CN109861848A - 一种基于数据总线的轨道交通网络构建方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数据总线的轨道交通网络构建方法及系统。所述网络构建方法包括如下步骤：子网Net向总网发送注册请求；总网对子网Net的注册信息进行核对；若核对成功，则所述子网Net连入总网；若核对失败，则所述子网Net终止发送注册请求。所述系统包括多个子网Net；所述子网Net包括一个子网Net的网络路由器Net Router和多个应用App。本发明通过子网Net的网络路由器Net Router的子网Net注册数据转发管理模块功能机制和应用App注册数据转发管理模块功能机制，将点对点通信、订阅发布机制与组播、多播相结合，可以有效满足轨道交通多级信息系统；并且由于各应用App之间是松耦合，开发和升级都是独立的，不依赖于其他应用App。

Description

一种基于数据总线的轨道交通网络构建方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机技术，尤其涉及一种基于数据总线的轨道交通网络构建方法及系统。

背景技术

总线技术是在消息的传输过程中将消息从它的源中继到它的目标时充当中间人，主要目的是提供路由并保证消息的传递。

现有总线技术采用异步通信模式，客户和服务对象生命周期松耦合，支持点对点或订阅发布机制，但都是单连接机制，无法适应双网分离冗余的环境，即如果不设置网卡绑定的话，单网出现故障，通信即中断了。故无法满足轨道交通多级信息系统。

发明内容

为了满足轨道交通多级信息系统的需要，本发明提供一种基于数据总线的轨道交通网络构建方法和系统，所述网络构建方法包括如下步骤：

子网Net向总网发送注册请求；

总网对子网Net的注册信息进行核对；

若核对成功，则所述子网Net连入总网；

若核对失败，则所述子网Net终止发送注册请求。

进一步地，所述子网Net包括一个或多个应用App，所述子网Net向总网发送注册请求，即所述应用App向总网发送注册请求；所述子网Net的注册信息包括：所述应用App的双网ID号、收发数据计数和所述应用App局站地址。

进一步地，所述子网Net连入总网后，所述子网Net中的一个或多个应用App和所述总网中的一个或多个应用App实现网路连接，即子网Net中的一个或多个应用App和所述总网中的一个或多个应用App之间实现数据传输，具体的数据传输步骤为：

步骤一：所述子网Net中的所述应用App向子网Net的网络路由器Net Router发送消息；

步骤二：所述子网Net的网络路由器Net Router对所述消息加读写锁处理；

步骤三：所述总网的网络路由器Net Router查看所述子网Net中的所述应用App是否访问过所述总网中的所述应用App；

步骤四：若未访问过，则所述子网Net的网络路由器Net Router对所述总网中的所述应用App，进行消息核对；

步骤五：如果核对成功，则将所述消息发送至所述总网中的所述应用App。

进一步地，若已访问过，则对已加读写锁处理的所述消息进行解锁处理，进程结束。

进一步地，所述消息核对的内容包括：所述消息中的目的地址、所述总网中的多个所述应用App的注册地址和数据类型。

进一步地，在所述步骤五中，所述消息发送至所述总网中的所述应用App，并返回上述步骤三，继续进行。

进一步地，在所述步骤四中，如果核对失败，则返回上述步骤三，继续进行。

本发明还提供一种基于数据总线的轨道交通系统，所述系统包括多个子网Net；

所述子网Net包括一个子网Net的网络路由器Net Router和多个应用App；

同一所述子网Net中的多个所述应用App相同，且同一所述子网Net的网络路由器Net Router和多个所述应用App实现网络连接，实现了同一所述子网Net中多个所述App之间的网络连接，以及同一数据处理传输功能；

多个所述子网Net之间通过多个所述子网Net的网络路由器Net Router实现网络连接，实现了不同所述子网Net中多个所述App之间的网络连接，以及不同数据处理传输功能。

进一步地，所述子网Net的所述网络路由器Net Router均设置有统一的网络接口，且所述子网Net的所述网络路由器Net Router及其网络连接关系构成总网的网络路由器Net Router。

