一、概述

   鐵路機車遙控係統 (Remote Control Locomotive)是shi指zhi機ji車che司si機ji通tong過guo無wu線xian電dian遙yao控kong操cao作zuo機ji車che的de係xi統tong。司si機ji不bu在zai機ji車che駕jia駛shi室shi內nei就jiu可ke以yi完wan成cheng操cao作zuo，它ta大da大da提ti高gao了le操cao作zuo的de安an全quan和he生sheng產chan率lv。美mei國guo鐵tie路lu在zai2002年開始在調車場推廣機車遙控（ RCL）xitongdeyingyong，suiranzhexiangtuiguangbijianadatieluwanleshinian
，danshiyouyucaiyongleshuzidiantaijishu，cankaojianadatieludeshijianjingyan
，meiguotieludetielujicheyaokongxitong（鐵路機車站場調度）的推廣，獲得了各個方麵的支持和認可。GE GE MDS entraNET網絡電台是美國機車遙控電台的首選產品。它為用戶提供了一個專業級的無線網絡數據係統解決方案，該產品使用802.11協議和 BSP簡(jian)單(dan)串(chuan)口(kou)通(tong)信(xin)協(xie)議(yi)
，可(ke)以(yi)很(hen)容(rong)易(yi)的(de)構(gou)成(cheng)一(yi)個(ge)跨(kua)越(yue)幾(ji)十(shi)公(gong)裏(li)，上(shang)百(bai)台(tai)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)機(ji)車(che)組(zu)成(cheng)的(de)多(duo)點(dian)對(dui)多(duo)點(dian)網(wang)絡(luo)係(xi)統(tong)。本(ben)文(wen)對(dui)這(zhe)一(yi)係(xi)統(tong)和(he)應(ying)用(yong)進(jin)行(xing)詳(xiang)細(xi)介(jie)紹(shao)。

二
、美國GE MDS公司介紹

美國GE MDS公司是世界公認的提供無線數據采集係統的先鋒，七十多萬台MDS數字電台在世界各地安裝使用。GE MDS數字電台的性能樹立了無線數據通信行業的標準。
       MDS公司成立於1985年
，位於紐約州北部羅徹斯特市，專門研製生產專業無線數據通信設備。26年來，MDS公司一直在工業專網通信領域的前沿獨領風騷，成為這一行業最大生產廠商。 MDS公司現有員工280人，占有美國70%同類 產品市場。   
       MDS擁有世界級的廠房和自動化生產設施。它的生產管理係統采用柔性製造生產。它有兩條表麵焊接技術生產線，所有的部件
、半成品及成品的試驗和檢測都是自動控製完成的。工廠依據客戶的訂單進行生產，每天可以生產多種不同的機型
，日產可達1,000台。 56,000平方英尺的廠房，ISO-9001質量認證體係， 先進的管理係統
， 造就了一流的產品，一流的企業。         
       MDS一方麵不斷創新，加強技術儲備，另一方麵下大力量保持產品的兼容性，使已安裝的產品與新產品可以兼容並升級換代。MDS為了無線數傳電台的安裝調試和使用維護方便，開發了許多專用工具和軟件

，深受用戶喜愛。MDS數傳電台已成為了行業的標準。                                                

2007年3月 美國通用電器公司（GE）收購了MDS公司

，更名為GE MDS公司。

三、GE MDS entraNET網絡電台係統的結構

GE MDS entraNET電台網絡係統由中心接入點 和(he)遠(yuan)端(duan)電(dian)台(tai)構(gou)成(cheng)。接(jie)入(ru)點(dian)就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)主(zhu)站(zhan)電(dian)台(tai)，用(yong)於(yu)控(kong)製(zhi)調(tiao)整(zheng)整(zheng)個(ge)無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)，該(gai)設(she)備(bei)有(you)兩(liang)個(ge)串(chuan)口(kou)和(he)一(yi)個(ge)以(yi)太(tai)網(wang)口(kou)，能(neng)夠(gou)實(shi)現(xian)IPdaochuankoushujuzhuanfadegongneng



，shixianlianggebutongwangluozhijianwangguandegongneng。shideyingyongshujukeyicongyitaiwangkouru

