CN102638479A - 一种铁路轨道监测传感器节点通信消息实现方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信息与通信技术领域，具体涉及铁路轨道监测传感器节点通信消息实现方法及装置。作为铁路轨道监测传感网络中局域传感网络的控制设备，铁路轨道监测传感接入复用设备需要控制和管理局域传感网络中的所有铁路轨道监测传感器节点。为了实现铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的控制信息传输和数据流传输，本发明提出了一种铁路轨道监测传感器通信消息实现方法及其相关装置，从而可以在铁路轨道监测传感网络中提供铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的交互式通信，使得数据和控制信息可以在铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间安全、可靠地传输。

Description

一种铁路轨道监测传感器节点通信消息实现方法及装置

技术领域

本发明涉及通信网络，尤其涉及铁路轨道监测传感网络中一种铁路轨道监测传感器节点通信消息实现方法及装置。

背景技术

随着铁路运输的不断提速，对铁路轨道安全的要求也越来越高，铁路轨道的各类参数，如：铁轨温度、铁轨应力、轨道沉降、轨道变形、等等信息的及时获取，有助于准确判断铁轨状态，控制火车运行速度，确保铁路运输的安全。但是由于铁路轨道监测范围大，环境严苛，目前还没有合适的技术手段来解决大范围铁路轨道参数的实时监测问题。

无线传感网络技术可以利用超低功耗传感器感知环境参数，并实现无线组网，及时传递所采集的信息。但是目前的无线传感网技术基本上还集中于小规模网络设计，无法适用于铁路轨道监测的目标。

为了解决铁路轨道监测问题，如图1所示，一种基于无线传感网络技术的铁路轨道监测传感网络体系结构及系列组网设备被提出来，从而可以有效地建立大规模铁路轨道监测传感网络。

铁路轨道监测传感网络包括铁路轨道监测传感器节点、铁路轨道监测传感接入复用设备、铁路轨道监测传感网络控制器、铁路轨道监测网关等新型组网设备，通过分层组网方式，可以管理、控制十万以上的铁路轨道监测传感器节点，实现大范围铁路轨道参数的实时监测。

铁路轨道监测传感器节点负责采集铁路轨道的各种监测数据。铁路轨道监测传感网络控制器可以看作是一组逻辑设备，实现了铁路轨道监测传感网络的管理、监控、动态配置、控制等功能。铁路轨道监测传感接入复用设备是局域范围内的铁路轨道监测传感网络的控制设备，它在铁路轨道监测传感网络控制器的控制下，实现对局域范围内的铁路轨道监测传感网络的拓扑维护和铁路轨道监测传感器节点的管理控制。铁路轨道监测网关负责实现铁路轨道监测传感网络控制器和铁路轨道监测传感接入复用设备的分配，为铁路轨道监测网络内的铁路轨道监测传感接入复用设备动态分配可以为其提供网络接入和控制服务的铁路轨道监测传感网络控制器，并为铁路轨道监测传感器节点动态分配可以为其提供网络接入和控制服务的铁路轨道监测传感接入复用设备。

作为铁路轨道监测传感网络中局域传感网络的控制设备，铁路轨道监测传感接入复用设备需要控制和管理局域传感网络中的所有铁路轨道监测传感器节点。为了实现铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的控制信息传输和数据流传输，需要设计铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的信息传输机制。

发明内容

本发明针对图1所示的铁路轨道监测传感网络，提出了一种铁路轨道监测传感器节点通信消息实现方法及装置，从而实现铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的控制信息和监测数据的可靠传输。

根据本发明的第一方面，提供了铁路轨道监测传感器节点通信消息实现方法，其特征在于：

(1)铁路轨道监测传感器节点通信消息负责实现铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的控制信息和监测数据的可靠传输。

(2)铁路轨道监测传感器节点通信消息由铁路轨道监测传感器节点控制消息和铁路轨道监测传感器节点数据消息组成。

(3)铁路轨道监测传感器节点控制消息负责在铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间传输控制和管理信息，铁路轨道监测传感器节点数据消息负责在铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间传输铁路轨道监测传感器节点采集的监测数据。

