CN104158625A - 一种地铁调度通信的信息传输分发方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁调度通信的信息传输分发方法，包括服务端和客户端，其中服务端包括服务端数据接收模块、服务端数据处理模块、服务端数据发送模块、服务端参数配置模块、服务端链路管理模块、服务端异常处理模块，客户端包括客户端数据接收模块、客户端数据处理模块、客户端数据发送模块、客户端参数配置模块；本发明为地铁通信中的数据交互提供一个安全、透明的数据传输通道，并结合数据类型及数据传输包的大小，决定其分发的优先级；用于保障多个调度台、与CAD服务器、集中网管间的数据传输问题。通过使用本发明提出的方法可以方便实现地铁无线通信系统中数据的正确、有效传输。

Description

一种地铁调度通信的信息传输分发方法

技术领域

本发明属于数据传输分发领域，具体涉及一种地铁调度通信的信息传输分发方法。

背景技术

无线宽带集群作为一种无线专用调度通信系统，因其具备大带宽、高速率，可传输语音、数据、图像、视频等能力，在交通运输、电力、物流等行业的指挥调度中发挥了重要作用。

地铁中的无线通信系统通常采用传统的TERA集群完成所有的调度功能，但是随着地铁列车安全、地铁现场监控等需求的提出，对视频在内的多媒体集群通信能力有着十分迫切的需求；但传统的接入技术难以同时满足宽带多媒体和移动通信两方面的技术要求，为此业界开发了宽带无线接入技术。

为满足用户对高质量通话、高速宽带上网的诉求，LTE技术采用了OFDM，MIMO，自适应调制编码及混合自动重传等技术，在20MHZ频谱带宽下能够提供下行150Mbps与上行75Mbps的峰值速率，同时在改善小区边缘用户的性能、提高小区容量和降低系统延迟等方面都有显著提升。经历了近5年的研究，LTE技术目前已经成为一个成熟的宽带无线技术，在全球范围内，已得到了广泛的应用，整个LTE产业链已经相对成熟。随着我国采用TD-LTE机制后的服务端条地铁无线通信系统建设后，各地地铁都在不断研制基于TD-LTE地铁无线通信调度系统。在不久的将来，随着LTE技术的完善和国产化的推进，地铁无线通信调度系统使用TD-LTE是势在必行。　　

传统的地铁调度系统中主要是基于tetra台的，数据内容单一，且数据量不大；由于TD-LTE最大的数据是视频数据，而tetra主要是话音数据，在TD-LTE中，视频数据占据大量的传输通道。因此，为了保障系统数据传输的安全、稳定，基于TD-LTE的地铁无线通信系统必须单独考虑数据的传输分发问题，这些问题都成为目前地铁通信中急需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种地铁调度通信的信息传输分发方法，为地铁通信中的数据交互提供一个安全、透明的数据传输通道，并结合优先级及数据传输包的大小，决定其分发的优先级；用于保障多个调度台、与CAD服务器、集中网管间的数据传输问题。通过使用本发明提出的方法可以方便实现地铁无线通信系统中数据的正确、有效传输。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种地铁调度通信的信息传输分发方法，所述方法的系统架构包括服务端和客户端，其中服务端包括服务端数据接收模块、服务端数据处理模块、服务端数据发送模块、服务端参数配置模块、服务端链路管理模块、服务端异常处理模块，客户端包括客户端数据接收模块、客户端数据处理模块、客户端数据发送模块、客户端参数配置模块；

服务端异常处理模块；

服务端的信息处理方法包括如下步骤：

步骤101：服务端中将各个数据类型和每个数据类型相对应的客户端设立对应关系表，创建数据类型的映射表； 

步骤102：服务端启动服务端数据接收模块，接收来自客户端的数据； 

步骤103：服务端的服务端数据接收模块接收到客户端发送的数据后，将数据发送给服务端数据处理模块，服务端数据处理模块首先对数据进行异常检测，若数据异常，将数据丢弃后，重新进行数据接收；

