CN114430541B - 一种无线通信接口的通信方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线通信接口的通信方法及系统，该方法包括以下步骤：无线通信接口从发送端接收以单字节T原语形式交互的数据包；判断数据包结构中是否存在标志位；若存在，则读取数据包结构中的T原语类型；当T原语类型为数据标识时，对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核；校核完成后，对数据包结构中的校验码进行核验；若核验通过，则无线通信接口向接收端发送所述数据包。本发明通过采用T原语形式进行交互的方式，提高了无线通信接口连接的设备数量，还提高了信息分配效率，能够满足高速率且对高通信质量的要求，同时降低了运营维护成本。

Description

一种无线通信接口的通信方法及系统
技术领域
本发明属于通信领域，特别涉及一种无线通信接口的通信方法及系统。
背景技术
无线通信接口属于无线闭塞中心RBC（Radio Block Center）系统中的一部分，与RBC主机相连，是RBC主机与车载ATP（Automatic Train Protection）之间的接口设备，由专用硬件接口设备和应用软件组成，负责车载ATP与RBC主机之间的数据转发，实现车与地之间的无线通信功能。
在一些通信信息结构中，会采用一系列的原语定义和原语操作函数来进行数据链接，T-CONNECT类型的原语作为原语中的一种，可用于进行消息的传递，T-CONNECT类型的原语简称为T原语。
目前，在CTCS-3级列车运行控制系统中，在实现RBC主机与车载ATP间信息传输时，采用四套通信接口设备与柜内的RBC主机相连，采用通用的GSM-R通信网络接口设备来进行消息数据传输，车载ATP与无线通信接口之间以电路域形式来进行消息数据传输。
但是，这种方案存在如下缺点：1、数据传输速率较低，采用电路域的方式与列车进行通信，在传输过程中产生的故障率较高；2、单套通信接口设备最多只能连接30辆车载设备，限制了单台设备的运行效率；3、当与车载设备连接的数量增加时，通信接口设备的逻辑复杂度会大幅度提高，出故障的可能性增大。
发明内容
针对上述问题，本发明采用的技术方案是：一种无线通信接口的通信方法，所述通信方法包括以下步骤：
无线通信接口从发送端接收以单字节T原语形式交互的数据包；
判断数据包结构中是否存在标志位；
若存在，则读取数据包结构中的T原语类型；
当T原语类型为数据标识时，对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核；
校核完成后，对数据包结构中的校验码进行核验；
若核验通过，则无线通信接口向接收端发送所述数据包。
可选地，所述T原语类型还包括断开标识和连接标识；
当T原语类型为断开标识或连接标识时，无线通信接口向接收端发送所述数据包。
可选地，所述无线通信接口采用以太网接口，并以TCP通信协议进行通信。
可选地，所述数据包结构还包括数据包头、数据包长度、原语参数；
在所述的对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核步骤中，是对数据包中的原语参数的传输连接端点识别符进行校核。
可选地，在所述的对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核中，包括以下步骤：
移除数据包中的标志位、数据包头以及数据包长度；
判断传输连接端点识别符是否处于设定的通信通道的连接范围内；
对传输连接端点识别符进行移位处理，并判断是否与发送端设定的一致；
若一致，则将传输连接端点识别符中的高位进行固定值处理，并获取发送端与无线通信接口的连接数量。
可选地，在所述的无线通信接口向接收端发送所述数据包中，包括以下步骤：
补全数据包的标志位、数据包头以及数据包长度；
将补全后的数据包发送至接收端。
可选地，在所述的对数据包结构中的校验码进行核验中，包括以下步骤：
根据数据包的相应位计算出CRC校验码；
将计算出的校验码与数据包结构中的校验码进行比对。
可选地，无线通信接口连接GPRS-R网络通信设备，以GPRS-R网络为消息媒介进行数据包的交互。
可选地，所述无线通信接口包括主系无线通信接口以及备系无线通信接口，所述通信方法还包括以下步骤：
主系无线通信接口与备系无线通信接口进行数据传输；
在主系无线通信接口故障时，切换至备系无线通信接口进行通信。
可选地，所述通信方法还包括以下步骤：
记录阶段性的日志信息，并发送至维护机设备进行日志记录和维护。
可选地，所述通信方法还包括以下步骤：
对发送端和接收端的参数配置信息进行处理，以保持与发送端和接收端的连接；
对计算机平台接口进行调度处理，实现无线通信接口与计算机平台接口的资源分配和信息传输。
以及，一种无线通信接口的通信系统，所述通信系统包括：
