[发明专利]一种MVB总线网络传输介质模型设计方法

说明书

本发明涉及一种MVB总线网络传输介质模型的设计方法，包括MVB总线网络传输介质结构数学模型、MVB总线网络传输介质串扰模型及MVB总线网络传输介质电路分布参量模型的设计方法。涉及符合TCN标准的MVB总线网络的一种轨道列车MVB总线网络传输屏蔽双绞线模型的设计，通过建立的模型对MVB总线网络处于高频下传输线的结构变化所引起的二次参数变化进行分析，保持特征阻抗、衰减系数和回波损耗等参数指标的浮动变化，降低了屏蔽双绞线的串扰、传输衰减等，从而保证MVB总线网络传输的可靠性、实时性等。为MVB总线网络应用及其理论研究提供基础平台，缩短研发周期。

技术领域

本发明涉及一种MVB(Multifunction Vehicle Bus，MVB)总线网络传输介质模型设计方法，特别是一种MVB总线网络传输屏蔽双绞线模型的设计方法，可用于解决多功能车辆总线网络系统由于屏蔽双绞线串扰、衰减、插入损耗等特性而引起的MVB网络系统的可靠性及实时性下降的问题，为多功能车辆总线网络的应用及其理论研究提供基础平台。

背景技术

多功能车辆总线MVB作为列车通信网络(Train Communication Network，TCN)国际标准之一，传输介质为屏蔽双绞线，传输速率为1.5M bit/s，其具有实时性强、可靠性高和容错性良好等特点，在动车组、地铁列车及城轨车辆等实时性要求较高的工业控制领域中得到了广泛的运用。

随着高速列车的迅速发展，列车通信网络系统中的数据量需求不断增加，因此，为不断提高数据信息能够在高速列车通信网络中高速、完整、实时、可靠的传输成为高速列车网络传输介质研究的关键问题。造成MVB网络传输介质实时性、可靠性等较低的原因主要有：1)所建立的模型较为简化；2)数据传输过程的衰减特性；3)串扰特性对传输数据误码率的影响；4)阻抗不匹配引起的回波损耗；5)端到端传输的时间损耗等情况。

为了提高MVB网络传输介质的可靠性，保证其实时性，进而达到提高MVB网络系统的可靠性，需要对传输介质分布参数及结构进行分析，同时对传输介质的影响因素进行分析。

MVB总线网络关键技术如网络传输介质、网络性能、网络协议、网络通信调度等的研究都离不开模型的建立，MVB网络传输介质的建立是研究MVB网络数据传输特性的基础，对网络性能的优化及系统设计具有十分重要影响。目前对MVB网络的传输介质的模型建立都是针对数值理论的分析，如通过建立RLCG数值模型，对MVB网络总线参数电容、电感等进行计算分析，以及通过解析方法对整数阶和分数阶传输线进行了分析研究，提出了传输线瞬态分析的方法。现有的方法局限于数值理论分析，对于高频下传输线的结构变化对二次参数的影响考虑比较少，以至于特征阻抗、衰减系数和回波损耗等参数指标增大，降低了传输的可靠性、实时性等特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有局限于数值理论分析的MVB总线网络传输介质建模方法存在的问题，提供一种MVB总线网络传输介质模型的设计方法，本发明以MVB(AWG20)型号的屏蔽双绞线为研究对象，通过建立屏蔽双绞线分布参量、结构及串扰模型对MVB总线网络传输介质进行传输特性分析，并对MVB总线网络传输介质进行布局优化；相对于单一的传输介质模型，所建立模型更加实时可靠。同时所建立的模型不仅降低了屏蔽双绞线的串扰、传输衰减等因素，提高了MVB总线网络的稳定性，同时对环境的噪声及扰动等外界环境因素有较好的抑制作用。

本发明为解决上述问题采用以下技术方案:一种MVB总线网络传输介质模型的设计方法包括MVB总线网络传输介质结构数学模型、MVB总线网络传输介质串扰模型及MVB总线网络传输介质电路分布参量模型的建立。

所述MVB总线网络传输介质结构数学模型通过一次参数（电缆尺寸、介质参数、线径和工作频率等）对二次参数（衰减常数、特性阻抗、回波损耗等）进行数学模型建立，并设计二次参数方程进行传输介质结构数学模型的表述，屏蔽双绞线为星型四线扭绞结构，其中两对双绞线可分别看作一条传输电缆；假设内外屏蔽层为圆柱状一致的，为屏蔽内经，为导体半径，为双线中心距，为导体电阻率，为屏蔽层电阻率，其中；