步骤104：服务端数据处理模块判断接收到的数据正常时，计算数据的大小，并分析接收到数据的数据类型；

步骤105：服务端数据处理模块查询服务端中预设的数据类型的映射表，查找与该数据类型所对应的客户端；

步骤106：服务端数据处理模块根据客户端订阅的数据格式，进行数据处理。

步骤107：数据处理后，递交到发送队列。

步骤108：服务端数据发送模块数据发送的优先级和发送方式，从发送队列提取数据发送。

步骤109：发送完后，记录发送日志到日志文件。

客户端的信息处理方法包括如下步骤：

步骤201：客户端的客户端数据接收模块接收来自本机应用程序和客户端的数据。

步骤202：客户端数据接收模块将接收的数据发送到客户端数据处理模块，客户端数据处理模块对接收到数据进行数据处理。

步骤203：数据处理后，递交到发送队列。

步骤204：客户端数据发送模块根据数据发送的优先级，从发送队列提取数据发送。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤108中提到的数据发送的优先级计算方法如下：

步骤1801：所述数据类型包括：ats信息、时钟信息、心跳信息、视频信息、呼叫请求、控制命令、用户登录、用户操作、短信和该地铁调度通信中出现的其余所有类型的数据信息；数据类型记为T，针对上述的数据类型，其T值分别赋值：0.2，0.1，0.1，0.7，0.8，0.9，0.2，0.2，0.2和0.1；

步骤1802：数据的大小记为L，L的取值依据收到的数据包的大小确定，将数据包的大小定义了10个区间，即数据包长度小于30个字节、大于30个字节且小于60个字节、大于60个字节且小于90个字节、大于90个字节且小于120个字节、大于120个字节且小于150个字节、大于150个字节且小于180个字节、大于180个字节且小于210个字节、大于210个字节且小于240个字节、大于240个字节且小于270个字节、大于270个字节；对应这10个区间的数据包大小，分别定义数据包大小L的取值为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1；

步骤1803：数据发送优先级记为P，P=（L+T）/2，P值越大，数据发送的优先级越大。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤108中数据发送方式包括TCP传输方式和UDP传输方式，根据数据的类型确定，服务端预先设有数据类型与数据发送方式的映射表：

使用TCP传输方式的数据类型：

用户登录、呼叫请求、视频信息、控制命令、短信；

使用UDP传输方式的数据类型：

ats信息、时钟信息、心跳信息、呼叫请求、用户操作和该地铁调度通信中出现的其余所有类型的数据信息。

作为本发明的进一步优化方案，所述客户端为行车调度台、维修调度台、防灾调度台、车辆段调度台、CAD服务器主机或CAD服务器备机或集中网管。

作为本发明的进一步优化方案，所述服务端异常处理模块采用的数据异常检测方法如下：

客户端发送的数据长度为k位，客户端数据发送模块利用CRC16生成规则产生个校验用的r位校验码，客户端数据发送模块将要发送的k位的信息和r位校验码拼接一起，形成一个新的信息串共k+r位，然后将k+r位的信息串发送出去；

服务端数据接收模块接受完数据后，根据发送时生成CRC校验码相同的规则进行检验。校验时采用计算机的模二除法，除数和生成多项式做异或运算，进行异或运算时除数和被除数最高位对齐，进行按位异或运算，若最终的数据能被除尽，则传输正确；否则，传输错误。

作为本发明的进一步优化方案，客户端发送的数据长度为k位，客户端数据发送模块利用所述信息传输分发方法中，使用环形链式队列作为网络数据的接收和发送队列，所述环形链式队列包括环形队列及保存环形队列指针的数组，其中：

所述环形队列用于保存发送或接收到的数据，通过环形队列的头指针和尾指针对数据进行访问，其中头指针指向可以读的位置，尾指针指向可以写的位置，环形队列构成一个首尾相连、先进先出的数据结构；

