X)进行第二次计算或传递，其结果经译码与第一次结果进行比较。编码函数e(X)应选择为能检测出硬件永久故障。差错输出数据X图2.23时间冗余检测永久故障计算编码e(x)数据Xt0t0+△

时间存结果存结果比较计算译码e1(R)R11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系67永久故障检16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系68（4）软件冗余按照检测与容忍故障类型，可将软件冗余分为两大类第一类：用冗余的软件来检测与容忍硬件故障；第二类：用冗余的软件来检测与容忍软件故障。一致性校验（第一类）用事前知道的信息特征来检验信息的正确性。例如，有些应用中事先知道某个数字信号决不会超过某个值。假如该信号超过了这个值，说明存在差错。一致性校验有如下几种类型：①信息越界检查用一个子程序来检查被处理的信息及处理的结果是否超过已知的范围。若超过则说明发生了差错。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系68（4）软件16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系69②非法指令检查在执行指令前先对指令操作码及地址码进行检查，以确定是否合法。这类检验一般用硬件实现。③系统性能与预期性能比较如发现有较大偏差，则说明存在故障。这种校验对某个动态系统特别有效。先对动态系统建模，然后用软件实现该模型以得到预期性能，最后测量系统的实际性能，并与模型的预测性能进行比较。这些均可用软件实现。④字计数溢出校验数据以信息包的形式传送，每个信息包有指定的字数，并在信息包头部予以指明。假如接收到的字数与信息包头部指明的字数不同，则说明发生了差错。字数计算与比较均可用软件实现。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系69②非法指令16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系70能力校验（第一类）用来证明系统是否具有预期的能力。能力可以指存储器是否完整、多处理机中正确工作的处理机数量以及ALU工作是否正常。能力校验有如下几种形式：①存储器测试用一个测试程序对存储器的某个存储单元进行读写指定模式的数据，以验证存储器数据是否正确。

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系70能力校验（16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系71②算术逻辑部件测试处理机周期性的对特定数据进行指定的运算，并将结果与存储在ROM中的预期结果进行比较。这种能力校验不仅能校验算术逻辑部件的能力，同时也可校验存储器的能力，被执行的运算包括加法、乘法、逻辑运算以及数据传送等。③多处理机系统中处理机间通讯测试包括周期性地从一个处理机向另一个处理机传送特定值，以证明它们有能力通过共享存储器与其他处理机通信。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系71②算术逻辑16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系722.8网络安全和数据安全传输技术

ISO将计算机安全定义为“为数据处理系统建立和采取的技术和管理的安全保护，保护计算机硬件、软件数据不因偶然和恶意的原因而遭到破坏、更改和泄露。”我国自己的定义是“计算机系统的硬件、软件、数据受到保护，不因偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统能连续可靠的正常运作、网络服务不中断。”因此，所谓网络安全就是指基于网络的互联互通和运作而涉及的物理线路和连接的安全、网络系统的安全、操作系统的安全、应用服务的安全和人员管理的安全等几个方面。2.8.1网络安全

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系722.816-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系732.8网络安全和数据安全传输技术

网络安全的特征

（1）保密性：信息不泄露给非授权的用户、实体或过程，或供其利用的特性。（2）完整性：数据未经授权不能改变的特性，信息在存储或传输过程中保持不被修改、不被破坏或丢失的特性。（3）可用性：可被授权实体访问并按需求使用的特性，即当需要时能存取所需的信息。网络环境下拒绝服务、破坏网络和有关系统的正常运行都属于对可用性的攻击。（4）可控性：对信息的传播及内容有控制能力。安全、应用服务的安全和人员管理的安全等几个方面。2.8.1网络安全

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系732.816-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系742.8网络安全和数据安全传输技术

