[实用新型]一种列车实时以太网中继装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种网络中继装置，尤其涉及一种应用于列车通信网络的实时以太网中继装置，广泛应用于铁路机车、城市轨道交通、地铁等车辆。

背景技术

随着列车通信网络技术的日益成熟，以太网以其丰富的带宽、低廉的成本受到了各国铁路装备供应商的大力青睐，而尤以100Mbps的以太网作为新一代列车通信网络的首选。按照IEEE802.3的规定：以太网采用10Base-TX和100Base-TX作为物理层编码标准，采用5类双绞线作为物理层传输媒介，最大传输距离为100米，超过这个距离时，需要增加中继设备来延长传输距离。全双工的以太网协议虽然并无传输距离的限制，但是在实际应用中，物理层技术限制了最大的传输距离。IEEE802.3规定以太网采用10Base-TX和100Base-TX作为物理层编码标准时，采用双绞线作为传输媒介，传输距离最大为100米。但在实际应用中编组车辆从首辆到末辆之间的距离往往大于100米，因此需要增加以太网中继装置。

列车通信网络的实时性作为保证列车安全运行的重要条件之一，因此要求应用在列车上的以太网通信系统要具有严格的实时性。根据列车不同的应用需求，整个网络延时一般要求为10毫秒或甚至1毫秒左右。当需要采用双绞线进行长距离传输时，如果采用工业以太网交换机或者集线器来作为中继设备时，其具有较大的延时,从而造成整个网络的延时较大，满足不了列车通信网络的实时性要求。

目前为了达到延长列车实时以太网传输距离的目的，已有方案一般采用交换机或集线器来实现或者通过提升源宿设备的物理层接口电压来完成。对于交换机或集线器设备，其延时较大；对于采用提高以太网物理层接口电压的中继设备，由于其接口电压不符合IEEE802.3标准规定，很难与其他符合IEEE802.3标准的以太网设备兼容。

有鉴于以上原因，必需研制出一种能够进行中继100Base-TX以太网的装置，并且满足列车以太网严格的实时性要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种列车实时以太网中继装置，该装置符合IEEE802.3标准，带宽较宽、延时小、中继距离长，能够使得以太网信号在列车中能够长距离传输，并且满足列车通信网络系统严格的实时性要求。

本实用新型具体提供了一种列车实时以太网中继装置的具体实施方式，一种列车实时以太网中继装置，包括电源板和通信处理板，通信处理板进一步包括FPGA模块和以太网接口模块，电源板将车载电源输入转换成直流电源输出,为FPGA模块和以太网接口模块提供电源，FPGA模块与以太网接口模块相连，FPGA模块实现以太网接口控制，以太网接口模块实现以太网的物理接口，物理层的编解码和信号整形功能。

作为本实用新型一种列车实时以太网中继装置进一步的实施方式，以太网接口模块包括以太网物理层收发模块，网络变压器和网口连接器，网口连接器与网络变压器相连，网络变压器与以太网物理层收发模块相连，以太网物理层收发模块与FPGA模块相连。

作为本实用新型一种列车实时以太网中继装置进一步的实施方式，网口连接器采用D编码的M12连接器。

作为本实用新型一种列车实时以太网中继装置进一步的实施方式，FPGA模块包括中央控制模块，同步再生模块，双口RAM模块和同步检测模块，同步检测模块与以太网物理层收发模块相连，对来自以太网物理层收发模块MII接口的数据进行同步信息的提取和起始帧分界符的识别，同步检测模块与双口RAM模块相连，将起始帧分界符之后的有效数据暂存到双口RAM模块中；同步再生模块与双口RAM模块相连，提取双口RAM模块中的数据帧，并在数据帧前添上新的同步头和起始帧分界符，增加新的同步信息；双口RAM模块暂存数据帧，并进行数据交互；中央控制模块与双口RAM模块相连，控制同步再生模块和同步检测模块工作，产生满足以太网物理层收发模块的相应时序，并控制双口RAM模块的读写时序。

作为本实用新型一种列车实时以太网中继装置进一步的实施方式，列车实时以太网中继装置包括4个以太网接口，分别为接口1、接口2、接口3和接口4，接口1和接口2组成一条以太网链路，用于中继一路以太网；接口3和接口4组成另一条以太网链路，用于中继另一路以太网。

作为本实用新型一种列车实时以太网中继装置进一步的实施方式，FPGA模块采用现场可编程门阵列芯片。以太网物理层收发模块采用专用ASIC芯片。