(4)铁路轨道监测传感器节点数据消息和控制消息都封装于铁路轨道监测传感器节点通信报文内，进行传输。

(5)铁路轨道监测传感器节点通信消息的传输依靠嵌入在铁路轨道监测传感器节点中的铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置和嵌入在铁路轨道监测传感接入复用设备中的铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置共同实现。

根据本发明的第二方面，提供了一种铁路轨道监测传感器节点通信报文。铁路轨道监测传感器节点通信报文用于承载铁路轨道监测传感器节点通信消息，可以划分为铁路轨道监测传感器节点通信控制报文和铁路轨道监测传感器节点通信数据报文两类。其中，铁路轨道监测传感器节点通信控制报文负责承载铁路轨道监测传感器节点控制消息，铁路轨道监测传感器节点通信数据报文负责承载铁路轨道监测传感器节点数据消息。铁路轨道监测传感器节点通信数据报文和铁路轨道监测传感器节点通信控制报文均通过UDP协议传输，但使用不同的UDP端口。

根据本发明的第三方面，提供了一种铁路轨道监测传感器节点通信控制报文。铁路轨道监测传感器节点通信控制报文用于承载铁路轨道监测传感器节点控制消息，由IP首部、UDP首部、铁路轨道监测传感器节点通信报文首部、控制消息首部、消息元等五个部分组成。其中，IP首部和UDP首部分别用于表示承载该报文的IP协议包头和UDP协议包头；铁路轨道监测传感器节点通信报文首部用于承载该报文的通信协议首部描述信息；控制消息首部用于承载控制消息的首部描述信息；消息元用于承载控制消息的具体内容，一个控制报文可以包含0到多个消息元。消息元用于携带每种消息的具体内容，根据消息类型的不同，消息元内容的具体定义也会随之变化。

根据本发明的第四方面，提供了一种铁路轨道监测传感器节点通信数据报文。铁路轨道监测传感器节点通信数据报文由IP首部、UDP首部、铁路轨道监测传感器节点通信报文首部、铁路轨道监测传感网数据包负荷等四个部分组成。其中，IP首部和UDP首部分别用于表示承载该报文的IP协议包头和UDP协议包头；铁路轨道监测传感器通信报文首部用于承载该报文的通信协议首部描述信息；铁路轨道监测传感网数据包负荷用于承载数据消息的内容。

根据本发明的第五方面，提供了铁路轨道监测传感器节点通信报文首部定义。铁路轨道监测传感器节点通信报文首部被包含在铁路轨道监测传感器节点通信控制报文和铁路轨道监测传感器节点通信数据报文中。铁路轨道监测传感器节点通信报文首部包括：首部长度、分组标志、分组结束标志、分组标识符、分组位移。其中：首部长度(LEN)由6位二进制数字组成，指明铁路轨道监测传感器节点通信报文首部的长度；分组标志(F)由1位二进制数字组成，指明这个报文是否为一个分组的分组包，当值为1时表示此包需要和其他分组包重组成完整的报文；分组结束标志(L)由1位二进制数字组成，指明这个报文是否包含一个分组的最后一个分组包，值为1时表示此报文是最后一个分组包；分组标识符(FID)由8位二进制数字组成，用于识别不同的报文分组，FID相同的分组报文属于同一个协议报文；分组位移(FOFF)由16位二进制数字组成，用于表示分组包在整个协议报文中的位置，以方便进行报文重组工作。

根据本发明的第六方面，提供了一种铁路轨道监测传感器节点通信控制报文的控制消息首部定义。铁路轨道监测传感器节点通信控制报文的控制消息首部包括：消息类型、序列号，消息元长度。其中：消息类型由2个字节组成，用于表示控制消息的类型。序列号由1个字节组成，用于匹配一对请求消息和响应消息。当一个请求消息被接收到后，其中的序列号被拷贝到随后发送的响应消息内。消息元长度由2个字节组成，用于指出消息元域的长度字节数。