，congchuankouchu，fanzhiyiran。jierudianyeweisuoyoudexiangguanzizhantigongzhongxinguanlihepeizhigongneng，zhenggexitongdeIP到串口
，接入點到子站

，串口到串口的配置信息都存儲在接入點。接入點最多可以支持1024個子站。

子站電台有一個RJ-45端口，可通過軟件設置為：EIA-232標準串口或者以太網口，還有一個RJ-12本地串口，用於配置管理，也可用來傳輸數據。子站的以太網口隻缺省情況下隻能支持一個MAC地址，可以連接一台PC或PLC設備。如果需要連接多個以太網設備

，則需要MDS的授權。

GE MDS entraNET通(tong)過(guo)接(jie)入(ru)點(dian)的(de)串(chuan)口(kou)，與(yu)遠(yuan)端(duan)的(de)串(chuan)口(kou)電(dian)台(tai)實(shi)現(xian)串(chuan)口(kou)對(dui)串(chuan)口(kou)連(lian)接(jie)，也(ye)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)接(jie)入(ru)點(dian)的(de)以(yi)太(tai)網(wang)口(kou)
，與(yu)遠(yuan)端(duan)的(de)串(chuan)口(kou)電(dian)台(tai)實(shi)現(xian)以(yi)太(tai)網(wang)對(dui)串(chuan)口(kou)連(lian)接(jie)，支(zhi)持(chi)TCP和UDP傳輸。

GE MDS還提供OEM串口子站模塊。是一個專門設計的模塊，與串口子站基本一樣。

zizhandiantaiyuzizhandiantaitongguojierudianjianlitongxinlianxidexitongshijizhongkongzhixitong。zizhandiantaiyuzizhandiantaibutongguojierudianjianlilianxidexitongshizhitongxitong。zhitongxitongkeyishixianlianggezizhandiantaizhijiandechuankouduichuankoutongxun，buxuyaojierudiandecanyu
，tebieshihezizhandiantaituowangshishiyong。GE MDS entraNET 電台在上述兩種方式下都可以工作
，而且可以切換。直通係統模式在機車遙控應用中經常用到。

四、GE MDS entraNET網絡電台的特點

跳頻擴頻電台

調製方式為CPFSK調製，空中速率106kbps，發射功率100毫瓦至1瓦可調，接收靈敏度-108dBm，工作使用溫度-40度，+70度。堅固耐用的工業級包裝，支持省電和休眠模式。頻率是900兆或2.4Ghz，也計劃提供340兆的產品。跳頻時間可設為7ms, 14ms, 28ms。

媒體接入控製功能(MAC)

這zhe是shi它ta有you別bie於yu常chang規gui數shu傳chuan電dian台tai主zhu要yao特te點dian。可ke以yi支zhi持chi主zhu動dong上shang報bao
，電dian台tai信xin道dao的de竟jing爭zheng管guan理li
，有you限xian度du的de支zhi持chi以yi太tai網wang。每mei個ge子zi站zhan隻zhi有you一yi個ge以yi太tai網wang端duan口kou，IP地址
，MAC地址與子站無關。

簡單的以太網橋功能

由於帶寬低，不適合做局域網間的橋接設備。支持802.1d協議，支持以太網數據流，支持標準的EtherNET 2  和802.2，802.3幀結構。內置以太網數據幀過濾和轉發功能，減少了不必要的數據傳輸。支持的橋接模式可以設置
，有四種選擇：

l        關閉：不傳輸以太網數據

l        沒有廣播和組播

l        隻有IP和ARP

l        全開放：所有的以太網數據流遵從802..3協議

GE MDS entraNET網wang絡luo的de帶dai寬kuan有you限xian，建jian議yi通tong過guo交jiao換huan機ji或huo路lu由you器qi將jiang此ci無wu線xian網wang絡luo隔ge離li出chu來lai
，構gou成cheng一yi個ge獨du立li的de網wang段duan，以yi防fang止zhi由you於yu大da量liang的de廣guang播bo數shu據ju流liu湧yong入ru，造zao成cheng係xi統tong運yun行xing困kun難nan。對dui於yu網wang絡luo規gui模mo不bu大da
、廣播數據量很小的網絡
，則無此必要。如果有可能，應使用GE MDS entraNET的MAC過濾功能。

