CN104702717A - Cbtc中数据通信系统用ip地址的规划方法 - Google Patents

Cbtc中数据通信系统用ip地址的规划方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法，通过输入固定的线路参数自动生成CBTC DCS 2.0结构下的所有设备的IP地址，以及ATS服务器所需要的域名解析文件，从而有效节省时间成本和人力成本，使得IP地址更层次化、规律化、有序化，并大大减少因人为配置错误而导致的通信故障。

Description

CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法
技术领域
本发明涉及列车通信领域，尤其涉及用于CBTC(Communication Based TrainControl，基于通信的列车控制)中DCS(Data Communication System，数据通信系统)子系统的IP(Internet Protocol，网协)地址的规划方法。
背景技术
地铁CBTC中的DCS子系统为其它列车控制相关的子系统提供通信平台，DCS工程师需要根据各个地铁项目的实际情况为每条项目的CBTC通信设备分配IP地址以及各个路由设备所需要的静态路由。CBTC DCS2.0现有的架构中包含四大类十九小类地址，如下：
第一大类：管理地址；管理地址包含六小类地址：
ATC(Automatic Train Control，列车自动控制)骨干网交换机管理地址；
ATS(Automatic Train Supervision，列车自动监控)骨干网交换机管理地址；
三层交换机管理地址；
AP(Access Point，接入点)骨干网交换机管理地址；
AP接入网交换机管理地址；
数据记录器地址。
第二大类：业务地址；业务地址包含四小类地址：
轨旁ATC设备地址；
ATS设备地址；
发车指示器地址；
车载设备地址。
第三大类：三层交换机及安全网关地址，该地址类包含七小类地址。
三层交换机切换到ATC骨干网路由地址；
三层交换机切换到ATS骨干网路由地址；
轨旁无线单元地址；
车载无线单元地址；
轨旁安全网关外部地址；
车载安全网关外部地址；
车载安全网关内部地址。
第四大类：静态路由地址，路由地址包含DCS子系统通信设备间的路径选择表。
其中，第一大类管理地址分配到CBTC DCS2.0系统中各个DCS子系统网络设备，包括ATS骨干网交换机、ATC骨干网交换机、AP骨干网交换机、数据记录器等，主要用于设备配置，设备管理，设备维护及数据收集等。此类设备的IP地址相对于CBTC系统是透明的，因此分配的IP地址与CBTC系统通信的设备IP地址不在同一个网段内，避免因管理维护而对CBTC系统通信造成影响。考虑到线路的规模和今后线路的延伸及维护改造，需要为各个维护设备预留足够多的IP地址。
第二大类地址业务地址属于CBTC信号系统的设备地址，包括ATC设备地址，ATS设备地址以及车载设备地址。该类地址主要分配给需要通信的终端，ATC设备地址包含各个站的ATP(Automatic Train Protection，列车自动保护)控制单元，车载ATP控制单元的IP地址，ATS设备地址包含各集中站、非集中站的ATS工作站的IP地址，中央ATS服务器的IP地址，调度员工作站，派班员工作站，时刻表编辑器工作站的IP地址以及站台的发车指示器等的IP地址。该类地址为CBTC信号系统的最基本的通信实体的地址，因此需要和第一类管理地址区分规划。
第三大类IP地址包含了轨旁无线单元，车载无线单元的IP地址轨旁安全网关IP地址以及ATS/ATC骨干网三层交换机地址。轨旁无线单元，车载无线单元主要用于建立车地之间的无线通信，为车载CBTC系统和轨旁CBTC系统提供透明的无线通道，因此轨旁无线单元和车载无线单元的IP地址相对于ATC/ATS设备透明，IP地址需要分开规划。轨旁安全网关为车地之间通信建立IPSEC(Internet ProtocolSecurity，互联网保密)VPN，用于保护车载CBTC系统与轨旁CBTC系统的通信流量，因此IP地址规划需要两个不同的网段，一个网段分配给安全网关的安全侧，另一网段分配给安全网关的非安全侧即需要保护的一侧，如图1所示。CBTC DCS2.0用双网冗余结构，当ATC骨干网出现故障时，原来经由ATC骨干网的流量会切换到ATS骨干网进行传输。因此需要在ATC/ATS骨干网网上配置两个骨干网之间切换的IP地址。
第四大类静态路由表包含中央、集中站、列车的路由设备的路由表，该地址表用于指导不同网段的设备寻找通信对端实体的路径。该类IP地址表需要根据通信实体的IP地址而生成。
人工手动分配IP地址则需要分配数千个IP地址，并且需要根据复杂的网络架构进行非常复杂的技术、归类、及手动调整，由此会给DCS设计带来大量额外的工作量，且人工为数千设备进行地址规划的过程极有可能产生一些人为错误，当工程师给设备规划了错误的IP地址时会在现场调试期间造成设备之间通信故障出现问题，为此所导致的现场故障排错、定位及相关文档升级工作都会带来一系列的额外工作量。
综上所述，CBTC系统DCS2.0IP地址的规划是一项庞大的网络设计工作，需要综合线路的车站数量，集中站数量，车辆数量，设备数量等参数来规划各个设备的IP地址。由于DCS2.0采用了很多冗余协议，有的设备需要分配多个IP地址，集群IP地址，安全网关还需要分配安全侧地址、非安全侧地址等等，种种因素导致CBTC DCS2.0IP地址规划变得更为繁杂，因此需要一款自动化的工具通过一定的算法来进行IP地址规划。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法，根据输入的参数自动生成CBTC DCS 2.0结构下的所有设备的IP地址，以及ATS服务器所需要的域名解析文件。
