《轨道交通电子设备+列车通信网络（TCN） 第2-7部分：基于电台的无线列车骨干网（WLTB）GBT 28029.8-2020》详细解读

《轨道交通电子设备列车通信网络（TCN）

第2-7部分：基于电台的无线列车骨干网（WLTB）GB/T28029.8-2020》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语、定义和缩略语3\.1术语和定义3\.2缩略语4架构4\.1列车骨干网结构contents目录4\.2分布式动力列车的网络组成4\.3WLTB节点通信协议5物理层5\.1频率5\.2传输功率5\.3频率应用6数据链路层7应用层contents目录7\.1通信调度7\.2PDU7\.3网络安全8WLTB初运行8\.1概述8\.2参数8\.3过程8\.4初运行用户数据集contents目录9过程控制用户数据集9\.1概述9\.2LTV过程数据9\.3GTV过程数据10分布式动力控制应用10\.1控制条件10\.2远程控制过程功能模型10\.3功能定义contents目录附录A(资料性附录)基于电台的WLTB分布式动力控制应用参考文献011范围本部分适用于列车通信网络中使用基于电台的无线列车骨干网（WLTB）的场合。1范围规定了基于电台的无线列车骨干网（WLTB）的技术要求和测试方法。适用于新设计的列车通信网络以及既有列车通信网络的升级改造。022规范性引用文件2规范性引用文件IEC60870-5远程控制和通信设备及系统第5部分：传输规约ISO/IEC8802-3信息技术系统间的远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第3部分：带碰撞检测的载波监听多址接入（CSMA/CD）的接入方法和物理层规范IEC61375-1轨道交通电子设备列车通信网络（TCN）第1部分：总体结构和通用条件030201033术语、定义和缩略语01列车通信网络（TCN）一种在轨道交通车辆中使用的通信系统，用于实现车辆各电子设备之间的信息交换和控制。基于电台的无线列车骨干网（WLTB）一种利用无线通信技术构建的列车内部通信网络，以电台为传输媒介，实现列车内部各节点之间的无线通信。分布式动力列车一种由多个动力单元组成的列车，每个动力单元都具有独立的牵引和控制能力。3术语、定义和缩略语0203043.1术语和定义无线列车骨干网（WLTB）指基于电台技术构建的，用于列车内部各电子设备之间通信的网络系统，是列车通信网络（TCN）的重要组成部分。分布式动力列车指采用多个动力单元分散布置的列车，每个动力单元都能提供牵引力，通过网络实现各动力单元的协同工作。电台在此上下文中，电台指的是无线通信设备，用于在列车内部实现无线数据传输，是构建无线列车骨干网（WLTB）的基础。3.1术语和定义053.2缩略语3.2缩略语ETCS欧洲列车控制系统（EuropeanTrainControlSystem）TCN列车通信网络（TrainCommunicationNetwork）WLTB基于电台的无线列车骨干网（WirelessTrainBackbonebasedonRadio）064架构123基于电台的无线列车骨干网（WLTB）构成了一个分布式的网络系统，支持列车内部各个节点之间的无线通信。该网络结构允许数据在列车内部的不同设备间进行高效、可靠的传输，确保列车的正常运行。骨干网的设计需满足实时性、可靠性和安全性的要求，以适应列车运行过程中的各种复杂环境。4架构074.1列车骨干网结构协议栈的构成WLTB的协议栈包括数据链路层、应用层和分布式动力应用，确保了数据在列车网络中的高效、稳定传输。基于电台的无线通信技术WLTB（无线列车骨干网）采用电台进行无线通信，实现了列车内部各个电子设备之间的数据传输和信息共享。分布式动力货运列车的应用该标准特别适用于分布式动力货运列车，这类列车由多个动力单元组成，需要通过无线通信实现各单元间的协同工作。4.1列车骨干网结构084.2分布式动力列车的网络组成4.2分布式动力列车的网络组成基于电台的无线列车骨干网（WLTB）这是分布式动力列车网络的核心组成部分，它允许各个车厢或动力单元之间进行无线通信。这种网络设计提高了列车的灵活性和可扩展性，特别是在需要频繁编组和解编的列车中。网络节点与通信协议分布式动力列车网络中的每个车厢或动力单元都作为一个网络节点，通过WLTB进行通信。