根据本发明的第七方面，提供了铁路轨道监测传感器节点通信控制报文的消息元定义。消息元被用来承载控制信息内容，一个控制消息可以包含0到多个消息元。消息元由参数值类型、参数值长度和参数值等部分组成。其中，参数值类型用于表示参数值域内承载的消息类型；参数值长度用于表示参数值域内数据的长度字节数；参数值域用于承载具体的控制消息内容。

根据本发明的第八方面，提供了一种铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置。所述装置运行于铁路轨道监测传感器节点中，负责实现铁路轨道监测传感器节点通信的客户端功能。铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置中包括：第一获取装置、第一发送装置、数据通道装置、控制通道装置、数据接口装置、控制接口装置。其中：第一获取装置用于获取来自铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置的信息；第一发送装置用于发送信息到铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置；数据通道装置用于建立和铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置之间的数据报文传输通道，并将来自数据接口装置的铁路轨道监测传感器节点监测数据封装进铁路轨道监测传感器节点通信数据报文，通过第一发送装置发送到铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置；控制通道装置用于建立和铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置之间的控制报文传输通道，并将来自控制接口装置的控制消息封装进铁路轨道监测传感器节点通信控制报文，通过第一发送装置发送到铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置，同时也要接收来自第一获取装置的铁路轨道监测传感器节点通信控制报文，解封装后将其中的控制消息转交给控制接口装置；数据接口装置用于和铁路轨道监测传感器节点的数据采集装置接口，接收铁路轨道监测传感器节点采集的监测数据；控制接口装置用于和铁路轨道监测传感器节点的其它装置接口，负责传送网络设备认证、网络发现、网络接入等管理控制功能相关的控制消息。

根据本发明的第九方面，提供了一种铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置。所述装置运行于铁路轨道监测传感接入复用设备中，负责实现铁路轨道监测传感器节点通信的管理端功能。所述装置中包括：第二获取装置、第二发送装置、数据通道装置、控制通道装置、数据接口装置、控制接口装置。其中：第二获取装置用于获取来自铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置的信息；第二发送装置用于发送信息到铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置；数据通道装置用于建立和铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置之间的数据报文传输通道，对来自第二获取装置的铁路轨道监测传感器节点通信数据报文进行报文解封装，获取其中的监测数据，并转交给数据接口装置；控制通道装置用于建立和铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置之间的控制报文传输通道，并对来自铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置的控制报文进行报文解封装处理，同时负责对要发送到铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置的控制消息进行报文封装处理；数据接口装置用于将数据通道装置接收到的数据流转发到铁路轨道监测传感接入复用设备内的其它装置，以进行数据处理操作；控制接口装置用于将控制通道装置接收到的控制消息转发到铁路轨道监测传感接入复用设备内的其它装置，以实现网络设备认证、网络发现、网络接入等管理控制功能，同时将来自其它装置的控制消息转交给控制通道装置进行传输。

采用本发明的方案，可以在铁路轨道监测传感网络中提供铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的交互式通信，使得数据和控制信息可以在铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间安全、可靠地传输。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了铁路轨道监测传感网络的体系结构；

图2示出了根据本发明的一个具体实施例的控制报文的报文结构示意图；

图3示出了根据本发明的一个具体实施例的数据报文的报文结构示意图；

图4示出了根据本发明的一个具体实施例的铁路轨道监测传感器通信报文首部结构示意图；

图5示出了根据本发明的一个具体实施例的铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置的结构示意图；

图6示出了根据本发明的一个具体实施例的铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置的结构示意图。

其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征或装置/模块。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施方式进行详细的说明。

如图1所示，在铁路轨道监测传感网络中，铁路轨道监测传感接入复用设备1、铁路轨道监测传感接入复用设备2、铁路轨道监测传感接入复用设备3、铁路轨道监测传感接入复用设备n等分别负责控制各局域范围内的铁路轨道监测传感器节点，组织管理局域传感网络。铁路轨道监测传感网络控制器1是整个铁路轨道监测传感网络的核心控制设备，负责对网络内的所有铁路轨道监测传感接入复用设备进行控制管理。