发送端通信模块，用于从发送端接收以单字节T原语形式交互的数据包；
数据包处理模块，用于对数据包进行解析核验，包括：判断数据包结构中是否存在标志位；若存在，则读取数据包结构中的T原语类型；当T原语类型为数据标识时，对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核；校核完成后，对数据包结构中的校验码进行核验；
接收端通信模块，用于向接收端发送所述数据包。
可选地，所述无线通信接口采用以太网接口，并以TCP通信协议进行通信，所述数据包结构还包括数据包头、数据包长度、原语参数；
所述数据包处理模块在对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核时，是对数据包中的原语参数的传输连接端点识别符进行校核。
可选地，所述数据包处理模块在对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核时，包括以下步骤：
移除数据包中的标志位、数据包头以及数据包长度；
判断传输连接端点识别符是否处于设定的通信通道的连接范围内；
对传输连接端点识别符进行移位处理，并判断是否与发送端设定的一致；
若一致，则将传输连接端点识别符中的高位进行固定值处理，并获取发送端与无线通信接口的连接数量。
可选地，所述通信系统还包括功能逻辑处理模块，用于将解析核验后的数据包进行加密处理，并基于TCP通信协议对数据包进行封装处理；所述接收端通信模块接收所述功能逻辑处理模块发送的封装后数据包，并向接收端发送封装后数据包。
可选地，所述通信系统还包括：
主备系数据传输模块，用于主系无线通信接口与备系无线通信接口之间的数据传输。
可选地，所述通信系统还包括：
维护机数据传输模块，用于记录阶段性的日志信息，并发送至维护机设备进行日志记录和维护。
可选地，所述通信系统还包括：
参数配置处理模块，用于对发送端和接收端的参数配置信息进行处理，以保持与发送端和接收端的连接；
主调度模块，用于建立传输通道和保持通信连接，还用于对计算机平台接口进行调度处理，实现无线通信接口与计算机平台接口的资源分配和信息传输。
本发明由于采用上述技术方案，使其具有以下有益效果：通过T原语形式进行交互的方式，提高了无线通信接口连接的设备数量，且提高信息分配效率，能够满足高速率且对高通信质量的要求，同时降低了运营维护成本。通过对传输数据进行安全校验，降低了通信数据错误带来的安全风险。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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示出了根据本发明实施例的无线通信接口通信方法流程图；
图2示出了根据本发明实施例的无线通信接口建立连接与数据传输流程图；
图3示出了根据本发明实施例的无线通信接口处理车载ATP数据示意图；
图4示出了根据本发明实施例的无线通信接口的通信系统逻辑结构图；
图5示出了根据本发明实施例的无线通信接口与RBC主机和车载ATP设备的连接示意图。
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。
无线通信接口和RBC主机之间、无线通信接口和ATP之间具备数据交换并处理的功能。ATP周期性地向无线通信接口发送列车无线信息，其中车-地信息包包括：车地消息标识号、车载设备的标识号、列车位置报告、列车工作模式等级、列车完整性、列车速度和无线通信状态等信息。无线通信接口将这些消息进行解析核验处理，而后组包发送给RBC主机；RBC主机根据从车载ATP接收到的信息包作出反馈，并将地-车信息包发送给无线通信接口，该地-车信息包包括：地车消息标识号、行车许可、条件紧急停车消息和通用会话消息等，无线通信接口对这些消息包进行解析并处理发送给ATP。
本发明实施例的无线通信接口的通信方法，以实现车载ATP和地面RBC主机间的双向信息传输。如图5所示的无线通信接口与RBC主机和车载ATP设备的连接示意图，包括主系通信接口和备系通信接口，每一系无线通信接口提供双以太网接口，与RBC主机的主备系之间均建立双通道连接，能够保证通信的可靠性。每一系无线通信接口提供单以太网接口，穿过内部局域网中的防火墙，连接到GPRS-R网络通信设备，以GPRS-R网络为消息媒介，与车载端网络通信设备进行消息包交互，车载ATP设备根据消息包类型进行反馈。
当车载ATP向RBC主机发送车-地信息包时，即发送端为车载ATP，接收端为RBC主机，如图1（1）所示的无线通信接口通信方法流程图，所述通信方法包括以下步骤：
S11：无线通信接口从车载ATP接收包含车-地信息包的数据包。
