图5-3 MVB总线段的介质构成

（1）MVB的设备分类

按照IEC-61375的定义，连接到MVB的设备按功能可分为5类：

·0类设备 一般不算在5类当中，它们不参与或以其他方式参与（通过其他协议）应用数据交换，例如中继器和星耦器。

·1类设备 能参与设备状态性能和过程数据能信。在此类设备中，过程数据的端口地址与设备的地址有关，例如端口地址与设备地址相同。

·2类设备 具有设备状态性能、过程数据性能和消息数据性能。2类设备是一种可通过总线配置的智能设备，但不可编程。

·3类设备 具有设备状态性能、过程数据性能、消息数据性能和用户可编程性能。 ·4类设备 具有设备状态性能、过程数据性能、消息数据性能和总线管理性能。也可具有用户可编程性能。

·5类设备 具有设备状态性能、过程数据性能、消息数据性能和TCN网关性能。5类设备也可具有总线管理器性能。带有总线管理器性能的网关可使总线同步。

表5-2 MVB设备的性能

性能 设备状态 过程数据 消息数据 说明 设备被轮询时能够发送出其设备状态。 设备被轮询时能够发送和接收过程数据。 设备被轮询时能够发送和接收消息数据。此性能说明设备能够执行实时协议并且在设备当中有一个网络管理代理者。 分类 1，2，3，4，5 1，2，3，4，5 2，3，4，5 用户可编程 用户程序可下载至此设备中。此性能说明设备具有消息数据性能。 3，4，5 总线管理器 设备能够成为总线主。此性能说明设备具有消息数据、过程数据和设备状态性能并能够读取其他设备的设备状态。 4，5 TCN网关 设备能够访问至少一条另外的总线（MVB 或其他）。此性能表明设备具有设备状态、过程数据和消息数据性能，并且只要至少有两条总线同时遵守实时协议时就存在路由器。 5 （2） MVB的数据类型

列车通信网在整个列车控制系统中的主要功能是沟通列车内各个控制单元，实现信息流通，以达到控制的统一和资源共享。在高速列车控制系统中传输的信息可以分为远程控制、诊断和旅客服务信息。

·控制信息包括用于牵引的信息和车辆的照明、车门、空调等信息； ·旅客服务信息有报站、意外等信息； ·诊断信息包括设备故障和维修等信息。

所有在列车通信网上传送的信息统称为数据。MVB将以上数据定义为：过程数据、消息数据和管理数据。

·过程数据：是那些短而紧迫，传输时间是确定和有界的数据。把列车运行的控制命令和运行状态信息定义为过程数据，如手柄位、列车运行速度、当前的时间、各单元的工作状态等。由于过程数据的传输时间必须有一个确定的上界，故而过程数据的传输采用源寻址广播数据集的周期性传送。过程数据在所谓的处理数据口内定期传输到多功能车辆总线（MVB）。过程数据口由一个MVB共享发出，并可由多个MVB共享接收。例如，过程数据用于传输控制或调整任务信号。所有连接到车辆总线（MVB）的控制装置都可以是过程

数据。

·消息数据：定义为那些非紧迫的信息，把诊断信息、显示信息和服务功能作为消息数据来传送，这些数据可能数量较大而且传递没有确定的时间限制，因此它们的传送是采用点对点或广播数据报文的偶发性传送，而且可能根据需要分帧传送。信息数据传输受到控制。传输次数取决于当前总线负载。例如，信息数据用于传输时间不严格的配置数据。下列装置可是信息数据：CCU、TCU、网关、司机的和列车员的HMI。

·管理数据：也叫做监督数据，是网络自身管理、维护和初始化时，在通信网中传递的数据，管理数据是在相同总线内用于监视设备状态、检测寂静的设备、总线主设备权转移、事件轮询等的数据。

图5-4 MVB的各种数据类型的关系结构

MVB采用冗余的总线连接，采用曼彻斯特编码方式，提高数据传输的确定性；MVB可使用三种不同的媒体，它们都可以在统一的1.5Mb/s速度下进行工作；MVB采用两种访问方式：周期性和偶发性的访问，提高总线的利用率。MVB可最大支持4095个设备。

MVB是主要用于有互操作性和互换性要求的互联设备之间的串行数据通讯总线，它不仅提供可编程设备与可编程设备之间的互联，也提供可编程设备与传感器和信号源之间的互联。MVB总线是火车机车、长途客车或普通操作中不可分割的车辆组合的标准数据载体，它不是专门为车辆间的通讯而设计，而是为整个列车领域而设计的总线。由于MVB的特殊性质，MVB总线除了可以应用在车辆通讯领域，还可以应用在很多领域，例如：MVB最适合控制高压开关箱或者发电厂控制。

曼彻斯特编码，也叫做相位编码(PE)、数字双向码，是一个同步时钟编码技术，编码后数据包含了丰富的时钟信息，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。它是对每个二进制代码分别利用两个具有不同相位的二进制新码去取代原码。其特点是使用两个电平，既能提供足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程简单。例如，对于码序列0110101，其曼彻斯特编码为01101001100110。这种编码的好处就是可以保证在每一个码元的正中间时

间出现一次电平的转换，这对接收端的提取位同步信号是非常有利的。

曼彻斯特编码被用在以太网媒介系统中。曼彻斯特编码提供一个简单的方式给编码简单的二进制序列而没有长的周期没有转换级别，因而防止时钟同步的丢失，或者来自于低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。在这个技术下，实际上的二进制数据被传输通过这个电缆，不是作为一个序列的逻辑1或0来发送的（技术上叫做反向不归零制（NRZ））。相反地，这些位被转换为一个稍微不同的格式，它通过使用直接的二进制编码有很多的优点。

曼彻斯特编码，常用于局域网传输。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从低到高跳变表示“0”，从高到低跳变表示“1”。还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示“0”或“1”，有跳变为“0”，无跳变为“1”。

图5-5 曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码

（3）MVB的帧与报文

MVB总线使用两种帧作为通信手段： 主帧，只有主设备发出；

从帧，主帧呼叫地址的源设备发出（也有可能是主设备自己）。

每种帧的主体都是由曼彻斯特码构成。曼彻斯特编码中的每个数据位应用以下规范编码（位编码）：

一个“1”的编码在位元的前半部分为“高”，后半部分为“低”；

一个“0”的编码在位元的前半部分为“低”，后半部分为“高”；

图5-6 “0”和“1”的数据编码

如果曼彻斯特码中出现整个位元的高电平（NH）或整个位元的低电平（NL），则被认为非数据符，用于特殊场合，如帧头、尾标识。帧头、尾的格式严格区别于数据项，这样能提高解码可靠性。

图5 -7 非数据符编码

1）有效帧格式

MVB的有效帧应包括： a) 一个起始分界符，接着是： b) 曼彻斯特编码数据符，然后为： c) 一个终止分界符。

图5-8 有效帧示例（OGF介质）

解码器可以通过起始分界符来检测信号的正确极性，若信号极性错误则无法对信号的错误极性进行自动转换。

定义定时为：

一个帧的开始定义为起始位的由高至低的跃变。

一个帧的终止定义为终止分界符之前的最后一个数据位由高至低或由低至高的跃变。