所述保存环形队列指针的数组用于保存记录环形队列的指针，通过该指针访问与该指针对应的环形队列；

数据发送时，将发送的数据保存至在一个环形队列中，通过数据中存放的指针访问每一个环形队列，数据的访问从环形队列的第一个位置开始，当数据的访问进行到环形队列的尾部时，通过取模操作转回到环形队列的0位置继续进行。

作为本发明的进一步优化方案，客户端发送的数据长度为k位，客户端数据发送模块利用判断所述环形队列为空还是为满的方法包括：

方法一、增加标志位tag，当头指针赶上尾指针时，队列为空，标志位tag=0，当尾指针赶上头指针时，队列为满，标志位tag=1；

方法二、限制尾指针赶上头指针，在环形队列的队尾结点与队首结点之间至少留有一个元素的空间，当头指针处的头指针==尾指针时，队列为空；当(尾指针+1)% MAXN ==头指针时，队列为满。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

第一、 本发明可以明确业务系统与传输系统的分工，利于系统的调度和故障的诊断；

第二、 本发明在业务系统之间负责数据的传输和分发，并根据数据的优等级定义数据发送的紧急程度，有效避免数据等待发送引起的系统问题，保障系统数据的传输的稳定性；

第三、 本发明方法中利用客户端和服务端相结合的方式，客户端负责本机应用程序的数据接收和发送，服务端负责各客户端间数据的接收和发送，分工明确，并且在服务端增加对有效数据的检测，减少冗余数据占用传输通道的情况，保障传输数据的可靠性。

附图说明

图1是本发明的模块示意图；

图2是本发明服务端信息处理流程图；

图3是本发明客户端信息处理流程图；

图4是环形链式队列结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明公开一种地铁调度通信的信息传输分发方法，本方法主要是采用C/S体系架构，如图1所示，服务端包括服务端数据接收模块、服务端数据处理模块、服务端数据发送模块、服务端参数配置模块、服务端链路管理模块、服务端异常处理模块，客户端包括客户端数据接收模块、客户端数据处理模块、客户端数据发送模块、客户端参数配置模块。

服务端完成数据的接收、数据处理、数据发送、链路管理、异常处理和参数配置。客户端完成数据的接收、数据处理、数据发送、参数配置工作。

在服务端，服务端数据接收模块负责接收来自客户端的数据，对接收的数据进行格式转换；服务端数据处理模块将接收到的数据，根据数据类型，解析出数据内容，并重新封装新的数据格式，待发送出去；服务端数据发送模块是将处理后的数据根据目的节点的地址，将数据发送过去；服务端链路管理模块负责实时管理服务端与各客户端之间的网络链路的状况。服务端异常处理模块负责数据的合法性检查，对错误或不正常数据进行处理；服务端参数配置模块负责配置与传输相关的数据类型、传输协议、优先级定义和链路状态信息。

在客户端，客户端数据接收模块负责接收来自服务端的数据和来自本机应用程序的数据，并对数据进行格式转换；客户端数据处理模块负责将接收到的数据根据数据类型解析出数据内容，并重新封装新的数据格式；客户端数据发送模块负责将来自应用程序的数据发送到服务端，并将来自服务端的数据发送到本机应用程序；客户端参数配置模块负责端用户配置数据类型。

服务端的信息处理方法包括如下步骤，如图2所示：

步骤101：服务端中将各个数据类型和每个数据类型相对应的客户端设立对应关系表，创建数据类型的映射表； 

步骤102：服务端启动服务端数据接收模块，接收来自客户端的数据； 

步骤103：服务端的服务端数据接收模块接收到客户端发送的数据后，将数据发送给服务端数据处理模块，服务端数据处理模块首先对数据进行异常检测，若数据异常，将数据丢弃后，重新进行数据接收；