为了实现铁路轨道监测传感接入复用设备对局域传感网络的控制、管理，铁路轨道监测传感器节点通信消息的实现方法及其相关装置被提出，用于实现铁路轨道监测传感接入复用设备和铁路轨道监测传感器节点之间的控制消息和数据消息传输。

当铁路轨道监测传感接入复用设备1要发送控制命令到铁路轨道监测传感器节点1或铁路轨道监测传感器节点2时，铁路轨道监测传感接入复用设备1中的铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置将控制命令封装进铁路轨道监测传感器节点控制消息中，发送给铁路轨道监测传感器节点1或铁路轨道监测传感器节点2中的铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置。当铁路轨道监测传感器节点1要发送铁路轨道监测传感器节点网络接入等控制消息到铁路轨道监测传感接入复用设备1时，铁路轨道监测传感器节点1中的铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置将控制命令封装进铁路轨道监测传感器节点控制消息中，发送给铁路轨道监测传感接入复用设备1中的铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置。当铁路轨道监测传感器节点1要发送采集到的监测数据到铁路轨道监测传感接入复用设备1时，铁路轨道监测传感器节点1中的铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置将采集到的监测数据封装进铁路轨道监测传感器节点数据消息中，发送给铁路轨道监测传感接入复用设备1中的铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置。

铁路轨道监测传感器节点通信报文用于承载铁路轨道监测传感器节点通信消息，可以划分为铁路轨道监测传感器节点通信控制报文和铁路轨道监测传感器节点通信数据报文两类。其中，铁路轨道监测传感器节点通信控制报文负责承载铁路轨道监测传感网络控制消息，铁路轨道监测传感器节点通信数据报文负责承载铁路轨道监测传感网络数据消息。铁路轨道监测传感器节点通信数据报文和铁路轨道监测传感节点通信控制报文均通过UDP协议传输，但使用不同的UDP端口。

例如：铁路轨道监测传感器节点1和铁路轨道监测传感接入复用设备1之间的控制消息通过铁路轨道监测传感节点通信控制报文传输，铁路轨道监测传感器节点1和铁路轨道监测传感接入复用设备1之间的数据消息通过铁路轨道监测传感节点通信数据报文传输。为了利用UDP包承载铁路轨道监测传感节点通信报文，铁路轨道监测传感器节点1和铁路轨道监测传感接入复用设备1需要分别为铁路轨道监测传感器节点通信控制报文和铁路轨道监测传感器节点通信数据报文通信定义不同的UDP通信端口号。

以下，参照图2并结合图1对本发明的第三方面进行描述。

铁路轨道监测传感器节点通信控制报文由IP首部、UDP首部、铁路轨道监测传感器节点通信报文首部、控制消息首部、消息元等五个部分组成。其中：

IP首部和UDP首部分别用于表示承载该报文的IP协议包头和UDP协议包头。由于铁路轨道监测传感器节点通信控制报文通过UDP协议传输，IP首部和UDP首部分别表示承载所述铁路轨道监测传感器节点通信控制报文的UDP数据包的IP协议包头和UDP协议包头。

铁路轨道监测传感器节点通信报文首部用于承载铁路轨道监测传感器通信控制报文的通信协议首部描述信息。

控制消息首部用于承载铁路轨道监测传感器节点通信控制消息的首部描述信息。

消息元用于承载控制消息的具体内容，一个铁路轨道监测传感器节点通信控制报文可以包含0到多个消息元。消息元内携带的是具体的控制消息内容，根据不同的控制消息类型，消息元内携带的内容也会有比较大的差异。有的铁路轨道监测传感器节点控制消息不包含消息元，有些铁路轨道监测传感器节点控制消息包含多个消息元。

以下，参照图3并结合图1对本发明的第四方面进行描述。

铁路轨道监测传感器节点通信数据报文由IP首部、UDP首部、铁路轨道监测传感器节点通信报文首部、铁路轨道监测传感网数据包负荷等四个部分组成。其中：

IP首部和UDP首部分别用于表示承载铁路轨道监测传感器节点通信数据报文的UDP数据包的的IP协议包头和UDP协议包头。

铁路轨道监测传感器节点通信报文首部用于承载铁路轨道监测传感器节点通信数据报文的通信协议首部描述信息。

铁路轨道监测传感网数据包负荷用于承载数据消息的内容。铁路轨道监测传感器节点采集的监测数据通过数据报文来传送，所有的数据信息都承载于铁路轨道监测传感网数据包负荷域内。

