提高MVB网络信号传输可靠性的研究

2018-07-10康亚庆

通信电源技术 2018年4期

康亚庆

（南京地铁建设有限责任公司，江苏南京 210017）

1 MVB网络概述及连接方式

MVB作为多功能车辆总线，在轨道交通车辆尤其是地铁车辆上的应用越来越广泛。MVB总线按照传输介质可以分为短距离传输的ESD、中距离传输的EMD及用光纤进行长距离传输的OGF。ESD可以支持最大距离20 m、32个设备，常用在单节车设备的通信，本文不做重点。EMD采用总线式网络拓扑结构和冗余的双通道连接方式，传输距离长达200 m，并最大可支持32个设备，在轨道交通车辆上获得了广泛应用。

EMD提供1.5 Mb/s的传输速率、最低1 ms轮训周期的高实时性、总线式的拓扑结构和冗余的双通道传输方案，可以满足列车对多设备、大数据、高可靠性及布线简单等要求，得到了广泛应用[1]。

目前，MVB网络主要采用两种布线方式，即单连接器双通道连接和双连接器单通道连接。

1.1 单连接器双通道连接

与MVB设备相连的两个连接器均连接A、B双通道，线缆的联通依靠设备内部的连接，如图1所示。

图1 单连接器双通道连接

优点：线缆的分段容易，便于故障查找，成本低。

缺点：网络的联通性依靠连接器的可靠连接，一旦连接器断开，网络的完整性将被破坏。

这种连接方式在南京机场线上得到了使用。在列车调试过程中，出现了由于某些子系统设备上的MVB连接器接线不可靠，导致该设备后的电气系统MVB网络丢失，列车控制出现各种故障。经过多次查找和整改，终使得整列车MVB连接器均可靠连接，整列车网络不再丢失，列车正常运行。图2、图3均是网络故障现场的图片。

图2 网络故障1

图3 网络故障2

1.2 双连接器单通道连接

与MVB设备相连的两个连接器中，每个连接器仅连接一个通道，线缆的联通依靠连接器内部的连接，如图4、图5所示。

图4 双连接器单通道连接

图5 双连接器单通道连接

优点：通道的联通在连接器内部，即使单个连接器断开与设备的连接，网络上的所有设备依旧可以正常通信。

缺点：线缆的分段困难，不利于故障排查，成本高。

在南京四号线、宁和城际线等后续线路中，MVB网络连接进行了改进。采用这种连接方式，大大提高了网络可靠性，没有出现过因连接器接触不良导致的网络故障。

2 MVB信号的波形类型

理论上，MVB设备信号的发生器会产生曼切斯特编码的方波作为信号波形，如图6所示。

图6 曼切斯特编码的方波

众多厂商采用此波形进行信号发生，如图7所示。

图7 信号波形

信号传输过程中会发生衰减，衰减后其上升沿会被明显削弱，如图8所示。

图8 信号衰减

因此，部分厂商在设计发生器时，将信号的上升沿专门进行了提升，以应对波形在传输中的衰减，一定程度上提高了设备和信号传输的可靠性，如图9所示。

图9 优化后的波形

3 MVB冗余和冗余在故障诊断时的应用

为了确保通信的可靠性和稳定性，作为可选功能，MVB提供了线路冗余的功能。

线路的冗余原理，即假定设备在A通道和B通道上同步发送相同的数据，而设备只从其中的一条传输线接收数据，这条传输线称做信任线（Trusted_Line）。同时，设备监视另外一条线，称做监视线（Observed_Line）。每个设备通过它在物理层上产生的信号或链路层的请求来选择它的信任线和监视线，而与其他设备无关。每个设备会通过两个状态位——LAT（Line_A Trusted，信任A通道）和RLD（Redundant_Line_Disturbed备用线干扰），向链路管理接口报告冗余状态[2]。

（1）当A通道为信任线时，LAT被置位；

（2）设备认为未使用的传输线受到永久干扰，RLD被置位。

该冗余状态在日常MVB通信维护中具有重要作用，可以快速判断整个MVB的通道状态。当前，南京四号线、宁和城际线等都采用这样的冗余方式，网络运行稳定。