为确保通信的可靠性和实时性，网络采用了特定的通信协议，这些协议规定了数据包的格式、传输方式以及错误处理机制。网络拓扑与冗余设计分布式动力列车的网络组成通常采用灵活的网络拓扑结构，以适应不同编组需求。同时，为了提高网络的可靠性，系统中可能还包含了冗余设计，如备用通信路径或设备，以确保在部分网络故障时，列车仍能保持基本的通信功能。094.3WLTB节点通信协议4.3WLTB节点通信协议通信方式WLTB节点之间采用无线电台进行通信，确保信息在列车各个节点之间可靠传输。协议规范安全性考虑节点通信协议遵循特定的规范，包括数据格式、传输速率、错误检测和纠正等，以保障通信的稳定性和准确性。协议设计中考虑了网络安全因素，通过加密、认证等方式保护数据传输的安全性，防止信息泄露或被篡改。105物理层010203规定了无线列车骨干网使用的无线电频率范围，确保通信的稳定性和可靠性。针对不同环境和应用场景，提供了灵活的频率选择方案。考虑了与现有无线通信系统的兼容性，避免频率冲突和干扰。5物理层115.1频率规定范围标准中明确规定了无线列车骨干网（WLTB）所使用的频率范围，这是为了确保通信的稳定性和可靠性，避免与其他无线通信系统的干扰。选择依据灵活性5.1频率频率的选择是基于多方面的考虑，包括但不限于电波传播特性、系统容量需求、电磁兼容性以及国家无线电管理规定等。标准还允许在一定范围内调整使用频率，以适应不同的运营环境和通信需求，这种灵活性有助于提升系统的适用性和效率。125.2传输功率GB/T28029.8-2020标准对基于电台的无线列车骨干网（WLTB）的传输功率有明确规定，确保通信的稳定性和效率。标准化规定在实际应用中，传输功率可能需要根据通信环境和列车运行状态进行动态调整，以保障通信质量并减少能耗。功率调整合适的传输功率设置不仅能保证通信的可靠性，还能避免对其他无线通信系统造成干扰，从而确保列车运行的安全。安全性考虑5.2传输功率135.3频率应用5.3频率应用专用频段使用在基于电台的无线列车骨干网（WLTB）中，频率应用主要指的是无线通信所使用的频段。为了确保通信的稳定性和可靠性，通常会选择专用频段进行通信，以避免与其他无线通信系统的干扰。01多信道配置为了提高通信效率和可靠性，WLTB可能会采用多信道配置。这意味着在不同的频率上同时传输数据，以增加数据传输速率和减少干扰。多信道配置还可以提供频率分集，从而增强系统的抗干扰能力。02动态频率选择在复杂的电磁环境中，为了避免干扰，WLTB系统可能会采用动态频率选择技术。这种技术能够实时监测各个信道的通信质量，并动态地选择最佳的通信频率，以确保通信的稳定性和可靠性。这种技术对于在列车运行过程中保持持续、稳定的通信至关重要。03146数据链路层功能与作用数据链路层在基于电台的无线列车骨干网（WLTB）中起着至关重要的作用。它主要负责建立、维持和释放数据链路，以及在数据传输过程中进行差错控制和流量控制。6数据链路层协议与规范在WLTB中，数据链路层遵循特定的协议和规范，以确保数据的可靠传输。这些协议和规范定义了数据帧的格式、编码方式、差错检测和纠正方法等。实现技术为了实现数据链路层的功能，WLTB采用了多种技术，如差错控制编码（如CRC校验）、帧同步技术、流量控制算法等。这些技术共同保证了数据在传输过程中的完整性和可靠性。157应用层010203负责管理和调度网络中的通信过程，确保信息的有效传输。采用特定的调度算法，优化网络资源的利用，减少通信冲突。监控网络状态，实时调整通信策略以适应不同的运营需求。7应用层167.1通信调度7.1通信调度通信调度的作用在基于电台的无线列车骨干网（WLTB）中，通信调度负责管理和协调各个节点之间的通信，确保数据能够高效、准确地传输。通信调度的实现方式通信调度通常通过一种称为“调度算法”的机制来实现，该算法根据网络中的实时交通情况动态地分配通信资源，如时隙、频率等。通信调度的优化为了提高通信效率，通信调度还需要进行不断的优化和调整。例如，可以根据网络中的负载情况动态调整时隙分配，或者采用优先级调度策略来确保关键数据的及时传输。177.2PDU定义与功能PDU，即协议数据单元，是在列车通信网络中传输的数据包。在基于电台的无线列车骨干网（WLTB）中，PDU承载着重要的通信信息，确保列车各电子设备之间的数据交换和同步。结构组成PDU通常由报头、数据和报尾组成。