在车地通信消息结构中，应用层、安全层与传输层之间可通过单字节的T原语，并采用数据包形式来交互信息。本发明中的T原语可包括连接指示T-CONNECT.indication、连接响应T-CONNECT.response、数据指示T-DATA.indication、数据请求T-DATA.request、断开连接T-DISCONNECT.indication等中的一种或多种类型。无线通信接口应用程序与RSSP-II铁路信号安全通信协议之间通过设定原语类型来执行相应的操作及传递数据。
其中，无线通信接口从车载ATP或RBC主机收到的数据包的结构包括依次设置的：标志位、数据包头、数据包长度、T原语类型、原语参数、校验码和标志位。
S12：判断数据包中是否存在标志位，在本实施例中，检查数据包中是否存在0x7e。
若存在，则执行步骤S13。
S13：读取数据包结构中的T原语类型。
若T原语类型为断开标识，则给RBC主机发送断开连接请求，如图3所示的无线通信接口处理车载ATP数据示意图，若车载ATP给无线通信接口发送的信息包中含0x38原语类型，则无线通信接口将带有0x38原语类型的信息包发送给RBC主机，以表明车载端发起断开连接指示；
若T原语类型为连接标识，则给RBC主机发送建立连接指示。如图2所示的无线通信接口建立连接与数据传输流程图，若车载ATP给无线通信接口发送的信息包中含0x32原语类型，则无线通信接口将带有0x32原语类型的信息包发送给RBC主机，以表明车载端发起建立连接指示；
待车载设备与RBC主机建立连接后，若读取到的T原语类型为数据标识（数据标识包括数据指示T-DATA.indication和数据请求T-DATA.request），则执行步骤S14。
S14：对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核；
参阅图2，若车载ATP给无线通信接口发送的信息包中含0x36原语类型，则无线通信接口将带有0x36原语类型的数据包发送给RBC主机，以表明车载端发起数据传输指示；原语参数指车载ATP与RBC之间交互的应用数据，包括RBC主机与车载ATP的标识号，以及IP地址、列车位置报告、列车工作模式等级等报文数据。
具体的，对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核包括以下步骤：
S141：首先移除数据包中包头和包尾处的0x7e，以及数据包头和数据包长度，而后校核方法如下：
S142：对原语参数中的传输连接端点识别符（Tcepid）进行校核，在本实施例中，无线通信接口采用单以太网接口，连接到GPRS-R网络通信设备，以太网接口采用TCP通信方式，按照字节编号，且发送的连接序号为32位（即上述Tcepid，理论上此连接数量为2^32，但本实施例考虑到操作系统、设备资源、安全可靠性等因素，将连接数量限定为60，为原C3列控系统接口连接车载ATP数量的2倍）；将接收到的32位的Tcepid与0x000000FF进行与运算，取有用的后8位，并对其进行判断：
若数值小于1或大于TCP通道的最大连接数量60，则将此故障导向安全侧处理；
若与运算后的值在1到60之间，则执行步骤S143。
S143：判断Tcepid右移24位后的值是否与车载端设定的一致（为0x10）。
若一致则与0x10010000进行或运算，将高16位设置为固定值（在C4列控系统中统一将无线通信接口的连接标识符高16位置为0x1001），并将Tcepid与0x0000FFFF进行与操作，获取与车载ATP的连接数量，以便于车载ATP和RBC主机的连接数量识别，并执行步骤S15；
若不一致则发出报警，以防止Tcepid出现越界和异常，从而有效保持车载与RBC主机连接的稳定。
S15：校核完成后，对数据包结构中的校验码进行核验。
在本实施例中，根据接收到的尾端标志位0x7e的前16位数值计算出CRC校验码，并与数据包中自带的校验码进行核验比较：
若不相同，则丢弃整个数据包，并通过相应原语向发送方报告，以此来核对数据在传输过程中是否被更改或传输错误；
若相同，则执行步骤S16。
S16：补全包头和包长度，以及包头和包尾处的标志位0x7e，并将此完整的数据包发送给RBC主机。
当RBC主机向车载ATP发送地-车信息包时，即发送端为RBC主机，接收端为车载ATP，如图1（2）所示的无线通信接口通信方法流程图，所述通信方法包括以下步骤：
S21：无线通信接口从RBC主机接收到数据包时，首先检查信息包中是否存在标志位0x7e，若存在，则读取信息包中的T原语类型，若判断T原语类型为断开标识，则给车载ATP发送断开连接请求；若判断T原语类型为连接标识，则给车载ATP发送连接响应指示。参阅图2，若RBC主机给无线通信接口发送的信息包中含0x33原语类型，则无线通信接口将带有0x33原语类型的信息包发送给车载ATP，以表明RBC主机已收到车载端的建立连接指示（0x32），从而发送连接响应。