以下，参照图4并结合图1对本发明的第五方面进行描述。

铁路轨道监测传感器节点通信报文首部包括：首部长度、分组标志、分组结束标志、分组标识符、分组位移。其中：

首部长度(LEN)由6位二进制数字组成，用于表示铁路轨道监测传感器节点通信报文首部的长度。

分组标志(F)由1位二进制数字组成，指明这个报文是否为一个分组的分组包，当值为1时此包需要和其他分组包重组成完整的报文。

分组结束标志(L)由1位二进制数字组成，指明这个报文是否包含一个分组的最后一个分组包，值为1时表示此报文是最后一个分组包，值为0时表示此报文不是最后一个分组包。当接收设备接收到最后一个分组包时，它会将属于同一个分组的所有分组包重组，形成一个完整的报文。

分组标识符(FID)由16位二进制数字组成，用于识别不同的报文分组，FID相同的分组报文属于同一个协议报文。

分组位移(FOFF)由16位二进制数字组成，用于表示分组包在整个协议报文中的位置，以方便进行报文重组工作。当接收设备对分组报文进行重组时，它根据分组位移的值来判断各分组报文的组装位置。

如果铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的数据或者控制消息内容过长，无法用一个UDP数据包承载，则该消息被划分为多个数据包来传输，并用分组标志进行设置，以使得接收方可以在接收到这些数据包后，可以根据分组标志来对接收到的多个数据包进行重组，还原成正确的数据消息或者控制消息。

以下，结合图1对本发明的第六方面进行描述。

铁路轨道监测传感器节点通信控制报文的控制消息首部包括：消息类型、序列号、消息元长度。其中：

消息类型由2个字节组成，用于表示控制消息的类型。

序列号由1个字节组成，用于匹配一对请求消息和响应消息。当一个请求消息被接收到后，其中的序列号被拷贝到随后发送的响应消息内。如：铁路轨道监测传感器节点1发送铁路轨道监测传感接入复用设备发现请求消息到一个铁路轨道监测传感接入复用设备1，铁路轨道监测传感接入复用设备1在接收到该消息后会发送一个铁路轨道监测传感接入复用设备发现响应消息到所述铁路轨道监测传感器节点1，承载发现响应消息的控制报文的铁路轨道监测传感器通信控制消息首部的序列号将使用接收到的铁路轨道监测传感接入复用设备发现请求消息中的序列号。因此，当铁路轨道监测传感器节点1接收到这个铁路轨道监测传感接入复用设备发现响应消息后，可以立刻判别出它是对前面发送的铁路轨道监测传感接入复用设备发现请求消息的应答消息。

消息元长度由2个字节组成，用于指出消息元域的长度字节数。

以下，结合图1对本发明的第七方面进行描述。

消息元被用来承载铁路轨道监测传感器节点控制信息，一个控制消息可以包含0到多个消息元。消息元由消息元类型、消息元长度和消息元值等部分组成。其中：

消息元类型用于表示消息元值域内承载的消息类型。铁路轨道监测传感器节点控制消息包含多种控制消息类型，如：铁路轨道监测传感接入复用设备发现请求消息(消息类型号＝1)、铁路轨道监测传感接入复用设备发现响应消息(消息类型号＝2)、铁路轨道监测传感器节点网络接入请求消息(消息类型号＝3)、铁路轨道监测传感器节点网络接入响应消息(消息类型号＝4)、铁路轨道监测传感器节点配置请求消息(消息类型号＝5)、铁路轨道监测传感器节点配置响应消息(消息类型号＝6)、铁路轨道监测传感器节点配置修改请求消息(消息类型号＝7)、铁路轨道监测传感器节点配置修改响应消息(消息类型号＝8)、铁路轨道监测传感器节点事件请求消息(消息类型号＝9)、铁路轨道监测传感器节点事件响应消息(消息类型号＝10)、铁路轨道监测传感器节点复位请求消息(消息类型号＝11)、铁路轨道监测传感器节点复位响应消息(消息类型号＝12)、调试数据传输请求消息(消息类型号＝13)、调试数据传输响应消息(消息类型号＝14)、铁路轨道监测传感器节点配置清除请求消息(消息类型号＝15)、铁路轨道监测传感器节点配置清除响应消息(消息类型号＝16)、等等。