进一步地，所述子网Net的网络路由器Net Router包括子网Net注册数据转发管理模块和应用App注册数据转发管理模块。

本发明通过子网Net的网络路由器Net Router的子网Net注册数据转发管理模块功能机制和应用App注册数据转发管理模块功能机制，将点对点通信、订阅发布机制与组播、多播相结合，可以有效满足轨道交通多级信息系统；并且由于各应用App之间是松耦合，开发和升级都是独立的，不依赖于其他应用App，故系统适应双网分离冗余环境，在不做网卡负载均衡的情况下，保障双网冗余。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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示出了根据本发明的数据总线的总体结构示意图；

图2示出了根据本发明的数据转发的逻辑结构的结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的网络路由器Net Router Client注册信息交互流程图；

图4示出了根据本发明实施例的数据转发的流程示意图。

具体实施方式

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、完整地说明，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。

图1示出的根据本发明的数据总线的总体结构示意图。如图1所示，数据总线的总体架构即总网，总网是由多个子网Net相互连接构成，子网Net能够实现下游物理网络的功能，本发明实施例以四个为例进行示例性说明。Net 1、Net 2、Net 3和Net N代表4个子网Net，上述子网Net中均设有网络路由器Net Router和若干个应用App，具体的，网络路由器Net Router为软件定义的路由器，应用App为轨道交通数据管理相关的应用软件。此处以子网Net 3为例进行实例说明，子网Net 3内设有一个上述的网络路由器Net Router和M个应用App，子网Net 3中的M个应用App均和子网Net 3的网络路由器Net Router实现网络连接，进而实现了子网Net 3中的M个应用App之间的网络连接，从而保证总网中的任何一个应用App能够将数据传递给总网中任意的另外的一个应用App，其中，M≥1；如图所示，4个子网Net内均设有网络路由器Net Router，4个子网Net的网络路由器Net Router能够实现真实网络中的实体路由器功能，4个子网Net的网络路由器Net Router之间实现网络连接构成总网的网络路由器Net Router，从而使4个子网Net连接构成总网，综上，子网Net的网络路由器Net Router不仅负责网络间的数据传输的管理，也负责该子网Net内部的数据传输的管理。这就实现了数据的一对一传输、数据的一对多传输和一个数据对一个网络域的传输。同时又与真实的路由器不同的是，子网的网络路由器Net Router不仅能够传递数据，又通过保存每个应用App的注册信息，最终能够实现数据的注册转发等功能。

