《轨道交通电子设备+列车通信网络（TCN）第3-4部分：以太网编组网（ECN）GBT 28029.12-2020》详细解读

《轨道交通电子设备列车通信网络（TCN）第3-4部分：以太网编组网（ECN）GB/T28029.12-2020》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语、定义、缩略语和约定3\.1术语和定义3\.2缩略语3\.3约定4通用部分contents目录4\.1概述4\.2架构4\.3数据类型4\.4功能与服务4\.5冗余4\.6服务质量4\.7IP地址及相关定义4\.8IP地址与网络配置管理contents目录4\.9网络设备接口4\.10终端设备接口4\.11网关功能4\.12网络管理5一致性测试附录A(资料性附录)ECN架构可靠性和可用性比较附录B(资料性附录)轨道交通用网络地址转换(R-NAT)contents目录附录C(规范性附录)带信号放大的收发器协议定义附录D(资料性附录)梯形拓扑协议定义参考文献011范围123本标准规定了列车通信网络中以太网编组网（ECN）的术语和定义、技术要求、试验方法和检验规则。适用于列车车辆间及列车与地面设备间的数据通信，特别是在高速列车和城市轨道交通系统中。适用于基于以太网的列车通信网络，用于实现列车控制、监控、诊断以及乘客信息系统等功能。1范围022规范性引用文件2规范性引用文件IEC61375-3-4列车通信网络（TCN）第3-4部分：以太网编组网（ECN）IEC61375-2-5列车通信网络（TCN）第2-5部分：以太网列车骨干网（ETB）IEC61375-1铁路电子设备-列车通信网络（TCN）第1部分：总体结构033术语、定义、缩略语和约定3术语、定义、缩略语和约定列车通信网络（TCN）是轨道交通电子设备中用于数据通信的网络系统，包括多种编组网，如以太网编组网（ECN）和CANopen编组网（CCN）等。闭式列车指具有固定编组的列车，其车厢不能随意拆分或组合。以太网编组网（ECN）指基于以太网技术的列车内部数据通信网络，用于实现列车内各设备之间的互操作性。030201043.1术语和定义以太网编组网（ECN）基于以太网技术的编组内数据通信网络，实现开式列车内各车辆内设备的互操作性。3.1术语和定义列车通信网络（TCN）一种在轨道交通车辆中使用的通信网络，用于实现各设备之间的数据交换和通信。互操作性指不同设备之间能够相互通信、交换数据并协同工作的能力，在列车通信网络中是确保各编组之间顺畅交互的关键。053.2缩略语以太网编组网（EthernetConsistNetwork）的缩写，是一种在列车通信网络中使用的以太网技术。ECN列车通信网络（TrainCommunicationNetwork）的缩写，是用于列车内部设备之间数据传输和通信的网络。TCN可能是指某一特定的标准或规范，但在此上下文中未给出具体定义。需要参考具体标准文档或咨询相关专家以获取准确解释。B/T3.2缩略语063.3约定3.3约定01通信协议和数据格式：约定中详细规定了ECN中使用的通信协议和数据格式。这包括数据的封装、解码方式以及错误检测和纠正机制，确保数据在列车通信网络中的高效、准确传输。0203网络配置和互操作性要求：为了实现不同设备之间的互操作性，约定对网络的配置提出了明确要求。这包括设备的地址分配、网络连接方式以及确保各种设备能够无缝接入和退出网络等。同时，还规定了设备之间的通信流程和数据交换标准，以保障整个网络的稳定运行。标准化术语和定义：标准中明确了一系列专业术语和定义，确保了在不同场合和语境下的一致性和准确性。这些术语和定义是理解和实施以太网编组网（ECN）的基础。074通用部分-该标准旨在实现开式列车内各车辆内设备的互操作性，也可经协商用于闭式列车和多单元列车。