铁路远动信号系统是重要的行车设备，直接涉及行车安全，须采用相关的网络安全系统及相应的管理措施，以有效地防止“黑客”侵入造成的网络瘫痪及设备损坏，防止重点列车运行信息泄密。主要包括下列内容：（1）TDCS在部中心与路局中心、路局中心与车站之间，采用防火墙和入侵检测系统，实现对于TDCS系统的系统访问控制、资源访问控制以及入侵监测。（2）不同的信息系统之间的接口，应采用专用的接口及协议，以保证间的安全隔离。2.8.1网络安全

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系742.816-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系752.8网络安全和数据安全传输技术

（3）网络安全系统本身应要具有高可靠性，有较强的管理机制和安全控制手段，具备热备份、事故监控和网络安全保密等技术措施，在系统出现单点故障时既能保证系统的安全又不影响系统的正常工作。（4）应通过严格的机房管理、交接班管理、技术培训措施，来保证设备的物理安全性，使非可信任人员不能接近网络设备、线路和相关的基础设施（如电力、空调系统），杜绝人为因素导致的网络故障、网络中断、网络管理的漏洞。2.8.1网络安全

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系752.816-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系762.8网络安全和数据安全传输技术

（5）应通过口令管理，来保证路由器控制台登录和远程telnet登录的安全。（6）防止口令及用户认证信息在网络中明文传输。在网络设备中设置SYSLOG，产生完善的系统信息，防止通过破解口令攻击路由器等网络设备。（syslog机制负责记录内核和应用程序产生的日志信息,管理员可以通过查看日志记录,来掌握系统状况。）2.8.1网络安全

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系762.816-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系772.9铁路专用全球移动通信系统GSM-R

GSM-R通信技术起源于欧洲，目前在德国、瑞士、荷兰、意大利等国家均已进入商业运用。GSM-R是一种专门为铁路设计的专业无线数字通信系统，是中国首次从欧洲引进的移动通信铁路专用系统，它除了能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修通信等语音通信功能外，还能够满足列车运行速度每小时500公里的无线通信要求。由于GSM-R具有适应铁路运输特点的功能优势，以及更符合通信信号一体化技术发展的需要，因此铁道部2000年底正式确定将GSM-R作为我国铁路专用通信的发展方向。

GSM-R在GSM公众移动通信系统平台上增加了铁路运输专用调度通信功能。GSM-R通信系统包括：交换机、基站、机车综合通信设备、手机等设备组成。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系772.916-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系782.9铁路专用全球移动通信系统GSM-R

GSM-R11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系782.916-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系792.9铁路专用全球移动通信系统GSM-R

GSM-R11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系792.916-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系802.9铁路专用全球移动通信系统GSM-R

青藏铁路GSM-R通信网络结构11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系802.916-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系812.9铁路专用全球移动通信系统GSM-R

GSM-R无线闭塞中心地面应答器车载设备ETCS3级GSM-R(包括联锁功能）列车完整性检查设备11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系812.916-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系822.9铁路专用全球移动通信系统GSM-R

GSM-R11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系822.916-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系832.9铁路专用全球移动通信系统GSM-R

GSM-R移动通信设备（单层交织覆盖）核心节点按全路网络规划配置，时速300～350公里线路无线网支持CTCS3列控信息传送，某个基站故障时，相邻两个基站场强覆盖可以满足通信需要。提供调度通信、区间移动电话、通用数据传输、列控信息传输等功能。武汉北京BSCBTSBTSBTSBTSINMSCHLRGPRSINMSCHLRGPRS铁通PSTN(专网)数据中心调度通信系统11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系832.916-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系842.9铁路专用全球移动通信系统GSM-R

GSM-R移动通信设备（同址双基站冗余覆盖）核心节点按全路网络规划配置，某个基站故障时，由备用层基站进行覆盖并提供服务。提供调度通信、区间移动电话、通用数据传输、列控信息传输等功能。北京武汉BTSBTSBTSBTSINMSCHLRGPRSINMSCHLRGPRSBSCBTSBTSBTSBTSBSC铁通PSTN(专网)数据中心调度通信系统11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系842.916-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系85思考题1．常见的铁路信号远动系统的网络结构有哪几种？2．信道多路复用有哪几种形式？各有何特点？3．有哪几种同步方式？为何常用巴格码作帧同步码？4．铁路信号远动系统中使用的电码结构由哪几部分组成？5．常用的差错控制方式有哪几种？