如上所述，每个子网Net的网络路由器Net Router既负责网络间的数据传输的管理，也负责子网Net数据传输的管理。所以在逻辑上每个子网Net的网络路由器Net Router有两个管理模块。一个管理模块中存储着子网Net间的注册转发数据，即子网Net注册数据转发管理模块，另一个管理模块中存储着子网Net中不同应用App的注册转发数据，即应用App注册数据转发管理模块。图2中以应用App1和总网中的Net n和Net n+1两个子网Net为例进行实例说明。应用App1为子网Net n中的一个应用App。应用App1向子网Net n的网络路由器Net Router发送一份数据，子网Net n的网络路由器Net Router对子网Net n中除应用App1外的其他应用App的注册地址信息Subnet Register Forward info进行核对，若该子网Net n的其他应用App中存在注册地址信息Subnet Register Forward info和数据转发的目的地址信息相同的应用App，子网Net n的网络路由器Net Router则将应用App1发送的数据转发至匹配成功的应用App，即实现了应用App注册数据转发管理模块功能；具体的，注册地址信息Subnet Register Forward info由局码、单位类型、单位码、设备类型、设备码组成，通信协议中转发层会对地址进行匹配来实现点对点传输、组播传输及订阅发布传输。如果目的地址只有一个且指向明确，则在对注册信息进行核对的情况下进行点对点传输，如果目的地址有多个且指向明确，则在对注册信息进行核对的情况下进行多播传输，如果目的地址只有一个且只明确到单位码，则在对注册信息进行核对的情况下对此单位码下所有设备进行组播传输，如果没有目的地址，则对所有连接的注册信息进行核对，进行订阅发布传输。如图2所示，应用App1将数据发送至子网Net n的网络路由器Net Router的同时，子网Net n的网络路由器Net Router对应用App1的注册信息Subnet Register Forward info进行提取，并对总网中其他子网Net的注册信息Net Register Forward info进行比对匹配，查看总网中是否有与子网Net n的注册信息匹配的其他子网Net，具体的，匹配信息由类型码和状态码组成，具体功能由Net Router中的匹配模块实现，通过哈希映射、读写锁等机制保证了匹配的迅速和安全。此处以子网Net n+1符合匹配要求为例，子网Net n的网络路由器Net Router将上述应用App1发送的数据和应用App1的注册信息Subnet RegisterForward info一同转发至子网Net n+1的网络路由器Net Router，即实现了子网Net注册数据转发管理模块功能。子网Net n+1的网络路由器Net Router读取应用App1发送的数据和应用App1的注册信息Subnet Register Forward info，子网Net n+1的网络路由器NetRouter对子网Net n+1中的所有应用App的注册地址信息Subnet Register Forward info进行核对，若该子网Net n+1的中存在注册地址信息Subnet Register Forward info和数据转发的目的地址信息相同的应用App，子网Net n+1的网络路由器Net Router则将该数据转发至相应的应用App。当子网Net n内的应用App1成功发送至子网Net n+1内的应用App，即子网Net n内的应用App1和子网Net n+1内的应用App实现通信连接，子网Net n+1内的应用App亦可向子网Net n内的应用App1发送相关数据。若子网Net n+1不符合匹配要求，则子网Net n的网络路由器Net Router不会向子网Net n+1的网络路由器Net Router转发数据。

综上所述，数据总线实现基于消息的软件通信总线功能。应用按照数据总线规定的方式定义消息。首先，数据总线软件提供消息的打包解包，寻址，发送等功能；其次，可以根据配置，向一个或者多个节点发送消息，即实现了网络路由器Net Router的子网Net注册数据转发管理模块和应用App注册数据转发管理模块的功能。同时通信总线支持发布-订阅形式的消息发送机制，屏蔽底层网络发送的细节，提供统一的发送接口函数。总线软件可以比拟为统一的软总线，而用户程序比拟为插入到软总线上的节点，互相之间可以通信，即子网Net n内的应用App和子网Net n+1内的匹配完成的应用App之间可以进行通信，而且子网Net n内的应用App和子网Net n+1内的应用App是松耦合，其开发和升级都是独立的，互不干扰。

示例性的，图3示出的根据本发明实施例的Net Router Client注册信息交互流程图，图3中Net Router Client为申请注册连入总网的子网Net，此处以子网Net1和Net2为例，对子网Net Router Client的两种注册结果进行说明。

子网Net1连入总网前，子网Net1的网络路由器Net Router向总网的网络路由器Net Router发送连接请求，总网的网络路由器Net Router接收连接请求，并为子网Net1分配一个ID号，总网的网络路由器Net Router向子网Net1发送缓存器信息REGESTER，其中包含有分配给子网Net1的ID号，子网Net1的网络路由器Net Router向总网的网络路由器NetRouter发送注册信息REGISTER，子网Net1的注册信息REGISTER中包括子网Net1的双网ID号、收发数据计数、子网Net1的局站地址和其他注册信息，总网的网络路由器Net Router接收到子网Net1的注册信息REGISTER后，为子网Net1建立相应的数据结构，该数据结构对子网Net1的注册信息REGISTER中的子网Net1的双网ID号、收发数据计数、子网Net1的局站地址和其他注册信息等数据信息进行分类存储，总网的网络路由器Net Router对子网Net1的注册信息REGISTER进行检验，判断子网Net1是否符合总网的网络路由器Net Router的入网要求，上述检验内容包括子网Net1是否已经超出总网的网络路由器Net Router所能够容纳的连接上限、子网Net1的局站地址是否匹配总网网络路由器Net Router的局站地址等，此处以子网Net1符合总网的网络路由器Net Router的入网要求为例，总网的网络路由器NetRouter向子网Net1的网络路由器Net Router发送注册成功信息ACK_REGISTER_ALLOW，子网Net1和总网实现通信功能。