标准概述-GB/T28029.12-2020标准规定了基于以太网技术的编组内数据通信网络，即以太网编组网（ECN）。4通用部分010203核心要点-定义了以太网编组网（ECN）的构成、功能及性能要求，确保列车内部通信的顺畅与高效。4通用部分-规定了网络拓扑、传输介质、通信协议等关键技术参数，以适应列车运行环境的特殊性。-强调了网络安全性和可靠性的要求，确保列车通信网络的稳定运行。4通用部分实施与影响-通过标准化网络接口和数据格式，降低了设备制造商和运营商的集成成本和维护难度。-该标准的实施提高了列车通信网络的兼容性和可扩展性，有利于新技术在列车系统中的应用与推广。-为轨道交通行业的智能化、网络化发展提供了技术支撑，推动了行业的技术创新和产业升级。4通用部分084.1概述以太网编组网（ECN）的定义ECN是列车通信网络中的一种，采用以太网技术，实现列车内部各设备之间的数据通信。标准制定背景标准适用范围4.1概述随着列车通信技术的不断发展，传统的列车通信网络已经无法满足日益复杂的数据传输需求，因此需要制定新的标准来规范以太网在列车通信中的应用。本标准适用于采用以太网技术的列车通信网络，规定了ECN的体系结构、通信协议、数据传输等方面的要求。094.2架构4.2架构以太网编组网（ECN）结构该标准定义了基于以太网技术的编组内数据通信网络，即以太网编组网（ECN）。这个网络架构允许开式列车内各车辆内的设备实现互操作性，确保信息在列车内部能够高效、准确地传输。适用性除了开式列车，如果供应商与用户达成一致，该架构也可以应用于闭式列车和多单元列车。这种灵活性使得该标准能够适应多种不同类型的列车通信系统需求。标准化组件ECN架构由一系列标准化的组件构成，包括网络接口、交换机、路由器等，这些组件都遵循统一的通信规约，从而确保了整个系统的兼容性和稳定性。这种标准化的设计也简化了系统的维护和升级过程。104.3数据类型4.3数据类型基础数据类型包括整型、浮点型、布尔型等，这些基础数据类型用于在以太网编组网（ECN）中传递简单的数值和状态信息。结构化数据类型由多个基础数据类型组合而成，用于表示更复杂的信息，如设备状态、控制指令等。这些数据类型在传递前会按照特定的格式进行打包。枚举数据类型一种特殊的数据类型，它定义了变量的取值范围。在ECN中，枚举数据类型常用于表示设备的工作模式、故障类型等。通过枚举类型，可以确保数据的准确性和有效性。114.4功能与服务4.4功能与服务数据通信功能以太网编组网（ECN）提供高效、稳定的数据通信服务，确保列车内各设备之间的信息能够实时、准确地传输。这包括列车状态信息、控制指令以及各类传感器数据的交换，从而实现对列车运行状态的实时监控和精确控制。01互操作性支持ECN标准致力于实现不同供应商设备之间的互操作性，通过统一的通信规约和数据格式，确保各类设备能够无缝接入列车通信网络。这不仅降低了集成成本，还提高了系统的灵活性和可扩展性。02故障诊断与隔离ECN具备强大的故障诊断和隔离功能，能够快速准确地定位并处理网络中的故障点。通过实时监测网络状态和设备性能，ECN能够在故障发生时迅速作出响应，确保列车运行的安全性和可靠性。03124.5冗余4.5冗余冗余对网络性能的影响虽然冗余设计提高了网络的可靠性，但也可能对网络性能产生一定影响。例如，冗余连接可能会增加网络复杂性和延迟。因此，在设计冗余系统时，需要权衡可靠性和性能之间的关系，确保在满足可靠性要求的同时，尽量减小对性能的影响。冗余实现的方式在ECN中，冗余可以通过多种方式实现，如采用双绞线、光纤等不同的物理介质进行网络连接，或者通过设置备用网络设备来提供额外的通信路径。这些措施能够在主路径出现故障时，迅速切换到备用路径，确保数据的连续传输。冗余设计的目的在列车通信网络中，冗余设计是为了确保网络的可靠性和稳定性。