消息元长度用于表示消息元值域内数据的长度字节数。

消息元值域用于承载具体的控制消息内容，每个控制消息所承载的内容均会有不同的定义，所以消息元值域中承载的内容也会变化多样。

以下，参照图5对本发明的第八方面进行描述，其中图1及其相关说明在此一并作为参考。

铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置运行于铁路轨道监测传感器节点中，负责实现铁路轨道监测传感器节点通信的客户端功能，和铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置共同实现铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的数据消息和控制消息传输。

铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置中包括：第一获取装置101、第一发送装置102、数据通道装置103、控制通道装置104、数据接口装置105、控制接口装置106。其中：

第一获取装置101，用于获取来自铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置的信息，并将接收到的数据报文转交给数据通道装置103，将接收到的控制报文转交给控制通道装置104。

第一发送装置102，用于发送信息到铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置。

数据通道装置103，用于建立和铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置之间的数据报文传输通道，并将来自数据接口装置105的铁路轨道监测传感器节点监测数据封装进铁路轨道监测传感器节点通信数据报文，通过第一发送装置102发送到铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置。

控制通道装置104，用于建立和铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置之间的控制报文传输通道，并将来自控制接口装置106的控制消息封装进铁路轨道监测传感器节点通信控制报文，通过第一发送装置102发送到铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置，同时也要接收来自第一获取装置101的铁路轨道监测传感器节点通信控制报文，解封装后将其中的控制消息转交给控制接口装置106。

数据接口装置105，用于和铁路轨道监测传感器节点的数据采集装置接口，接收铁路轨道监测传感器节点采集的监测数据，并转交给数据通道装置103。

控制接口装置106，用于和铁路轨道监测传感器节点的其它装置接口，负责传送网络设备认证、网络发现、网络接入等管理控制功能相关的控制消息。控制接口装置106将来自控制通道装置104的控制消息转交给铁路轨道监测传感器节点的其它装置进行处理，并将来自铁路轨道监测传感器节点的其它装置的控制消息转交给控制通道装置104，通过控制通道装置104将相关消息发送到铁路轨道监测传感接入复用设备。

以下，参照图6对本发明的第九方面进行描述，其中图1及其相关说明在此一并作为参考。

铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置运行于铁路轨道监测传感接入复用设备中，负责实现铁路轨道监测传感器节点通信的管理端功能。

铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置中包括：第二获取装置201、第二发送装置202、数据通道装置203、控制通道装置204、数据接口装置205、控制接口装置206。其中：

第二获取装置201，用于获取来自铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置的信息，并将接收到的数据报文转交给数据通道装置203，将接收到的控制报文转交给控制通道装置204。

第二发送装置202，用于发送信息到铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置。

数据通道装置203，用于建立和铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置之间的数据报文传输通道，对来自第二获取装置201的铁路轨道监测传感器节点通信数据报文进行报文解封装，获取其中的监测数据，并转交给数据接口装置205。

控制通道装置204，用于建立和铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置之间的控制报文传输通道，对来自铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置的控制报文进行报文解封装处理，获取其中的控制消息并发送到控制接口装置206，同时负责接收来自控制接口装置206的控制消息，并将所述控制消息封装进铁路轨道监测传感器节点通信控制报文中，提交给第二发送装置202进行发送。

数据接口装置205，用于将来自数据通道装置203的数据流转发到铁路轨道监测传感接入复用设备内的其它装置，以进行数据处理操作。

控制接口装置206，用于将来自控制通道装置204的控制消息转发到铁路轨道监测传感接入复用设备内的其它装置，以实现网络设备认证、网络发现、网络接入等管理控制功能，同时将来自其它装置的控制消息转交给控制通道装置204，以传输到铁路轨道监测传感器节点。

铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间通过本发明中定义的方法和相关装置可以实现控制消息和数据消息的可靠通信。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁路轨道监测传感器节点通信消息实现方法，其特征在于：

a)铁路轨道监测传感器节点通信消息负责实现铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间的控制信息和监测数据的可靠传输；

b)铁路轨道监测传感器节点通信消息由铁路轨道监测传感器节点控制消息和铁路轨道监测传感器节点数据消息组成；

c)铁路轨道监测传感器节点控制消息负责在铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间传输控制和管理信息，铁路轨道监测传感器节点数据消息负责在铁路轨道监测传感器节点和铁路轨道监测传感接入复用设备之间传输铁路轨道监测传感器节点采集的监测数据；

d)铁路轨道监测传感器节点数据消息和控制消息都封装于铁路轨道监测传感器节点通信报文内，进行传输；

e)铁路轨道监测传感器节点通信消息的传输依靠嵌入在铁路轨道监测传感器节点中的铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置和嵌入在铁路轨道监测传感接入复用设备中的铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置共同实现。

2.根据权利要求1所述的铁路轨道监测传感器节点通信消息实现方法，铁路轨道监测传感器节点通信报文的特征在于：

a)铁路轨道监测传感器节点通信报文用于承载铁路轨道监测传感器节点通信消息，可以划分为铁路轨道监测传感器节点通信控制报文和铁路轨道监测传感器节点通信数据报文两类；

b)铁路轨道监测传感器节点通信控制报文负责承载铁路轨道监测传感器节点控制消息；

c)铁路轨道监测传感器节点通信数据报文负责承载铁路轨道监测传感器节点数据消息；

d)铁路轨道监测传感器节点通信数据报文和铁路轨道监测传感器节点通信控制报文均通过UDP协议传输，但使用不同的UDP端口。

3.根据权利要求2所述的铁路轨道监测传感器节点通信报文，铁路轨道监测传感器节点通信控制报文的特征在于：

a)铁路轨道监测传感器节点通信控制报文用于承载铁路轨道监测传感器节点控制消息，由IP首部、UDP首部、铁路轨道监测传感器节点通信报文首部、控制消息首部、消息元等五个部分组成；