子网Net2连入总网前，子网Net2的网络路由器Net Router向总网的网络路由器Net Router发送连接请求，总网的网络路由器Net Router接收连接请求，并为子网Net2分配一个ID号，总网的网络路由器Net Router向子网Net2发送缓存器信息REGESTER，其中包含有分配给子网Net2的ID号，子网Net2的网络路由器Net Router向总网的网络路由器NetRouter发送注册信息REGISTER，子网Net2的注册信息REGISTER中包括子网Net2的双网ID号、收发数据计数、子网Net2的局站地址和其他注册信息，总网的网络路由器Net Router接收到子网Net2的注册信息REGISTER后，为子网Net2建立相应的数据结构，该数据结构对子网Net2的注册信息REGISTER中的子网Net2的双网ID号、收发数据计数、子网Net2的局站地址和其他注册信息等数据信息进行分类存储，总网的网络路由器Net Router对子网Net2的注册信息REGISTER进行检验，判断子网Net2是否符合总网的网络路由器Net Router的入网要求，上述检验内容包括子网Net2是否已经超出总网的网络路由器Net Router所能够容纳的连接上限、子网Net2的局站地址是否匹配总网网络路由器Net Router的局站地址等，此处以子网Net2不符合总网的网络路由器Net Router的入网要求为例，总网的网络路由器Net Router向子网Net2的网络路由器Net Router发送注册失败信息ACK_REGISTER_REJECT，子网Net2的网络路由器Net Router将不符合总网的网络路由器Net Router的入网要求的原因打印到子网Net2的日志中，并退出连接请求。

在子网Net成功注册连接入总网中后，该子网Net的应用App即可与总网中的匹配的其它应用App进行数据转发，转发服务是数据总线技术的关键功能，总网通过对转发数据与总网内的应用App的注册信息进行比对，来决定是否向对应的应用App转发数据。上述应用App注册信息的内容包括其期望的源数据地址和数据类型。示例性的，如图4示出了根据本发明实施例的数据转发的流程示意图，应用App发送消息，总网的网络路由器Net Router对此消息进行加读写锁处理(对此消息的加读写锁处理是由该应用App对应的子网Net的网络路由器Net Router实施，而子网Net的网络路由器Net Router是总网的网络路由器NetRouter的一部分，如上所述，总网内的相互匹配的子网Net的网络路由器Net Router之间可以相互转发消息)，总网的网络路由器Net Router对总网内所有的应用App进行查看，查看是否有未访问的应用App的注册信息(此处未访问的应用App是指未与此次发送消息的应用App建立过连接的总网内的其他应用App)，若没有，则总网的网络路由器Net Router对此消息进行解锁处理，进程结束；若有，总网的网络路由器Net Router查看对应的未访问的应用App的注册信息中是否有注册地址信息，或总网的网络路由器Net Router查看发送的消息中是否没有目的地址，若对应的未访问的应用App的注册信息中有注册地址信息或发送的消息中没有目的地址，总网的网络路由器Net Router则将对应的未访问的应用App的注册信息和消息进行比对，确定是否匹配，若匹配，总网的网络路由器Net Router则将此消息发送至匹配的应用App，匹配的应用App将接收到的消息再次发送至上述查看是否有未访问的应用App的注册信息的步骤，重复上述流程，直至结束，若不匹配，总网的网络路由器NetRouter亦将此消息返回至上述查看是否有未访问的应用App的注册信息的步骤，重复上述流程，直至结束。若对应的未访问的应用App的注册信息中没有注册地址信息，总网的网络路由器Net Router则对对应的未访问的应用App的注册信息的除地址信息外的其它信息和消息进行比对匹配，若匹配成功，总网的网络路由器Net Router则将消息发送至对应的未访问的应用App，匹配的应用App将接收到的消息再次发送至上述查看是否有未访问的应用App的注册信息的步骤，重复上述流程，直至结束，若匹配失败，总网的网络路由器NetRouter亦将此消息返回至上述查看是否有未访问的应用App的注册信息的步骤，重复上述流程，直至结束。或若发送的消息中有目的地址，总网的网络路由器Net Router则对消息中的目的地址和总网中的应用App的注册地址信息进行比对匹配，若匹配成功，总网的网络路由器Net Router则将消息发送至对应的未访问的应用App，匹配的应用App将接收到的消息再次发送至上述查看是否有未访问的应用App的注册信息的步骤，重复上述流程，直至结束，若匹配失败，总网的网络路由器Net Router亦将此消息返回至上述查看是否有未访问的应用App的注册信息的步骤，重复上述流程，直至结束。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其特征所在于部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于数据总线的轨道交通网络构建方法，其特征在于：所述网络构建方法包括如下步骤：