6．何谓容错？常用的容错技术有哪些？各有何优缺点？7．分析比较双机热备、三取二、二乘二取二的可靠性。8．根据我国路情，分析GSM-R的应用场合和实现的功能。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系85思考题16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系86专题讨论1国内外各厂家分散自律调度集中系统对比分析调度集中系统故障及诊断分析11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系86专题讨论116-11月-2287第二章远动系统技术基础11-11月-221第二章远动系统技术基础16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系882.3差错控制与电码结构

远动系统要完成各种数字信号的远距离传输。为保证各种命令的正确执行和各种表示信息的准确无误，我们要求数字信息的传输系统都达到无误传输。但是，数据在信道中传输不可避免地要受到各种干扰，从而造成传输差错。不论何种干扰引起的错误，不外乎两种形式：一是随机错误，另一种是突发错误。

随机错误即数据系列中前后码元之间是否发生错误彼此无关，产生这些错误的信道称之为无记忆信道或随机信道。2.3.1差错控制11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系22.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系892.3差错控制与电码结构

突发错误即一个错误的出现往往影响后面数据的错误，错误之间有相关性，发生这种突发错误的信道称之为记忆信道或突发信道。由于实际信道的复杂性，所呈现出的错误往往不是单纯的一种，而是随机和突发错误并存，只不过有的信道以某种错误为主罢了。为了降低误码率，可以采用两条途径：采用新的传输系统和使用差错控制技术。前者受各方面因素的限制，不易实现，主要是采用后者来实现。2.3.1差错控制11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系32.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系902.3差错控制与电码结构

差错控制的基本思想是通过对信息序列作某种变换（变换方法不同，也就构成不同的差错控制码），使原来彼此独立、相关性极小的信息码元，经变换后，产生某种相关性，从而在接收端有可能根据这些相关的规律性来检查识别，进而纠正信息序列在信道中传输时所造成的差错。为实现这种相关性，在发送端用信道编码器在信息元后面增加一些码元，叫监督（或校验）码元。信道编码器就是抗干扰编码器。不同的差错控制编码方法有不同的检错、纠错能力。常见的检纠错码有奇偶校验码、水平一致监督码、水平垂直一致监督码、群计数码、等比码、线性分组码等。2.3.1差错控制11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系42.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系912.3差错控制与电码结构

为了克服通信系统中差错的有害影响，除了要选择适当的码型外，还必须从整体出发，考虑如何控制这些差错。在数据传输系统中，差错控制方式主要有四种：前向纠错方式（FEC）检错重发方式也称自动回询重传方式（ARQ）混合纠错方式（HEC）反馈重发方式即信息反馈方式（IRQ）2.3.1差错控制11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系52.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系922.3差错控制与电码结构

2.3.1差错控制FECARQ1．前向纠错（FEC）：前向纠错方式FEC（ForwardErrorCorrection）是在发送端将数据信息按一定的规则附加余码元，组成纠错码。2．自动回询重传（ARQ）：这种方式又可称为检错重传、判决反馈或反馈纠错，记作ARQ（AutomaticRepeatRequest）。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系62.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系932.3差错控制与电码结构

2.3.1差错控制IRQHEC3．混合差错控制方式（HEC）：如果将FEC和ARQ适当结合起来，就能克服各自的缺点，这就是混合差错控制方式，也称混合纠错方式HEC（HybridErrorCorrection）。4．信息反馈（IRQ）：也就是信息重传请求IRQ（InformationRepeatRequest），将接收到的数据原封不动地通过反馈信道送回到发送端。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系72.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系942.3差错控制与电码结构