步骤104：服务端数据处理模块判断接收到的数据正常时，计算数据的大小，并分析接收到数据的数据类型；

步骤105：服务端数据处理模块查询服务端中预设的数据类型的映射表，查找与该数据类型所对应的客户端；

步骤106：服务端数据处理模块根据客户端订阅的数据格式，进行数据处理。

步骤107：数据处理后，递交到发送队列。

步骤108：服务端数据发送模块数据发送的优先级和发送方式，从发送队列提取数据发送。

步骤109：发送完后，记录发送日志到日志文件。

客户端的信息处理方法包括如下步骤，如图3所示：

步骤201：客户端的客户端数据接收模块接收来自本机应用程序和客户端的数据。

步骤202：客户端数据接收模块将接收的数据发送到客户端数据处理模块，客户端数据处理模块对接收到数据进行数据处理。

步骤203：数据处理后，递交到发送队列。

步骤204：客户端数据发送模块根据数据发送的优先级，从发送队列提取数据发送。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤108中提到的数据发送的优先级计算方法如下：

步骤1801：所述数据类型包括：ats信息、时钟信息、心跳信息、视频信息、呼叫请求、控制命令、用户登录、用户操作、短信和该地铁调度通信中出现的其余所有类型的数据信息；数据类型记为T，针对上述的数据类型，其T值分别赋值：0.2，0.1，0.1，0.7，0.8，0.9，0.2，0.2，0.2和0.1；

步骤1802：数据的大小记为L，L的取值依据收到的数据包的大小确定，将数据包的大小定义了10个区间，即数据包长度小于30个字节、大于30个字节且小于60个字节、大于60个字节且小于90个字节、大于90个字节且小于120个字节、大于120个字节且小于150个字节、大于150个字节且小于180个字节、大于180个字节且小于210个字节、大于210个字节且小于240个字节、大于240个字节且小于270个字节、大于270个字节；对应这10个区间的数据包大小，分别定义数据包大小L的取值为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1；

步骤1803：数据发送优先级记为P，P=（L+T）/2，P值越大，数据发送的优先级越大。

数据发送的策略主要设定的数据发送方式，是udp还是tcp方式发送。Udp发送时可以是广播方式或组播方式发送。

TCP是面向连接的端对端的可靠传输的通信协议，通过三次握手建立连接，数据传输里需要确认回复后才能进行下一条数据的传输，且可以采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，限制发送方的发送速度。通讯完成时要拆除连接。

UDP是面向无连接的不可靠的传输通讯协议，UDP数据包括目的端口号和源端口号信息，由于通讯不需要连接，所以可以实现广播发送。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤108中数据发送方式包括TCP传输方式和UDP传输方式，根据数据的类型确定，服务端预先设有数据类型与数据发送方式的映射表：

使用TCP传输方式的数据类型：

用户登录、呼叫请求、视频信息、控制命令、短信；

使用UDP传输方式的数据类型：

ats信息、时钟信息、心跳信息、呼叫请求、用户操作和该地铁调度通信中出现的其余所有类型的数据信息。

作为本发明的进一步优化方案，所述客户端为行车调度台、维修调度台、防灾调度台、车辆段调度台、CAD服务器主机或CAD服务器备机或集中网管。

为了避免一些干扰以及在接收端的对读取的数据进行判断是否接受的是真实的数据，这时我们就要加上CRC校验码，来判断接收的数据是否正确。作为本发明的进一步优化方案，所述服务端异常处理模块采用的数据异常检测方法如下：

客户端发送的数据长度为k位，客户端数据发送模块利用CRC16生成规则产生个校验用的r位校验码，客户端数据发送模块将要发送的k位的信息和r位校验码拼接一起，形成一个新的信息串共k+r位，然后将k+r位的信息串发送出去；

服务端数据接收模块接受完数据后，根据发送时生成CRC校验码相同的规则进行检验。校验时采用计算机的模二除法，除数和生成多项式做异或运算，进行异或运算时除数和被除数最高位对齐，进行按位异或运算，若最终的数据能被除尽，则传输正确；否则，传输错误。