实现上述目的的技术方案是：
一种CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法，包括：
输入固定的线路参数；
根据线路参数计算生成IP地址表。
在上述的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法中，所述线路参数包括：
线路的集中站数量(ZC Stations)；
线路的非集中站数量(Non-ZC Stations)；
线路的轨旁无线单元数量(Total AP)；
线路的车辆数量(Trains)；
线路的发车指示器数量(DTI)；以及
线路的起始IP地址段(Starting IP)。
在上述的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法中，所述IP地址表包括：
IP地址规划(IP Schedule)地址表；
网络地址分配(Network Assignment)地址表；
骨干网交换机(Backbone Switch)地址表；
轨旁无线单元及发车指示器(AP&DTI)地址表；
车载设备(Onboard Device)地址表；
车站网络(Station Network)地址表；
网关(Gateway)地址表；
安全网关(SD Gateway)地址表；以及
路由表(Routes)地址表。
在上述的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法中，所述的根据线路参数计算生成IP地址表，包括：
根据线路参数中的起始IP地址、CBTC中数据通信系统2.0网络架构和设备类型生成IP地址规划地址表；
各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据设备集中站数量数递增，规划出各个设备集中站的IP地址网段；
第四个地址段根据设备数量递增，规划出集中站设备IP；
生成网络地址分配地址表和骨干网交换机地址表；
各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据非集中站设备数量递增，规划出非集中站设备的IP地址网段；
第四个地址段根据设备数量递增，规划出非集中站设备IP；
生成车站网络地址表；
各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据车辆数量递增，规划出车载设备IP地址网段；
第四个地址段根据设备数量和车载网络架构规划，规划车载设备地址表；
各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段固定，根据车辆数量，规划出轨旁无线单元及发车指示器地址表；
综合整个地址表生成网关地址表、安全网关地址表以及路由表地址表
在上述的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法中，还包括：将设备主机名与设备所分配的IP地址表一一对应，形成ATS主机文件(hosts file)。
本发明的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法的有益效果是：
本发明通过输入线路的基本参数为整个CBTC信号系统各个设备规划IP地址，仅需要少量的输入，便可以完成整条线路的IP地址规划和路由规划，且可根据生成的IP地址表自动生成线路所需的ATS主机文件(hosts file),可以节省时间成本和人力成本。同时，根据各线路的情况自动生成各个集中站、非集中站、各车站的IP地址，使得IP地址更层次化、规律化、有序化。并且，由于是自动化分配IP，减少了人工出错的可能，可以大大地减少因人为配置错误而导致的通信故障。最后，本发明自动生成各个路由设备的路由表和优先级，使得DCS设备路由设备配置更简单，简化了配置流程，以及统一了各个线路的IP地址规划风格。
附图说明
图1是安全网关的安全侧、非安全侧划分示意图；
图2是本发明的IP地址规划方法的流程图；
图3是本发明中IP地址表及ATS主机文件对应关系；
图4是本发明中IP地址表生成的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图2，本发明的CBTC DCS用IP地址的规划方法，包括下列步骤：
S1，输入一些固定的线路参数，包括：线路的集中站数量；线路的非集中站数量；线路的轨旁无线单元数量；线路的车辆数量；线路的发车指示器数量；线路的起始IP地址段。
S2，根据线路参数计算生成9张IP地址表，地址表包括：IP地址规划地址表；网络地址分配地址表；骨干网交换机地址表；轨旁无线单元及发车指示器地址表；车载设备地址表；车站网络地址表；网关地址表；安全网关地址表；路由表地址表。然后根据点击相应的名字能够查看各相应的地址表内部的IP地址规划。
具体地，如图4所示，步骤S2包括下列步骤：
根据线路参数中的起始IP地址、CBTC DCS2.0网络架构和设备类型生成IP地址规划地址表；IP地址规划地址表根据线路起始IP地址和工具算法而生成，其主要包含轨旁ATC设备的IP地址网段、ATC/ATS骨干网交换机IP地址网段、车载设备IP地址网段，全线的VLAN划分等。IP Schedule地址表并不包含具体设备IP地址的分配，该表主要列出整条线路的IP地址网段分配，能够很直观的展示各种类型的设备所在的IP地址段。