b)IP首部和UDP首部分别用于表示承载该报文的IP协议包头和UDP协议包头；

c)铁路轨道监测传感器节点通信报文首部用于承载该报文的通信协议首部描述信息；

d)控制消息首部用于承载控制消息的首部描述信息；

e)消息元用于承载控制消息的具体内容，一个控制报文可以包含0到多个消息元；

f)消息元用于携带每种消息的具体内容，根据消息类型的不同，消息元内容的具体定义也会随之变化。

4.根据权利要求2所述的铁路轨道监测传感器节点通信报文，铁路轨道监测传感器节点通信数据报文的特征在于：

a)铁路轨道监测传感器节点通信数据报文由IP首部、UDP首部、铁路轨道监测传感器节点通信报文首部、铁路轨道监测传感网数据包负荷等四个部分组成；

b)IP首部和UDP首部分别用于表示承载该报文的IP协议包头和UDP协议包头；

c)铁路轨道监测传感器通信报文首部用于承载该报文的通信协议首部描述信息；

d)铁路轨道监测传感网数据包负荷用于承载数据消息的内容。

5.根据权利要求3-4所述的铁路轨道监测传感器节点通信控制报文和铁路轨道监测传感器节点通信数据报文，铁路轨道监测传感器节点通信报文首部的特征在于：

a)铁路轨道监测传感器节点通信报文首部包括：首部长度、分组标志、分组结束标志、分组标识符、分组位移；

b)首部长度(LEN)由6位二进制数字组成，指明铁路轨道监测传感器节点通信报文首部的长度；

c)分组标志(F)由1位二进制数字组成，指明这个报文是否为一个分组的分组包，当值为1时表示此包需要和其他分组包重组成完整的报文；

d)分组结束标志(L)由1位二进制数字组成，指明这个报文是否包含一个分组的最后一个分组包，值为1时表示此报文是最后一个分组包；

e)分组标识符(FID)由8位二进制数字组成，用于识别不同的报文分组，FID相同的分组报文属于同一个协议报文；

f)分组位移(FOFF)由16位二进制数字组成，用于表示分组包在整个协议报文中的位置，以方便进行报文重组工作。

6.根据权利要求3所述的铁路轨道监测传感器节点通信控制报文，其特征还在于：

a)铁路轨道监测传感器节点通信控制报文的控制消息首部包括：消息类型、序列号，消息元长度；

b)消息类型由2个字节组成，用于表示控制消息的类型；

c)序列号由1个字节组成，用于匹配一对请求消息和响应消息，当一个请求消息被接收到后，其中的序列号被拷贝到随后发送的响应消息内；

d)消息元长度由2个字节组成，用于指出消息元域的长度字节数；

e)消息元被用来承载控制信息内容，一个控制消息可以包含0到多个消息元；

f)消息元由参数值类型、参数值长度和参数值等部分组成；

g)参数值类型用于表示参数值域内承载的消息类型；

h)参数值长度用于表示参数值域内数据的长度字节数；

i)参数值域用于承载具体的控制消息内容。

7.一种铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置，其特征在于：

a)铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置运行于铁路轨道监测传感器节点中，负责实现铁路轨道监测传感器节点通信的客户端功能；

b)铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置中包括：第一获取装置、第一发送装置、数据通道装置、控制通道装置、数据接口装置、控制接口装置；

c)第一获取装置用于获取来自铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置的信息；

d)第一发送装置用于发送信息到铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置；

e)数据通道装置用于建立和铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置之间的数据报文传输通道，并将来自数据接口装置的铁路轨道监测传感器节点监测数据封装进铁路轨道监测传感器节点通信数据报文内，通过第一发送装置发送到铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置；

f)控制通道装置用于建立和铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置之间的控制报文传输通道，并将来自控制接口装置的控制消息封装进铁路轨道监测传感器节点通信控制报文内，通过第一发送装置发送到铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置，同时也要接收来自第一获取装置的铁路轨道监测传感器节点通信控制报文，解封装后将其中的控制消息转交给控制接口装置；

g)数据接口装置用于和铁路轨道监测传感器节点的数据采集装置接口，接收铁路轨道监测传感器节点采集的监测数据；

h)控制接口装置用于和铁路轨道监测传感器节点的其它外部装置接口，负责传送网络设备认证、网络发现、网络接入等管理控制功能相关的控制消息。

8.一种铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置，其特征在于：

a)铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置运行于铁路轨道监测传感接入复用设备中，负责实现铁路轨道监测传感器节点通信的管理端功能；

b)铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置中包括：第二获取装置、第二发送装置、数据通道装置、控制通道装置、数据接口装置、控制接口装置；

c)第二获取装置用于获取来自铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置的信息；

d)第二发送装置用于发送信息到铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置；

e)数据通道装置用于建立和铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置之间的数据报文传输通道，对来自第二获取装置的铁路轨道监测传感器节点通信数据报文进行报文解封装，获取其中的监测数据，并转交给数据接口装置；

f)控制通道装置用于建立和铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置之间的控制报文传输通道，并对来自铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置的控制报文进行报文解封装处理，同时负责对要发送到铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置的控制消息进行报文封装处理；

g)数据接口装置用于将数据通道装置接收到的数据流转发到铁路轨道监测传感接入复用设备内的其它装置，以进行数据处理操作；

h)控制接口装置用于将控制通道装置接收到的控制消息转发到铁路轨道监测传感接入复用设备内的其它装置，以实现网络设备认证、网络发现、网络接入等管理控制功能，同时将来自其它装置的控制消息转交给控制通道装置进行传输。

9.一种在通信网络中的传感器节点，其中包括根据权利要求7所述的铁路轨道监测传感器节点通信客户端装置。

10.一种在通信网络中的接入设备，其中包括根据权利要求8所述的铁路轨道监测传感器节点通信管理站装置。

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