子网Net向总网发送注册请求；

总网对子网Net的注册信息进行核对；

若核对成功，则所述子网Net连入总网；

若核对失败，则所述子网Net终止发送注册请求。

2.根据权利要求1中所述的网络构建方法，其特征在于：所述子网Net包括一个或多个应用App，所述子网Net向总网发送注册请求，即所述应用App向总网发送注册请求；所述子网Net的注册信息包括：所述应用App的双网ID号、收发数据计数和所述应用App局站地址。

3.根据权利要求1中所述的网络构建方法，其特征在于：所述子网Net连入总网后，所述子网Net中的一个或多个应用App和所述总网中的一个或多个应用App实现网路连接，即子网Net中的一个或多个应用App和所述总网中的一个或多个应用App之间实现数据传输，具体的数据传输步骤为：

步骤一：所述子网Net中的所述应用App向子网Net的网络路由器Net Router发送消息；

步骤二：所述子网Net的网络路由器Net Router对所述消息加读写锁处理；

步骤三：所述总网的网络路由器Net Router查看所述子网Net中的所述应用App是否访问过所述总网中的所述应用App；

步骤四：若未访问过，则所述子网Net的网络路由器Net Router对所述总网中的所述应用App，进行消息核对；

步骤五：如果核对成功，则将所述消息发送至所述总网中的所述应用App。

4.根据权利要求3中所述的网络构建方法，其特征在于：若已访问过，则对已加读写锁处理的所述消息进行解锁处理，进程结束。

5.根据权利要求3中所述的网络构建方法，其特征在于：所述消息核对的内容包括：所述消息中的目的地址、所述总网中的多个所述应用App的注册地址和数据类型。

6.根据权利要求3中所述的网络构建方法，其特征在于：在所述步骤五中，所述消息发送至所述总网中的所述应用App，并返回上述步骤三，继续进行。

7.根据权利要求3中所述的网络构建方法，其特征在于：在所述步骤四中，如果核对失败，则返回上述步骤三，继续进行。

8.一种基于数据总线的轨道交通系统，其特征在于：所述系统包括多个子网Net；

所述子网Net包括一个子网Net的网络路由器Net Router和多个应用App；

同一所述子网Net中的多个所述应用App相同，且同一所述子网Net的网络路由器NetRouter和多个所述应用App实现网络连接，实现了同一所述子网Net中多个所述App之间的网络连接，以及同一数据处理传输功能；

多个所述子网Net之间通过多个所述子网Net的网络路由器Net Router实现网络连接，实现了不同所述子网Net中多个所述App之间的网络连接，以及不同数据处理传输功能。

9.根据权利要求8中的所述系统，其特征在于：所述子网Net的所述网络路由器NetRouter均设置有统一的网络接口，且所述子网Net的所述网络路由器Net Router及其网络连接关系构成总网的网络路由器Net Router。

10.根据权利要求8-9中的任一所述系统，其特征在于：所述子网Net的网络路由器NetRouter包括子网Net注册数据转发管理模块和应用App注册数据转发管理模块。