报头包含了关于数据传输的重要信息，如发送方、接收方、数据包长度等；数据部分则包含了实际要传输的信息；报尾则用于确认数据包的完整性和正确性。传输机制在WLTB中，PDU的传输遵循特定的协议和规范，以确保数据的可靠传输。这包括数据包的封装、解封装、错误检测和纠正等机制。通过这些机制，PDU能够在复杂的列车通信环境中稳定、准确地传输数据。7.2PDU187.3网络安全7.3网络安全01标准中规定了基于电台的无线列车骨干网（WLTB）应采取的网络安全机制，包括但不限于数据加密、身份认证和访问控制，以确保网络通信的安全性和完整性。针对列车通信网络中的敏感数据，标准提出了相应的保护措施，如使用加密技术对传输的数据进行加密，防止数据泄露和非法获取。标准还考虑了网络攻击的可能性，并规定了相关的防范措施，如防火墙设置、入侵检测系统等，以抵御外部威胁，确保网络系统的稳定运行。0203安全机制数据保护防范攻击198WLTB初运行初运行过程涉及节点的连接、地址分配和端口定义等。成功完成初运行后，WLTB网络才能有效地支持列车的自动动态编组。WLTB初运行是确保无线列车骨干网正常工作的关键步骤。8WLTB初运行208.1概述8.1概述标准制定的背景和目的随着轨道交通的快速发展，列车通信网络（TCN）的需求也日益增长。本标准旨在规范基于电台的无线列车骨干网（WLTB）的技术要求和测试方法，以提高列车通信网络的可靠性和稳定性。WLTB的定义和功能WLTB是一种基于电台的无线通信技术，用于在列车内部建立一个高速、可靠的数据传输网络。它支持多种数据类型和业务需求，包括语音、数据和视频等，是实现列车智能化和信息化的重要技术之一。与其他部分的关联本标准作为《轨道交通电子设备列车通信网络（TCN）》的第2-7部分，与其他部分相互关联，共同构成了完整的列车通信网络标准体系。218.2参数标准规定了无线列车骨干网（WLTB）使用的无线电频率范围，确保通信的稳定性和可靠性。同时，定义了多个信道以供选择，以适应不同的运营环境和需求。频率与信道8.2参数为了确保无线信号的覆盖范围和通信质量，标准对WLTB的传输功率进行了明确规定。适当的传输功率能够保证列车间以及列车与地面设备间的有效通信。传输功率标准中详细说明了WLTB的数据传输速率和最大延时，这是确保实时数据传输和快速响应的关键因素。高数据速率和低延时对于列车控制系统的性能至关重要。数据速率与延时228.3过程8.3过程初运行过程本部分详细描述了基于电台的无线列车骨干网（WLTB）的初运行过程。初运行是确保网络节点能够正确加入网络并进行通信的重要步骤。它涉及节点之间的发现、认证和配置等过程，以确保网络的稳定性和安全性。参数设置与协商在初运行过程中，各节点需要就一系列参数进行协商和设置。这些参数包括但不限于通信频率、传输功率、网络安全密钥等。正确的参数设置是确保网络高效、稳定运行的关键。过程控制与优化除了初运行过程外，本部分还关注网络运行过程中的控制与优化。这包括对网络状态的实时监控、故障检测与恢复、以及根据网络负载进行动态调整等。通过这些控制措施，可以确保WLTB网络在各种运营场景下都能提供可靠、高效的通信服务。238.4初运行用户数据集配置参数数据集中可能包含网络配置参数，如节点地址、通信频率、传输功率等，这些参数是建立稳定通信连接的基础。数据集内容初运行用户数据集包含了在无线列车骨干网（WLTB）初始运行阶段所需的关键参数和信息。这些数据对于确保网络的正确配置、优化性能以及故障排查至关重要。安全设置为了确保网络安全，初运行用户数据集中还可能包含安全相关的设置，例如加密密钥、认证信息等，以防止未经授权的访问和数据泄露。8.4初运行用户数据集249过程控制用户数据集过程控制用户数据集是用于监控和控制列车运行过程中的各种参数和状态的数据集合。该数据集包含了与列车运行过程相关的各种信息，如速度、位置、温度、压力等。9过程控制用户数据集通过分析这些数据，可以实现对列车运行状态的实时监控和预警，提高列车运行的安全性和效率。259.1概述9.1概述目的和意义随着无线通信技术的不断发展，基于电台的无线列车骨干网在提高列车通信网络灵活性、可靠性和扩展性方面具有重要意义，本标准旨在为相关设备的设计、生产和使用提供指导。与其他部分关系本部分是《轨道交通电子设备列车通信网络（TCN）》的第2-7部分，需与其他部分配合使用，共同构建完整的列车通信网络。