各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据设备集中站数量数递增，规划出各个设备集中站的IP地址网段；第四个地址段根据设备数量递增，规划出集中站设备IP；生成网络地址分配地址表和骨干网交换机地址表。网络地址分配地址表为各个具体类型的设备和各个集中站分配了IP地址段，该表的功能和IP Schedule地址表类似，没有分配具体的设备IP地址，主要明确的不同类型设备和集中站的IP地址段。骨干网交换机地址表主要包含各个站的ATS骨干网交换机的IP地址以及各个集中站的ATC/AP骨干网交换机的IP地址，该地址主要用于各个骨干网交换机的维护管理。
各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据非集中站设备数量递增，规划出非集中站设备的IP地址网段；第四个地址段根据设备数量递增，规划出非集中站设备IP；生成车站网络地址表。车站网络地址表为线路的中央OCC(Operational Control Centre中央控制中心)、集中站、非集中站、车辆段、停车场、试车线等地的设备分配IP地址。具体需要分配IP地址的设备如下：中央OCC服务器、ATS工作站、安全网关；外部接口，如乘客信息系统、时钟系统、综合监控系统等；各集中站ATC设备、ATS设备；各非集中站的ATS设备。
各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据车辆数量递增，规划出车载设备IP地址网段；第四个地址段根据设备数量和车载网络架构规划，规划车载设备地址表。车载设备地址表为列车的各个CBTC设备分配IP地址，车载设备分为车头设备和车尾设备，车头设备和车尾设备保持镜像。具体需要分配IP地址的设备如下：车载无线单元，与轨旁无线单元建立无线关联；车载安全网关设备，与轨旁安全网关建立安全通道；车载交换机；车载ATP设备；车载显示单元设备；车载记录器。
各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段固定，根据车辆数量，规划出轨旁无线单元及发车指示器地址表。轨旁无线单元及发车指示器地址表主要包含轨旁无线单元的IP地址和站台发车指示器的IP地址。
综合整个地址表生成网关地址表、安全网关地址表以及路由表地址表。网关地址表主要包含中心OCC防火墙、安全网关及OCC和各集中站的三层交换机的路由地址和网关。安全网关地址表主要包含中心OCC安全网关和车载安全网关的IP地址。路由表地址表主要包含中央OCC安全网关及全线三层交换机所配置的IP路由表。
进一步地，本发明的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法还包括：S3，根据线路的IP地址表生成ATS主机文件，用于ATS工作站、服务器根据IP识别主机名。即：设备主机名和设备所分配的IP地址表进行一一对应，形成ATS主机文件。具体请参见图3，IP地址表及ATS主机文件对应关系图。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (5)

1.一种CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法，其特征在于，包括：
输入固定的线路参数；
根据线路参数计算生成IP地址表。
2.根据权利要求1所述的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法，其特征在于，所述线路参数包括：
线路的集中站数量；
线路的非集中站数量；
线路的轨旁无线单元数量；
线路的车辆数量；
线路的发车指示器数量；以及
线路的起始IP地址段。
3.根据权利要求2所述的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法，其特征在于，所述IP地址表包括：
IP地址规划地址表；
网络地址分配地址表；
骨干网交换机地址表；
轨旁无线单元及发车指示器地址表；
车载设备地址表；
车站网络地址表；
网关地址表；
安全网关地址表；以及
路由表地址表。
4.根据权利要求3所述的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法，其特征在于，所述的根据线路参数计算生成IP地址表，包括：
根据线路参数中的起始IP地址、CBTC DCS2.0网络架构和设备类型生成IP地址规划地址表；
各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据设备集中站数量数递增，规划出各个设备集中站的IP地址网段；
第四个地址段根据设备数量递增，规划出集中站设备IP；
生成网络地址分配地址表和骨干网交换机地址表；
各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据非集中站设备数量递增，规划出非集中站设备的IP地址网段；
第四个地址段根据设备数量递增，规划出非集中站设备IP；
生成车站网络地址表；
各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据车辆数量递增，规划出车载设备IP地址网段；
第四个地址段根据设备数量和车载网络架构规划，规划车载设备地址表；
各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段固定，根据车辆数量，规划出轨旁无线单元及发车指示器地址表；
综合生成网关地址表、安全网关地址表以及路由表地址表。
5.根据权利要求1所述的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法，其特征在于，还包括：将设备主机名与设备所分配的IP地址表一一对应，形成ATS主机文件。
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