CN109428838A - 一种列车ccu中央控制单元负荷分担的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种列车CCU中央控制单元负荷分担的方法及系统，基于列车通信网络，列车通信网络中设置辅CCU设备，辅CCU设备接收各个通信设备依据自身的预设配置表发送的第一数据包；辅CCU设备将接收的各个第一数据包整合为第二数据包；辅CCU设备将第二数据包发送给CCU。本发明可以将CCU需要接收的若干个数据包整合为一个数据包，使得CCU接收到的数据包的数量会有明显的降低。利用本发明可降低CCU的通信压力，减小了CCU整体的通信负荷。

Description

一种列车CCU中央控制单元负荷分担的方法及系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，特别是涉及一种列车CCU中央控制单元负荷分担的方法及系统。

背景技术

在轨道交通领域中，连接列车系统中的设备、实现列车控制以及检测诊断等都是通过列车通信网络来完成。目前应用最广泛的列车通信技术是MVB(MultifunctionVehicle Bus，多功能车辆总线)/WTB(Wire Train Bus，绞线式列车总线)技术，其数据量有限，随着技术的发展，功能更多、性能更好的新型列车开始进入人们的生活，新型列车因为需要实现更多的功能，因此原有的通信技术MVB/WTB的带宽很难满足新型列车对于设备之间通信所需带宽的需求，以太网以其高带宽的优势，在新型列车上取得了应用，目前以太网带宽可达100Mbps或1000Mbps，单个数据帧最大能携带1500字节数据。

随着数据量的增加，列车CCU(Central Control Unit，中央控制单元)作为列车系统中的核心设备，需要完成各类复杂的功能，例如，如图1所示，图1是在现有技术中的一种列车通信网络拓扑图，除了CCU 1外共有5个通信设备3，其发送周期分别为T1＝T2＝T3＝20ms，T4＝T5＝40ms，数据包大小为64字节，其中，发包数：50*3+25*2＝200，收包数：50*3+25*2＝200，CCU 1每秒所需要收发的数据流为200+200＝400pps，当CCU 1与其他通信设备3的以太网数据流达到较大数量时，会增加CCU 1的通信压力，从而影响CCU 1处理数据的实时性，或者造成数据包丢失等问题。

因此，如何提供一种降低CCU通信压力，减小CCU的整体负荷的列车CCU中央控制单元负荷分担的方法及系统是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种列车CCU中央控制单元负荷分担的方法及系统，以减少CCU每秒需要收发的数据流，降低CCU的通信压力，减小CCU整体的通信负荷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种列车CCU中央控制单元负荷分担的方法，基于列车通信网络，所述列车通信网络中设置辅CCU设备，所述辅CCU设备通过转换部件分别连接CCU以及若干个通信设备，所述方法包括：

所述辅CCU设备接收各个所述通信设备依据自身的预设配置表发送的第一数据包；

所述辅CCU设备将接收的各个所述第一数据包整合为第二数据包；

所述辅CCU设备将所述第二数据包发送给所述CCU进行读取。

优选地，每个所述第一数据包的长度与所述第二数据包的长度均不超过预设最大阈值。

优选地，各个所述预设配置表分别包括相应的发送周期，所述方法包括：

所述辅CCU设备依据最小的所述发送周期发送所述第二数据包给所述CCU。

优选地，所述预设配置表包括自身的ID、自身IP地址以及目的IP地址，所述第一数据包携带有所述ID，所述第二数据包存有所述第一数据包携带的所述ID和所述第一数据包中的数据。

优选地，所述CCU读取所述第二数据包的过程具体包括：

所述CCU接收到所述第二数据包后，根据所述ID读取所述ID对应的数据；

当所述ID为0则结束数据读取；

当读取字节小于所述ID对应的数据长度时结束数据读取。

优选地，在一个所述辅CCU设备的发送周期里，所述第二数据包内整合的数据达到所述最大阈值后，将未整合的其余第一数据包整合到另外生成的第二数据包内，直到所有所述未整合的其余第一数据包整合完成。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种列车CCU中央控制单元负荷分担的系统，包括：