2.3.2电码结构

远动系统实际是数据传输系统与自动控制系统的结合，其信息的传输是靠电码来完成的。因此，远动技术中一个非常重要的内容就是研究电码，也就是电码结构。所谓电码就是按照一定的规律组织起来，代表一定含义的一组脉冲信号。每一个脉冲称为电码单元，简称码元。几个码元组成一个码组（码字），而电码就由几个码组来构成。整个电码代表一定的信息内容，而每个码组分别表达了信息内容的一部分。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系82.3差16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系95电码结构前导码同步码

信息码校正码

2.3差错控制与电码结构

2.3.2电码结构

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系9电码结构前导16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系962.3差错控制与电码结构

2.3.2电码结构

前导码放在整个电码的前部，它没有任何具体的含义，由“1”和“0”信号交替或是全“1”、全“0”等组成。它是为了在接收端建立起位同步信号和克服滤波器建立时间的影响而编成的码组，其码元数目根据位同步和滤波器建立的时间而定。

同步码是为了建立群同步而设立的码组，利用它提供准确的时间标准实现群同步。码组长度和采用的类型可任意选择。

信息码是电码的核心部分，直接反映电码所要代表的含义。一般它又可分为地址码、状态码和信息码三部分。

校正码（差错控制监督码）根据采用的差错控制方式，决定这部分码元的数目。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系102.316-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系972.3差错控制与电码结构

2.3.2电码结构

差错控制编码分类： 根据编码方式和不同的衡量标准，差错控制编码有多种形式和类别，主要有以下几种分类：根据编码功能可分为：检错码（只完成检错功能）、纠错码（只完成纠错功能）和纠删码（既可检错也可纠错）。根据信息码元和附加的监督码之间的检验关系可以分为线性码（监督码元是信息码元的线性组合）和非线性码（两者不存在线性关系）。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系112.316-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系982.3差错控制与电码结构

2.3.2电码结构

按信息码元和监督码元之间的约束方式可分为分组码和卷积码。分组码中所有码组的信息码元在编码前后保持原来形式的码叫系统码，反之是非系统码。纠正随机错误码和纠正突发错误码。前者纠正信道中出现的随机独立干扰引起的误码，后者主要纠正信道中出现的突发错误。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系122.316-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系992.3差错控制与电码结构

2.3.2电码结构

常用的检错码有奇偶监督码、行列监督码、群计数码、恒比码等。常用的线性分组码主要有汉明码、循环码。

汉明码是一种高效率的纠单个错误的线性分组码。

循环码是一种重要的线性分组码。这种码的编码和解码设备都不太复杂，且有较强的检（纠）错能力。循环码具有循环性，即码中任一码组循环一位以后，仍为该码中的一个码组。

铁路信号远动系统中最常用的检纠错编码为CRC（循环冗余校验）和BCH码。这两种码字都是线性分组码，即信息码元和监督码元之间的关系为线性关系。CRC码和BCH码是线性分组码中的循环码，是目前研究的最成熟的一类码。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系132.316-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1002.4通信网络的主要硬件设备

2.4.1网络传输介质

双绞线屏蔽双绞线双绞线水晶头11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系142.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1012.4通信网络的主要硬件设备

2.4.1网络传输介质

大对数电缆铁路信号电缆11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系152.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1022.4通信网络的主要硬件设备

2.4.1网络传输介质

光纤11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系162.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1032.4通信网络的主要硬件设备

2.4.1网络传输介质

跳线和光纤收发器11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系172.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1042.4通信网络的主要硬件设备

2.4.1网络传输介质

同轴电缆同轴电缆连接器11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系182.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1052.4通信网络的主要硬件设备

2.4.2服务器服务器11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系192.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1062.4通信网络的主要硬件设备

2.4.3工作站工作站11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系202.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1072.4通信网络的主要硬件设备

2.4.4路由器路由器

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系212.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1082.4通信网络的主要硬件设备