在以太网编组网（ECN）中，冗余机制能够防止单点故障导致的网络中断，提高系统的容错能力。134.6服务质量4.6服务质量01以太网编组网（ECN）在列车通信网络中，能够提供高效的实时通信能力，确保列车控制指令和数据的及时传输，满足轨道交通对实时性的高要求。通过采用以太网技术，ECN提高了数据传输的可靠性，减少了数据丢失和传输错误的可能性，为列车安全、稳定运行提供了强有力的技术支持。ECN充分利用以太网的带宽优势，实现了大量数据的快速、高效传输，满足了现代化轨道交通系统中不断增长的数据传输需求，提升了整体服务质量。0203实时性保证可靠性提升带宽优化144.7IP地址及相关定义4.7IP地址及相关定义IP地址的概念IP地址，即互联网协议地址，是用于标识网络中的设备和节点的唯一逻辑地址。在列车通信网络（TCN）的以太网编组网（ECN）中，每个设备都需要一个IP地址以进行数据交换和通信。IP地址的构成IP地址由网络地址和主机地址两部分组成。网络地址用于标识设备所在的网络，而主机地址则用于标识网络中的具体设备。这种结构使得IP地址能够精确地定位到网络中的每一个节点。IP地址在ECN中的作用在以太网编组网中，IP地址是实现设备间通信的基础。通过为每个设备分配一个唯一的IP地址，可以确保数据的准确传输和接收。同时，IP地址还支持网络层的数据包转发和路由选择，从而实现列车内部各个设备之间的互联互通。154.8IP地址与网络配置管理4.8IP地址与网络配置管理管理策略为了确保网络的稳定性和安全性，需要制定严格的管理策略。这包括定期更新网络设备的固件或软件、监控网络流量和性能、以及实施访问控制等。同时，应有应急预案以应对可能出现的网络故障或安全问题。网络配置除了IP地址，网络配置还包括子网划分、网关设置、DNS配置等。这些配置确保数据包能够在网络中正确路由，并且设备能够访问外部资源。IP地址规划在以太网编组网（ECN）中，IP地址规划是至关重要的。每个网络设备，包括列车上的各种电子设备，都需要一个唯一的IP地址以便在网络中进行通信。规划时需要考虑地址的可用性、可扩展性以及管理便捷性。164.9网络设备接口要点三以太网接口以太网接口是列车通信网络中常用的接口类型，它支持高速数据传输，适用于列车内部各种设备之间的通信。在以太网编组网（ECN）中，以太网接口发挥着关键作用，确保数据能够在不同设备之间高效传输。接口标准化为了确保不同设备之间的兼容性，网络设备接口应遵循标准化的设计原则。在列车通信网络中，接口的标准化不仅有助于简化设备之间的连接，还能提高整个系统的稳定性和可靠性。接口安全性在列车通信网络中，网络设备接口的安全性至关重要。接口应具备一定的防护措施，以防止未经授权的访问和数据泄露。此外，接口还应支持加密和身份验证等安全功能，以确保数据传输的安全性。4.9网络设备接口010203174.10终端设备接口4.10终端设备接口接口标准化为了确保不同供应商的设备能够互操作，终端设备的接口必须遵循标准化的规定。GB/T28029.12-2020中明确规定了以太网编组网（ECN）中终端设备的接口标准，包括物理接口、数据格式、通信协议等方面的要求。数据交换效率终端设备接口的设计直接影响着数据交换的效率。在列车通信网络中，高效的数据交换是至关重要的，它关系到列车运行的安全和效率。因此，该标准对接口的数据传输速率、延迟等性能指标也做出了明确规定。兼容性与扩展性随着技术的不断发展，列车通信网络也需要不断升级和扩展。为了确保新旧设备之间的兼容性以及未来网络的扩展性，终端设备接口的设计必须考虑前瞻性和灵活性。这意味着接口不仅需要支持当前的技术标准，还需要为未来可能出现的新技术预留空间。184.11网关功能01数据转换与桥接网关在列车通信网络中起到关键的数据转换和桥接作用。它能够将不同网络类型或协议之间的数据进行转换，使得各种设备能够无缝连接和通信。