CCU，用于接收辅CCU设备发送的第二数据包；

通信设备，用于依据自身的预设配置表发送第一数据包给所述辅CCU设备；

所述辅CCU设备，用于将接收的各个所述第一数据包整合为第二数据包；依据所述预设配置表将所述第二数据包发送给所述CCU；

转换部件，用于分别连接所述CCU、所述通信设备以及所述辅CCU设备。

优选地，所述预设配置表包括自身的ID、自身IP地址以及目的IP地址，所述第一数据包携带有所述ID，所述第二数据包存有所述第一数据包携带的所述ID和所述第一数据包中的数据，所述CCU具体包括：

第一读取子单元，用于所述CCU接收到所述第二数据包后，根据所述ID读取所述ID对应的数据；

第二读取子单元，用于当所述ID为0则结束数据读取；

第三读取子单元，用于当读取字节小于所述ID对应的数据长度时结束数据读取。

本发明提供了一种列车CCU中央控制单元负荷分担的方法及系统，在列车通信网络中设置辅CCU设备，辅CCU设备接收各个通信设备依据自身的预设配置表发送的第一数据包；辅CCU设备将接收的各个第一数据包整合为第二数据包；辅CCU设备将第二数据包发送给CCU。本发明可以将CCU需要接收的若干个数据包整合为一个数据包，使得CCU接收到的数据包的数量会有明显的降低。例如，CCU每秒的发包数：50*3+25*2＝200，辅CCU设备将接收到的全部数据包整合为一个数据包后CCU每秒的收包数：50*1＝50，因此CCU每秒所需要收发的数据流为250pps，通信负荷降低了(400-250)/400*100％＝37.5％，因此利用本发明可降低CCU的通信压力，减小了CCU整体的通信负荷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是在现有技术中的一种列车通信网络拓扑图；

图2是本发明提供的一种列车CCU中央控制单元负荷分担的方法的流程图；

图3是本发明提供的一种列车CCU中央控制单元负荷分担的系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种列车CCU中央控制单元负荷分担的方法及系统，以减少CCU每秒需要收发的数据流，降低CCU的通信压力，减小CCU整体的通信负荷。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种列车CCU中央控制单元负荷分担的方法，基于列车通信网络，如图2所示，图2是本发明提供的一种列车CCU中央控制单元负荷分担的方法的流程图。列车通信网络中设置辅CCU设备4，辅CCU设备4通过转换部件2分别连接CCU 1以及若干个通信设备3，该方法包括：

步骤101：辅CCU设备4接收各个通信设备3依据自身的预设配置表发送的第一数据包；

在列车通信网络中增加一个辅CCU设备4，如图3所示，图3是本发明提供的一种列车通信网络拓扑图，在CCU 1、辅CCU设备4以及各个通信设备3中，均有一个预设配置表，各个预设配置表分别包括自身设备的发送周期，CCU 1按照自身的发送周期只发送数据给通信设备3，不直接接收通信设备3发出的数据，各个通信设备3按照各自的发送周期只发送数据给辅CCU设备4。

步骤102：辅CCU设备4将接收的各个第一数据包整合为第二数据包；

作为优选地，辅CCU设备4分别接收来自各个通信设备3的若干个第一数据包，将若干个第一数据包整合为一个第二数据包，这里每个第一数据包的长度与第二数据包的长度均不超过预设最大阈值，例如，最大阈值为1472字节。当然，本发明不限定最大阈值的具体数值。

可以理解的是，以太网链路层会对上层的IP包做大小限制，最大的IP数据包为1500字节，IP层在接收到数据包后会进行相关处理，当数据包为1472字节或者以下，不进行分包，当数据包大小超过1472字节，则将数据包进行分包处理。本发明实施例给每个第一数据包的长度与第二数据包的长度设定一个最大阈值，尽可能避免了分包的情况。