2.4.4路由器路由器

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系222.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1092.4通信网络的主要硬件设备

2.4.5交换机交换机

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系232.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1102.4通信网络的主要硬件设备

2.4.6网桥网桥

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系242.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系111无线覆盖系统解决方案

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系25无16-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1122.4通信网络的主要硬件设备

2.4.7网关（协议转换器

）网关

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系262.416-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1132.5远动系统的网络体系结构

ISO的OSI参考模型IEEE802LAN协议标准TCP/IP协议X．25协议11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系272.516-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1142.5远动系统的网络体系结构

X.25网的设备分组交换网主要由分组交换机、用户接入设备和传输线路组成。X.25是一个对公用分组交换网（PublicDataNetwork，PDN）接口的规格说明。网络内部由各个网络自己决定。X.25网仅说明该网络与网络外部数据终端设备（DataTerminalEquipment，DTE）的接口应遵循X.25标准。X.25是以虚电路服务为基础的。X.25建议是作为公用数据网的用户-网络接口协议提出的,它的全称是“公用数据网络中通过专用电路连接的分组式数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备(DCE)之间的接口”。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系282.516-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1152.5远动系统的网络体系结构

X.25协议的应用环境11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系292.516-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1162.6通信总线和现场总线

总线的概念

总线是一组公用信号线的集合，通过这一组公用信号线把计算机或计算机测控系统中的各个模板以及各种设备连接成一个整体，以便彼此进行信息交换。

总线标准总线规约在得到某一标准化组织的批准或推荐后，即成为某种总线标准。可见，总线是一组标准化了的信息通路。通过该信息通路，使得连接在总线上的各个模块之间能够相互传递信息。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系302.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1172.6通信总线和现场总线

总线分类

总线按功能和规模分类一般分为三类：系统总线、通信总线和现场总线。

系统总线也称内总线、板级总线，用于计算机各种模板插件之间的信息传送。

通信总线也称外总线，用于系统间的通信。现场总线是一种开放式实时系统，具有简化型的网络结构。是一种串行数字通信链路，它处于现场与安装在生产控制室与自动控制装置之间。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系312.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1182.6通信总线和现场总线

系统总线

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系322.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1192.6通信总线和现场总线

常用通信总线

通信总线分为并行通信总线和串行通信总线两类。

并行通信总线在通信传送过程中，每次同时发送一个数据字节，传输速度高，适用于短距离（数十米）快速传输。

串行通信总线在通信过程中，每次传送一个比特信息，所以传输速度低，但使用的导线数量少，成本低，适用于较远距离的传输。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系332.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1202.6通信总线和现场总线

常用现场总线

CAN总线Lonworks总线高速以太网现场总线

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系342.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1212.6通信总线和现场总线

常用现场总线

CAN（ControllerAreaNetwork）是ISO的串行通信协议。CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

CAN在汽车领域上的应用是最广泛的,世界上一些著名的汽车制造厂商,如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、PORSCHE(保时捷)、ROLLS-ROYCE(劳斯莱斯)和JAGUAR(美洲豹)等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系352.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1222.6通信总线和现场总线

常用现场总线

11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系362.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1232.6通信总线和现场总线

常用现场总线

CAN总线的特点CAN总线是德国BOSCH（博世1886年创建）公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1Mbps。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系372.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1242.6通信总线和现场总线

常用现场总线

CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。CAN总线采用了多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线结构简单，只有2根线与外部相连。11-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系382.616-11月-22西南交通大学峨眉校区计算机系1252.6通信总线和现场总线

常用现场总线

Lonworks总线Lonworks是由美国Echelon(美国埃施朗)公司于1991年推出的现场总线，它采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议，这是在现场总线中唯一提供全部服务的现场总线，又称局部操作网。在一个Lonworks控制网络中，智能控制设备(节点)使用同一个通信协议与网络中的其它节点通信。每个节点都包含内置的智能