网络隔离与安全网关还可以提供网络隔离功能，保护关键系统免受外部网络的潜在威胁。通过设置防火墙、过滤规则等手段，确保列车通信网络的安全性和稳定性。协议解析与转发网关负责解析来自不同设备的协议数据，并将其转发到目标设备。这要求网关具备高效的协议处理能力和转发机制，以确保数据的实时性和准确性。4.11网关功能0203194.12网络管理4.12网络管理以太网编组网（ECN）的网络管理负责网络的配置和初始化工作。这包括设定网络参数、分配网络地址、建立通信连接等，确保各设备能够正确接入网络并互相通信。网络配置与初始化网络管理还负责对网络状态进行实时监控。通过收集和分析网络流量、设备状态等信息，网络管理系统能够及时发现并解决网络拥堵、故障等问题，保障网络通信的稳定性和可靠性。网络状态监控在列车通信网络中，网络安全是至关重要的。网络管理需要实施一系列安全措施，如访问控制、数据加密等，以保护网络免受恶意攻击和数据泄露等威胁。同时，网络管理还需定期更新安全策略，以应对不断变化的网络安全环境。网络安全维护205一致性测试测试目的一致性测试的目的是验证以太网编组网（ECN）设备和系统是否符合GB/T28029.12-2020标准的要求，确保其互操作性和稳定性。测试内容一致性测试包括但不限于对ECN设备和系统的功能、性能、接口、协议等方面进行全面的检测和验证，以确保其满足标准要求。测试方法测试方法包括使用标准化的测试工具、测试用例和测试流程，对ECN设备和系统进行黑盒测试、灰盒测试或白盒测试，通过输入预设的测试数据，检查其输出结果是否符合预期，从而验证其一致性和正确性。5一致性测试21附录A(资料性附录)ECN架构可靠性和可用性比较附录A(资料性附录)ECN架构可靠性和可用性比较故障容错能力ECN架构通过采用以太网技术，具有较高的故障容错能力。在出现单点故障时，系统能够继续运行，保证列车通信的稳定性。无故障工作时间故障恢复时间由于ECN架构优化了数据传输和处理机制，它能够在更长时间内保持无故障运行，从而提高整个列车通信网络的可靠性。在发生故障后，ECN架构能够快速检测到故障并进行恢复，减少因故障导致的通信中断时间，进一步增强了可靠性。22附录B(资料性附录)轨道交通用网络地址转换(R-NAT)附录B(资料性附录)轨道交通用网络地址转换(R-NAT)-R-NAT，即轨道交通网络地址转换，是一种专为轨道交通设计的网络地址转换技术。1.R-NAT的定义与作用附录B(资料性附录)轨道交通用网络地址转换(R-NAT)010203附录B(资料性附录)轨道交通用网络地址转换(R-NAT)-其作用在于实现列车通信网络内部不同网络段之间的地址转换，从而确保数据的顺畅传输。-通过R-NAT，可以实现列车内部以太网编组网（ECN）与以太骨干网之间的数据交换。2.R-NAT的工作原理附录B(资料性附录)轨道交通用网络地址转换(R-NAT)-R-NAT装置包含功能实现模块和端口物理层。-功能实现模块负责对接收到的以太网数据包进行网络地址转换。附录B(资料性附录)轨道交通用网络地址转换(R-NAT)010203-端口物理层通过接口电路与以太网接口连接，用于在地址转换过程中与以太网编组网进行数据传递。3.R-NAT的应用场景与优势-应用于轨道交通列车，实现列车内部网络设备的互操作性。附录B(资料性附录)轨道交通用网络地址转换(R-NAT)-优势在于提高了网络的安全性和灵活性，同时解决了IP地址紧缺的问题。-通过网络地址转换，可以隐藏内部网络设备的真实IP地址，增强网络的安全性。23附录C(规范性附录)带信号放大的收发器协议定义规定了收发器与物理介质之间的接口，包括电气和时序要求。接口定义定义了信号的编码方式、传输速率以及传输距离等参数，确保信号的稳定传输。信号传输明确了使用的物理介质类型及其特性，以保证信号的传输质量。物理介质附录C