BSP簡單串口協議

BSP是子站之間點對點串口通信協議。BSP數據的路由處理由接入點實現。支持QOS優質服務，數據流可分為不同的優先級

，有高，中
，低三級。每個BSP數據包有源地址和目標地址(子站電台的編號) 
，連接電台的數據終端必須支持BSP協議，數據終端必須識別電台編碼，BSP啟始標識，BSP幀結構。運用IAPP接入點協議，BSP數據可以在多個接入點的係統中，不同子站之間傳輸

，子站可以屬於不同的接入點。BSP通過接入點實現數據幀透明傳輸，在直通模式中也透明傳輸。不論是否有接入點介入，數據幀的格式是一樣的。BSP通信協議的內容和定義見附錄一。

QOS優質服務

優質服務保證數據的實時性，保證關鍵的命令，如：“man down下人”, “鳴笛”等命令優先傳輸。優質服務的方式是建立在每一個數據包的基礎上的
，根據數據包的種類來提供服務。有高，中
，低3種不同優先級可選
，它使係統的表現，反應達到最佳狀態。。

接入點協議IAPP

GE MDS entraNET接入點和其它接入點可以通過另外的有線或無線以太網連接
，實現接入點間的數據通信。使用TCP/IP協議
，通過路由設備轉發，靈活性好。用戶可設置組播IP地址和協議端口功能。實現多個接入點共享它們所相關的子站信息和路由表。

漫遊切換功能

支zhi持chi移yi動dong服fu務wu，子zi站zhan可ke以yi在zai接jie入ru點dian與yu接jie入ru點dian之zhi間jian切qie換huan漫man遊you。當dang信xin號hao強qiang度du低di於yu接jie收shou門men限xian
，或huo著zhe與yu接jie入ru點dian失shi去qu聯lian係xi時shi，會hui進jin行xing漫man遊you切qie換huan。目mu前qian的de接jie入ru點dian接jie會hui關guan閉bi一yi段duan時shi間jian，時shi間jian可ke設she，缺que省sheng值zhi是shi5秒。這期間子站可以和新的接入點建立聯係。一旦建立了聯係，新的接入點會更新它的子站表，並把新的信息用UDP包，通過以太網組播方式發送出去。每個接入點有相同的網絡地址，不同的延伸地址(0-31) ，在一個網絡中最多有32個接入點。

網絡管理

所有的電台的本地管理都通過串口COM1進jin行xing，接jie入ru點dian和he子zi站zhan可ke以yi通tong過guo多duo種zhong方fang式shi遠yuan程cheng管guan理li。所suo有you的de配pei置zhi參can數shu存cun儲chu在zai接jie入ru點dian，存cun儲chu配pei置zhi參can數shu的de文wen件jian可ke以yi編bian輯ji修xiu改gai
，修xiu改gai完wan的de文wen件jian可ke以yi再zai下xia載zai到dao接jie入ru點dian，管guan理li控kong製zhi方fang便bian。

網絡安全

MDS eantraNET 采用了下列措施來保證網絡的安全。

加密，設定接入點清單
，設定子站清單，設定網絡地址，設定跳頻模式

如果打開加密功能
，所有的串口數據
，所有以太網數據幀的內容在空中的傳輸中都會加密。加密使用128位對稱密匙算法。在接入點打開加密匙功能時，可以輸入長達40個字母數字字符串。同樣的加密匙必須輸入到相關的每個子站中。

五、GE MDS entraNET鐵路機車遙控係統

鐵路機車遙控係統（鐵路機車站場調度）利用entraNET網絡電台的上述特點，根據鐵路係統的應用要求構成了一個多點對多點的專業無線數據係統。它有兩種運行模式。

5.1 集中控製係統模式

場站集中控製模式可以將40多台機車構成一個場站內跨越多個交叉口的集中控製通信係統。機車遙控器(OCU)和機車控製器(LCU)的數據包通過多個接入點組成的集中控製係統來傳輸。每一個接入點為係統提供大約100kbps的帶寬。係統有一個配置服務器，如果QOS優質服務啟用, 可以保證遙控機車的數據包比配置數據包優先發送。

