3.2 WTB 协议模型设计

　　WTB 总线主要实现列车初运行自动配置和列车常规运行功能。初运行中，WTB 总线主完成自我配置，实现相联车辆的动态拓扑发现、命名和示教。常规运行状态下实现过程数据轮询、设备状态监控、消息事件轮询等功能。

　　列车启动时，WTB 总线将完成列车初运行功能，总线主自我配置后，依次对发现车辆进行命名、示教。在示教过程中，收集和分发整辆列车各车辆的动态属性等拓扑信息，保证WTB 总线上所有车辆网关设备获得自己的地址、方向、相对于总线主车辆网关设备的位置和所有车辆的动态属性等拓扑信息。为了保证列车能够快速启动，初运行时间必须尽可能短，命名和示教的过程务必快速高效。因此，初运行中拓扑请求、拓扑响应、检测请求、检测响应、命名请求和命名响应帧配置较短。同时在WTB 总线中提供了弱设备作为总线主强设备的冗余备份，一定程度上提高了WTB 总线的可靠性。WTB 总线上通信设备较少，但设备功能复杂，除完成列车初运行功能外，同时负责车辆间通信设备消息的路由和转发。实现中消息数据响应帧上限为1336bit，为兼顾硬实时性指标和消息数据帧正常传输，WTB 总线的基本周期取25ms，实时控制等过程数据轮询周期为25ms。

　　3.3 RTP 协议模型设计

　　根据TCN 系统的通信需求和实时指标，RTP 必须为用户层提供变量和消息两种服务，变量一般标记列车的状态，如速度、发动机状态、控制命令等，实时性高，主要用于过程数据通信，并使用RTP 协议栈优化通道。为保证苛刻的实时性指标，优化通道中用户层过程变量直接通过应用接口层与数据链路层相连，同时使用共享通信存储器和变量群集提高变量访问效率。消息能够容忍一定的延迟，传输信息可能较长，如诊断信息、乘客信息等，实时性相对较低，用于消息通信，使用RTP 常规通道。RTP 常规通道包含网络层、传输层、会话层和应用接口层，提供可靠的消息服务。即使对于实时性不高的消息数据，为保证较低的端端时延，在网络层维护着站索引、功能索引、组索引和节点索引以提供快速地数据包路由和转发，减少数据帧的排队时延和处理时延;传输层使用三次握手协议建立可靠的通信连接，采用滑动窗口协议，保证高效的数据传输效率。

　　4 TCN 系统实现

　　4.1 系统模型

　　以设计的TCN 设备协议栈模型为研究对象，基于OPNET+VC6.0 搭建了TCN 仿真场景(名称前缀sta_为普通MVB设备，ba_为MVB 总线管理设备，node_为WTB 网关设备)，

　　仿真场景中列车由四节车辆组成，每节车辆包含一条MVB 总线，各节车辆由WTB 总线互连。WTB 总线层利用多条总线模拟多个信道，并通过动态信道绑定实现列车初运行时主辅进程生命周期控制，达到WTB 网关设备连接方式拓__扑可变。

　　4.2 参数配置

　　每节车辆实际长度为26m，考虑电缆弯曲和延伸，电缆实际长度约为车辆长度的150%。车辆内MVB 总线长度配置为39m，列车中WTB总线长度配置为156m，两级总线的线路传输时延均为6.0 s/km。

　　当存在强设备时，强设备成为WTB 总线的总线主;若不存在强设备或强设备失效时，则弱设备可以成为WTB总线的总线主。初运行后，除总线主外，WTB 总线上所有其它设备都执行从设备功能。过程数据周期表示该设备WTB 总线上过程数据轮询的最小周期，可短至25ms。TCN 仿真场景中4 条MVB 总线上BA 设备的重要配置参数

　　MVB 总线过程数据轮询周期为1ms，8 个微周期构成一个宏周期。4 节车辆的MVB 总线每经历配置的主权转移宏周期数后执行主权转移，BA交替成为总线主执行总线介质分配。为保证TCN 中通信设备能够按需发送面向目标的消息数据，并为两级总线提供消息服务，结合列车实际应用在用户/网络管理层中配置了12 对设备应用程序通信连接。其中10对按时间间隔在区间[10ms,20ms] 内均匀分布建立通信连接，模拟常规消息通信功能，2 对按随机时间间隔建立通信连接，模拟突发消息通信功能。

　　除此之外，每个MVB设备需配置相应的物理地址和逻辑地址、过程数据轮询周期和大小、设备状态扫描频率、数据传输时延参数、连接可信度、最大滑动窗口数、最大连接数、通信连接时间、用户层应用功能等信息。

　　5 仿真分析

　　5.1 实时指标分析