作为本发明的进一步优化方案，客户端发送的数据长度为k位，客户端数据发送模块利用所述信息传输分发方法中，使用环形链式队列作为网络数据的接收和发送队列，所述环形链式队列包括环形队列及保存环形队列指针的数组，其中：

所述环形队列用于保存发送或接收到的数据，通过环形队列的头指针和尾指针对数据进行访问，其中头指针指向可以读的位置，尾指针指向可以写的位置，环形队列构成一个首尾相连、先进先出的数据结构；

所述保存环形队列指针的数组用于保存记录环形队列的指针，通过该指针访问与该指针对应的环形队列；

数据发送时，将发送的数据保存至在一个环形队列中，通过数据中存放的指针访问每一个环形队列，数据的访问从环形队列的第一个位置开始，当数据的访问进行到环形队列的尾部时，通过取模操作转回到环形队列的0位置继续进行。

如图4所示，作为本发明的进一步优化方案，客户端发送的数据长度为k位，客户端数据发送模块利用判断所述环形队列为空还是为满的方法包括：

方法一、增加标志位tag，当头指针赶上尾指针时，队列为空，标志位tag=0，当尾指针赶上头指针时，队列为满，标志位tag=1；

方法二、限制尾指针赶上头指针，在环形队列的队尾结点与队首结点之间至少留有一个元素的空间，当头指针处的头指针==尾指针时，队列为空；当(尾指针+1)% MAXN ==头指针时，队列为满。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种地铁调度通信的信息传输分发方法，其特征在于：所述方法的系统架构包括服务端和客户端，其中服务端包括服务端数据接收模块、服务端数据处理模块、服务端数据发送模块、服务端参数配置模块、服务端链路管理模块、服务端异常处理模块，客户端包括客户端数据接收模块、客户端数据处理模块、客户端数据发送模块、客户端参数配置模块；

服务端链路管理模块负责实时管理服务端与各客户端之间的网络链路的状况；

服务端异常处理模块采用数据异常检测方法检测数据的合法性检查，对错误或不正常数据进行处理；服务端参数配置模块负责配置与传输所需的数据类型、传输协议、优先级定义和链路状态信息；

客户端参数配置模块负责客户端用户配置数据类型；

服务端的信息处理方法包括如下步骤：

步骤101：服务端中将各个数据类型和每个数据类型相对应的发送策略设立对应关系表，同时根据客户端订阅的数据类型创建数据类型与客户端的映射表； 

步骤102：服务端启动服务端数据接收模块，接收来自客户端的数据； 

步骤103：服务端的服务端数据接收模块接收到客户端发送的数据后，将数据发送给服务端数据处理模块，服务端数据处理模块首先对数据进行异常检测，若数据异常，将数据丢弃后，重新进行数据接收；

步骤104：服务端数据处理模块判断接收到的数据正常时，计算数据的大小，并分析接收到数据的数据类型；

步骤105：服务端数据处理模块查询服务端中建立的数据类型与客户端映射表，查找与该数据类型所对应的客户端；

步骤106：服务端数据处理模块根据客户端订阅的数据类型，进行数据处理；

步骤107：数据处理后，递交到发送队列；

步骤108：服务端数据发送模块数据发送的优先级和发送方式，从发送队列提取数据发送；

步骤109：发送完后，记录发送日志到日志文件；

客户端的信息处理方法包括如下步骤：

客户端通过参数配置，完成对本客户端所需要的数据类型的订阅；

步骤201：客户端的客户端数据接收模块接收来自本机应用程序和客户端的数据；

步骤202：客户端数据接收模块将接收的数据发送到客户端数据处理模块，客户端数据处理模块对接收到数据进行数据处理；

步骤203：数据处理后，递交到发送队列；

步骤204：客户端数据发送模块根据数据发送的优先级，从发送队列提取数据发送。

2.根据权利要求1所述的一种地铁调度通信的信息传输分发方法，其特征在于：所述步骤108中提到的数据发送的优先级计算方法如下：

步骤1801：所述数据类型包括：ats信息、时钟信息、心跳信息、视频信息、呼叫请求、控制命令、用户登录、用户操作、短信和该地铁调度通信中出现的其余所有类型的数据信息；将数据类型记为T，针对上述的数据类型，其T值分别赋值：0.2，0.1，0.1，0.7，0.8，0.9，0.2，0.2，0.2和0.1；

