如今，列車制造商公司為現代列車配備強大的通信網絡，以便對列車進行有效控制。這一方面是為了給乘客提供更穩定流暢的網絡連接服務，但更重要的是，隨著列車增加對數據帶寬的需求，鐵路管理部門需要安全、可靠的網絡來對高速行駛的列車進行控制，這是一個關乎公共安全的問題。

1. HSR/PRP協議在列車通信上的應用

20世紀80 年代，在火車上引入新的精密電子設備時，鐵路部門必須使用通信系統來交換數據。列車制造商提供了幾種現場總線，但它們在大規模運輸系統的關鍵要求中使用存在一定的困難。1999 年，IEC 發布了列車車載通信標準，稱為 IEC 61375 或 TCN（列車通信網絡）。在相當長一段時間內，該標準是解決這些問題的國際通用方法。

隨著技術的發展和列車上通訊設備的增加，對巨大帶寬的需求迫使 TCN 集成并利用以太網骨干網絡。但是，這種集成可能會損害 TCN 的可靠性、安全性和實時性。相比于普通人日常連接網絡來說，在鐵路軌道上的電子信號對網絡基礎設施有著更高的要求，這主要體現在數據吞吐率、使用周期成本和可擴展性上。因此，這些設施應該具備高水平的可用性、安全性，并且易于集成。在這種情況下，并行冗余協議 ( PRP ) 和高可靠性無縫冗余 ( HSR ) 協議是一種有效的解決方案。此外，采用HSR/PRP作為冗余手段，以太網-TCN網絡就能以一種自然而然地方式管理網絡中的冗余以及其它多種成分。

基于虹科SoC-e的TCN

在可用性方面，作為比較，此處列出不同協議和類型的典型切換（在網絡中查找和使用新路由）所需的時間：

標準IP協議：10s

快速生成樹協議（RSTP）：1s

介質冗余協議 (MRP)：100 毫秒

跨網冗余協議 (CRP)：400 毫秒

并行冗余協議 (PRP)：零恢復時間

高可靠性無縫冗余 (HSR)：零恢復時間

2. 虹科SoC-e HSR/PRP解決方案

虹科與西班牙合作伙伴SoC-e/RELYUM給國內的客戶帶來了有關于HSR/PRP的多種解決方案，包括面向OEM廠商的基于FPGA的HPS（HSR/PRPSwitch）、MRS（Managed RedundantSwitch）IP核，面向工業終端用戶的成品HSR/PRP板卡、交換機等等。

HSR/PRP 交換機 IP核

HSR-PRP 交換機是一個完整的硬件解決方案，它可以通過利用新的 Xilinx Vivado工具輕松集成到FPGA 設計中，該工具允許在圖形用戶界面中使用 IP 核并以簡單的方式配置 IP 參數。另外，它還能在 HSR 環網、PRP Lans 或在 IEC 61850 環境中起著網絡橋接器的作用。

詳細介紹

1、集成10/100/1000多速率MAC，可提供(R)(G)MII接口與PHY芯片對接

2、提供基于輸入端口、VLANPCP（802.1Q）、DSCP TOS(IPv4/IPv6)等方式的QoS管理機制

3、支持自定義的基于源、目的MAC的報文幀過濾，支持最高4Kbytes的巨型幀

4、實現HSR/PRP冗余協議，HSR模式下支持HSR-SAN、HSR-PRP、HSR-HSR三種運行模式

5、支持1588v2混合時鐘（僅從站）、IRIG-B主時鐘的同步方式


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6、向外部提供AXI4-Lite、UART、MDIO、CoE(Configurationover Ethernet)這四種配置IP內部的控制/統計用寄存器的手段

7、支持Xilinx旗下多個系列、多個型號的FPGA，如6系列的Spartan、Virtex，7系列的Zynq,Spartan, Artix, Kintex, Virtex等