作为优选的，在一个辅CCU设备的发送周期里，第二数据包内整合的数据达到最大阈值后，将未整合的其余第一数据包整合到另外生成的第二数据包内，直到所有未整合的其余第一数据包整合完成。这种情况下，辅CCU设备4将第一数据包整合得到多个第二数据包，并且所有的第二数据包在同一个发送周期里发送给CCU。

可以理解的是，第一数据包中包含的数据长度通常较小，在数据传输的时候并没有占满预留的带宽，带宽有一大部分都处在空闲状态，通过对第一数据包进行整合，在有效降低CCU 1负荷的基础上也能充分利用网络带宽，提高带宽的利用率。

步骤103：辅CCU设备4将第二数据包发送给CCU 1进行读取。

作为优选的，辅CCU设备4依据最小的发送周期发送第二数据包给CCU 1。

可以理解的是，辅CCU设备4接收到依据不同发送周期发送的第一数据包，将第一数据包整合成第二数据包，选择最小的发送周期发送第二数据包给CCU 1，通过这种方式可以尽量地将数据包发送出去，避免了数据包堆积过多或者因为数据包堆积过多而造成数据包丢失的情况，保证了数据包的传输。

作为优选的，预设配置表包括自身的ID、自身IP地址以及目的IP地址，第一数据包携带有ID，第二数据包存有第一数据包携带的ID和第一数据包中的数据。

其中，CCU 1读取第二数据包的过程具体包括：

CCU 1接收到第二数据包后，根据ID读取ID对应的数据；

当ID为0则结束数据读取；

当读取字节小于ID对应的数据长度时结束数据读取。

其中，第二数据包数据区的前两个字节为第一个ID，后续字段为第一个ID对应的数据，第一个ID对应的数据的后续字段为第二个ID，以此类推，依次提取其他ID的数据部分。一个ID可以唯一确定自身IP地址以及目的IP地址。

需要说明的是，第二数据包内整合的数据达到最大阈值后，将该ID清零(或者保留)并将第二数据包剩余长度数据清零，将其真实数据(包含ID)放到第二个第二数据包的第一个位置，因此读取数据时，ID为0或者读取字节小于该ID对应的数据长度结束读取数据。

可以理解的是，通过给第一数据包设置相应的ID，可以使得CCU 1知道读取到的各个数据都是从哪一个通信设备3发出的。

本发明提供了一种列车CCU中央控制单元负荷分担的方法，基于列车通信网络，列车通信网络中设置辅CCU设备，辅CCU设备接收各个通信设备依据自身的预设配置表发送的第一数据包；辅CCU设备将接收的各个第一数据包整合为第二数据包；辅CCU设备将第二数据包发送给CCU。本发明可以将CCU需要接收的若干个数据包整合为一个数据包，使得CCU接收到的数据包的数量会有明显的降低。例如，CCU每秒的发包数：50*3+25*2＝200，辅CCU设备将接收到的全部数据包整合为一个数据包后CCU每秒的收包数：50*1＝50，因此CCU每秒所需要收发的数据流为250pps，通信负荷降低了(400-250)/400*100％＝37.5％，因此利用本发明可降低CCU的通信压力，减小了CCU整体的通信负荷。

本发明还提供一种列车CCU中央控制单元负荷分担的系统。参见图3所示，图3是本发明提供的一种列车CCU中央控制单元负荷分担的系统的结构示意图。该系统包括：

CCU 1，用于接收辅CCU设备4发送的第二数据包；

通信设备3，用于依据自身的预设配置表发送第一数据包给辅CCU设备4；

辅CCU设备4，用于将接收的各个第一数据包整合为第二数据包；

依据预设配置表将第二数据包发送给CCU 1；

转换部件2，用于分别连接CCU 1、通信设备3以及辅CCU设备4。

作为优选的，预设配置表包括自身的ID、自身IP地址以及目的IP地址，第一数据包携带有ID，第二数据包存有第一数据包携带的ID和第一数据包中的数据，CCU 1具体包括：