步骤1802：数据的大小记为L，L的取值依据收到的数据包的大小确定，将数据包的大小定义了10个区间，即数据包长度小于30个字节、大于30个字节且小于60个字节、大于60个字节且小于90个字节、大于90个字节且小于120个字节、大于120个字节且小于150个字节、大于150个字节且小于180个字节、大于180个字节且小于210个字节、大于210个字节且小于240个字节、大于240个字节且小于270个字节、大于270个字节；对应这10个区间的数据包大小，分别定义数据包大小L的取值为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1；

步骤1803：数据发送优先级记为P，P=（L+T）/2，P值越大，数据发送的优先级越大。

3.根据权利要求1或2所述的一种地铁调度通信的信息传输分发方法，其特征在于：所述步骤108中数据发送方式包括TCP传输方式和UDP传输方式，根据数据的类型确定，服务端预先设有数据类型与数据发送方式的映射表：

使用TCP传输方式的数据类型：

用户登录、呼叫请求、视频信息、控制命令、短信；

使用UDP传输方式的数据类型：

ats信息、时钟信息、心跳信息、呼叫请求、用户操作和该地铁调度通信中出现的其余所有类型的数据信息。

4.根据权利要求3所述的一种地铁调度通信的信息传输分发方法，其特征在于：所述客户端为行车调度台、维修调度台、防灾调度台、车辆段调度台、CAD服务器主机或CAD服务器备机或集中网管。

5.根据权利要求4所述的一种地铁调度通信的信息传输分发方法，其特征在于：所述服务端异常处理模块采用的数据异常检测方法如下：

客户端发送的数据长度为k位，客户端数据发送模块利用CRC16生成规则产生个校验用的r位校验码，客户端数据发送模块将要发送的k位的信息和r位校验码拼接一起，形成一个新的信息串共k+r位，然后将k+r位的信息串发送出去；

服务端数据接收模块接受完数据后，根据发送时生成CRC校验码相同的规则进行检验；

校验时采用计算机的模二除法，除数和生成多项式做异或运算，进行异或运算时除数和被除数最高位对齐，进行按位异或运算，若最终的数据能被除尽，则传输正确；否则，传输错误。

6.根据权利要求5所述的一种地铁调度通信的信息传输分发方法，其特征在于：所述信息传输分发方法中，使用环形链式队列作为网络数据的接收和发送队列，所述环形链式队列包括环形队列及保存环形队列指针的数组，其中：

所述环形队列用于保存发送或接收到的数据，通过环形队列的头指针和尾指针对数据进行访问，其中头指针指向可以读的位置，尾指针指向可以写的位置，环形队列构成一个首尾相连、先进先出的数据结构；

所述保存环形队列指针的数组用于保存记录环形队列的指针，通过该指针访问与该指针对应的环形队列；

数据发送时，将发送的数据保存至在一个环形队列中，通过数据中存放的指针访问每一个环形队列，数据的访问从环形队列的第一个位置开始，当数据的访问进行到环形队列的尾部时，通过取模操作转回到环形队列的0位置继续进行。

7.根据权利要求6所述的一种地铁调度通信的信息传输分发方法，其特征在于，判断所述环形队列为空还是为满的方法包括：

方法一、增加标志位tag，当头指针赶上尾指针时，队列为空，标志位tag=0，当尾指针赶上头指针时，队列为满，标志位tag=1；

方法二、限制尾指针赶上头指针，在环形队列的队尾结点与队首结点之间至少留有一个元素的空间，当头指针处的头指针==尾指针时，队列为空；当(尾指针+1)% MAXN ==头指针时，队列为满。