集中控製模式能使分布在場站的多個接入點構成覆蓋大麵積區域的係統，機車遙控主要的係統要求如下：

l        0.5秒漫遊切換時間

l        兩個子站電台之間的連接可通過不同的接入點

l        數據時延小於100毫秒

子站電台實時監測每一數據包的RSSI指標和重發次數及成功率。在場站內安裝足夠的接入點保證信號強度達到-80dBm 以上，無陰影區。接入點的覆蓋半徑5公裏，允許10dB的障礙衰減
，接入點天線高度30米。根據RSSI指標和數據包傳輸成功率，子站能夠決定是否切換到新的接入點，子站漫遊切換的平均時間是420毫秒。子站經過權鑒被納入網絡的路由表中，它使數據包可以找到正確的路徑。

為了讓每個接入點傳輸數據
，並交換路由信息

，接入點之間需要建立一個單獨的基於IP的局域網。這些接入點都在高處，相互之間無障礙，建立局域網容易。電台的地址位是16比特，係統內有40台機車
，每個機車有兩個遙控器
，共120個子站
，係統的路由表數據大約是240字節。每0.5秒更新數據

，即至少需要4800bps速率的鏈路。此路由表指配所有數據包的合適路徑。小於1秒的漫遊切換時間對鐵路機車遙控係統（鐵路機車站場調度）已經足夠了。

除了路由表以外，局域網需要傳送約100kbps的機車遙控數據流，包括網絡開銷和IP包頭

，平均子站的上行和下行接入時間是15毫秒。如果局域網絡的鏈路速率達到256kbps, 數據時延會小於20毫秒。總而言之，GE MDS entraNET係統可以很容易達到1秒的數據時延要求。

5.2 直接通信模式

zaimeiyoujierudianshi

，zizhanzhijiankeyizhijietongxin。zhijietongxinmoshiqidongyaotongguowaijieduankou，fageidiantaiyigemingling。zaizhitongmoshi，yigezizhanqizhejierudiandezuoyong，chengweijizhan(ROOT)。一個或多個子站(設為NODES)和(he)基(ji)站(zhan)建(jian)立(li)聯(lian)係(xi)。所(suo)有(you)電(dian)台(tai)必(bi)須(xu)設(she)為(wei)同(tong)樣(yang)的(de)網(wang)絡(luo)地(di)址(zhi)，每(mei)個(ge)子(zi)站(zhan)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)獨(du)立(li)的(de)直(zhi)接(jie)通(tong)信(xin)模(mo)式(shi)網(wang)絡(luo)地(di)址(zhi)。設(she)直(zhi)接(jie)通(tong)信(xin)類(lei)型(xing)，啟(qi)動(dong)直(zhi)接(jie)通(tong)信(xin)模(mo)式(shi)
，檢(jian)查(zha)直(zhi)接(jie)通(tong)信(xin)模(mo)式(shi)狀(zhuang)態(tai)。

機車的遙控控製器(OCU)數據流通過entraNET子站電台直接傳到一台機車上的機車控製器(LCU) 進行控製就是直通模式。這個模式在機車遠離場站集中控製係統時需要使用。例如：

在接送現場遙控：在用戶的接送現場需要遙控機車，此地遠離場站的集中控製係統，是單獨運作的係統。它要求能可靠地傳輸覆蓋3公裏範圍。

在機車信號室遙控： 允許機車司機在機車從場站到場站運行時，在機車信號室遙控機車。在機車從場站到場站運行時，司機用遙控控製器(OCU)和機車控製器(LCU)建立連接。在機車信號室可以遙控機車行駛不超過160公裏。

          美國GE公司
，美國CATTRON 公司，加拿大CANAC 公司都采用了GE MDS entraNET 電台作鐵路機車遙控係統（鐵路機車站場調度），美國CSX鐵路公司，太平洋鐵路公司(Union Pacific)

，加拿大鐵路公司都實驗了基於GE MDS entraNET電台的鐵路機車遙控係統（鐵路機車站場調度），現場實驗效果非常好，目前正推廣應用。

MDS公司為美國太平洋鐵路開發了一套常規無線電台的鐵路機車遙控係統（鐵路機車站場調度），GE MDS entraNET 220，為改造現有的鐵路常規無線電係統提供了新的解決方案。GE MDS entraNET 220係統的介紹另文再述。