第一读取子单元，用于CCU 1接收到第二数据包后，根据ID读取ID对应的数据；

第二读取子单元，用于当ID为0则结束数据读取；

第三读取子单元，用于当读取字节小于ID对应的数据长度时结束数据读取。

本发明提供了一种列车CCU中央控制单元负荷分担的系统，基于列车通信网络，列车通信网络中设置辅CCU设备，辅CCU设备接收各个通信设备依据自身的预设配置表发送的第一数据包；辅CCU设备将接收的各个第一数据包整合为第二数据包；辅CCU设备将第二数据包发送给CCU。本发明可以将CCU需要接收的若干个数据包整合为一个数据包，使得CCU接收到的数据包的数量会有明显的降低。例如，CCU每秒的发包数：50*3+25*2＝200，辅CCU设备将接收到的全部数据包整合为一个数据包后CCU每秒的收包数：50*1＝50，因此CCU每秒所需要收发的数据流为250pps，通信负荷降低了(400-250)/400*100％＝37.5％，因此利用本发明可降低CCU的通信压力，减小了CCU整体的通信负荷。

以上对本发明所提供的一种列车CCU中央控制单元负荷分担的方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种列车CCU中央控制单元负荷分担的方法，基于列车通信网络，其特征在于，所述列车通信网络中设置有辅CCU设备，所述辅CCU设备通过转换部件分别连接CCU以及若干个通信设备，所述方法包括：

所述辅CCU设备接收各个所述通信设备依据自身的预设配置表发送的第一数据包；

所述辅CCU设备将接收的各个所述第一数据包整合为第二数据包；

所述辅CCU设备将所述第二数据包发送给所述CCU进行读取。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述第一数据包的长度与所述第二数据包的长度均不超过预设最大阈值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，各个所述预设配置表分别包括相应的发送周期，所述方法包括：

所述辅CCU设备依据最小的所述发送周期发送所述第二数据包给所述CCU。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设配置表包括自身的ID、自身IP地址以及目的IP地址，所述第一数据包携带有所述ID，所述第二数据包存有所述第一数据包携带的所述ID和所述第一数据包中的数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述CCU读取所述第二数据包的过程具体包括：

所述CCU接收到所述第二数据包后，根据所述ID读取所述ID对应的数据；

当所述ID为0则结束数据读取；

当读取字节小于所述ID对应的数据长度时结束数据读取。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在一个所述辅CCU设备的发送周期里，所述第二数据包内整合的数据达到所述最大阈值后，将未整合的其余第一数据包整合到另外生成的第二数据包内，直到所有所述未整合的其余第一数据包整合完成。

7.一种列车CCU中央控制单元负荷分担的系统，基于列车通信网络，其特征在于，包括：

CCU，用于接收辅CCU设备发送的第二数据包；

通信设备，用于依据自身的预设配置表发送第一数据包给所述辅CCU设备；

所述辅CCU设备，用于将接收的各个所述第一数据包整合为第二数据包；依据所述预设配置表将所述第二数据包发送给所述CCU；

转换部件，用于分别连接所述CCU、所述通信设备以及所述辅CCU设备。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述预设配置表包括自身的ID、自身IP地址以及目的IP地址，所述第一数据包携带有所述ID，所述第二数据包存有所述第一数据包携带的所述ID和所述第一数据包中的数据，所述CCU具体包括：

第一读取子单元，用于所述CCU接收到所述第二数据包后，根据所述ID读取所述ID对应的数据；

第二读取子单元，用于当所述ID为0则结束数据读取；

第三读取子单元，用于当读取字节小于所述ID对应的数据长度时结束数据读取。