标准范围本部分规定了基于电台的无线列车骨干网（WLTB）的通信协议、接口、性能要求等，以确保列车通信网络的可靠、高效运行。269.2LTV过程数据要点三数据内容LTV（LocalTrainVehicle，本地列车车辆）过程数据主要包括列车运行状态、设备健康状况、故障诊断信息等。这些数据是实时监控列车运行状况的重要依据。数据传输LTV过程数据通过基于电台的无线列车骨干网（WLTB）进行实时传输。这种无线通信方式具有传输速度快、稳定性高等优点，能够确保数据的及时性和准确性。数据应用通过对LTV过程数据的分析，可以实现对列车运行状态的实时监控、故障预警和快速定位，有助于提高列车的运行效率和安全性。同时，这些数据还可以为列车维护和保养提供有力支持，降低运营成本。9.2LTV过程数据010203279.3GTV过程数据9.3GTV过程数据GTV过程数据主要涉及列车运行过程中的重要参数和信息，这些数据对于监控列车状态、确保安全运行以及进行故障排查至关重要。数据内容GTV过程数据通过基于电台的无线列车骨干网（WLTB）进行传输，确保了数据的实时性和准确性。这种无线传输方式减少了布线复杂性，提高了数据传输的灵活性。数据传输通过对GTV过程数据的分析，可以实现对列车运行状态的实时监控和预警。此外，这些数据还可以用于列车运行效率的优化、故障预测以及为后续的维护和维修提供重要依据。数据应用2810分布式动力控制应用允许通过远程信号启动或停止分布式动力单元。-远程控制启动实时监测动力单元的工作状态，并将信息反馈至控制中心。-状态监测与反馈在控制过程中设有多重安全防护，确保动力控制的安全可靠。-安全防护机制控制条件010203控制中心下发指令至分布式动力单元，单元接收并执行指令。-指令下发与执行动力单元采集运行数据，并定时或实时上传至控制中心。-数据采集与上传在出现故障时，能够进行远程诊断与处理，减少人工干预。-故障诊断与处理远程控制过程功能模型在必要时对动力单元进行制动，确保列车安全停车。-制动控制管理动力单元的辅助电源系统，确保其稳定运行。-辅助电源控制控制动力单元的牵引力输出，以满足列车的运行需求。-牵引控制功能定义2910.1控制条件10.1控制条件分布式动力控制应用需根据列车的运行状态来确定控制策略。例如，在列车启动、加速、减速、制动等不同的运行状态下，控制条件将有所不同，以确保列车安全、稳定地运行。列车运行状态基于电台的无线列车骨干网（WLTB）的通信状态是控制条件的重要因素。系统需要实时监测通信链路的质量，包括信号强度、误码率等指标，以确保控制指令能够准确、及时地传输到各个动力单元。通信状态分布式动力控制应用必须遵循严格的安全策略。例如，在检测到潜在的安全风险时，如某个动力单元出现故障或通信中断，系统需要立即采取相应的控制措施，如降速、停车等，以确保列车和乘客的安全。安全策略0102033010.2远程控制过程功能模型10.2远程控制过程功能模型实现方式远程控制过程的实现依赖于WLTB网络的高可靠性和实时性。通过网络传输的控制指令需要被加密和验证，以确保指令的安全性和准确性。同时，列车上的控制系统需要具备对指令的快速响应能力，以保证远程控制的有效实施。关键组成部分该功能模型主要包括指令发送、指令接收、指令解析与执行以及反馈机制等关键部分。指令发送负责将控制中心的指令通过WLTB网络传输到列车上；指令接收则确保列车能够准确接收到这些指令；指令解析与执行则是将接收到的指令转化为列车可以执行的操作；反馈机制则是将执行结果反馈回控制中心，以形成一个闭环控制系统。功能概述远程控制过程功能模型定义了如何通过基于电台的无线列车骨干网（WLTB）实现对列车的远程控制。这一模型确保了控制指令的准确传输和执行，从而提高了列车运行的效率和安全性。3110.3功能定义10.3功能定义定义了如何通过WLTB进行远程控制，包括对列车动力系统的启动、停止、加速、减速等操作。这些功能确保了分布式动力列车能够在不同节点之间进行有效的控制和协调。描述了如何通过WLTB实时监测列车的各项状态参数，如速度、位置、电力消耗等，并将这些数据报告给控制中心。这有助于实现列车的智能调度和维护。定义了当列车出现故障时，如何通过WLTB进行故障的诊断和隔离。这包括故障检测、故障类型识别、故障定位以及隔离故障部分，以确保列车的安全和可靠运行。远程控制功能状态监测与报告故障诊断与隔离32附录A(资料性附录)基于电台的WLTB分布式动力控制应用应用