S22：待RBC主机与车载ATP建立连接后，若无线通信接口从RBC主机接收到的数据包中的T原语类型为数据标识，则对数据包进行核验处理后，给车载ATP发送数据传输请求，参阅图2，若RBC主机给无线通信接口发送的信息包中含0x35原语类型，则无线通信接口将带有0x35原语类型的信息包发送给车载ATP，以表明RBC主机发起数据传输请求；对数据包的核验处理流程：首先移除包头和包尾的0x7e，以及包头和包长度，而后对消息包中的传输连接端点识别符（Tcepid）进行校核，校核方法同上述车载ATP向RBC主机发送车-地信息包中的对应步骤。
S23：采取上述车载ATP向RBC主机发送车-地信息包中同样的方法对校验码进行核验，之后，补全包头和包长度，以及包头和包尾处的0x7e，并将此完整的数据包发送给车载ATP，参阅图2，后续车载ATP与RBC主机之间采用同样的T原语数据类型进行数据传输，直至车载ATP给RBC主机发送T原语断开连接类型，断开两者的安全连接。
通过上述方法中步骤的来实现安全数据的双向传输。
进一步的，本发明实施例的无线通信接口的通信方法，还包括以下步骤：
S31：主系无线通信接口与备系无线通信接口进行数据传输；
S32：在主系无线通信接口故障时，切换至备系无线通信接口进行通信。
S41：对发送端和接收端的参数配置信息进行处理，以保持与发送端和接收端的连接；
S42：对计算机平台接口进行调度处理，实现无线通信接口与计算机平台接口的资源分配和信息传输。
S51：记录阶段性的日志信息，并发送至维护机设备进行日志记录和维护。
本发明实施例的无线通信接口的通信系统，采用模块化设计原则，按功能分为发送端通信模块、数据包处理模块、接收端通信模块、参数配置处理模块、主调度模块、功能逻辑处理模块、平台接口处理模块、维护机数据传输模块、时钟同步模块以及主备系数据传输模块。对应的，在本实施例中，如图4所示的无线通信接口的通信系统逻辑结构图，发送端通信模块和接收端通信模块即本实施例中的RBC主机传输模块和车载ATP通信模块，其中，
参数配置处理模块用于对RBC主机和车载ATP的参数配置信息进行处理，该参数配置信息包括RBC主机的标识号和IP地址以及车载ATP的标识号和IP地址等，用于无线通信接口与RBC主机和车载ATP保持连接。
主调度模块用于对RBC主机建立传输通道，还与车载ATP保持通信连接，同时对计算机平台接口进行调度处理，用于无线通信接口与计算机平台接口的资源分配与信息传输，该模块周期性的循环进行。
RBC主机传输模块用于从RBC主机接收数据包。
车载ATP通信模块用于从车载ATP接收数据包。
数据包处理模块，用于对数据包进行解析核验，包括：判断数据包结构中是否存在标志位；若存在，则读取数据包结构中的T原语类型；当T原语类型为数据标识时，对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核；校核完成后，对数据包结构中的校验码进行核验。具体如上述本发明无线通信接口的通信方法的实施例对应步骤所述，在此不再赘述。
功能逻辑处理模块用于将解析后的数据包进行加密处理，并基于RSSP-II铁路信号安全通信协议和以太网TCP通信协议对消息进行封装处理，而后发送给传输层及通信底层。
主备系数据传输模块用于主系无线通信接口和备系无线通信接口之间的数据传输，便于当无线通信接口的主系发生故障时，备系无线通信接口能够快速切系处理，以保持车地之间的正常通信。
平台接口处理模块用于将封装后的消息包传送给平台底层。
维护机数据传输模块用于记录阶段性的日志信息，并将其发送给维护机设备，便于日志的记录和进一步维护。
时钟同步模块用于和RBC主机之间保持时间的一致，便于日志的分析。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (18)

1.一种无线通信接口的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括以下步骤：
无线通信接口从发送端接收以单字节T原语形式交互的数据包；
判断数据包结构中是否存在标志位；
若存在，则读取数据包结构中的T原语类型；
当T原语类型为数据标识时，对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核；
校核完成后，对数据包结构中的校验码进行核验；
若核验通过，则无线通信接口向接收端发送所述数据包。
2.如权利要求1所述的无线通信接口的通信方法，其特征在于，所述T原语类型还包括断开标识和连接标识；
当T原语类型为断开标识或连接标识时，无线通信接口向接收端发送所述数据包。
3.如权利要求1所述的无线通信接口的通信方法，其特征在于，所述无线通信接口采用以太网接口，并以TCP通信协议进行通信。
4.如权利要求3所述的无线通信接口的通信方法，其特征在于，所述数据包结构还包括数据包头、数据包长度、原语参数；
在所述的对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核步骤中，是对数据包中的原语参数的传输连接端点识别符进行校核。
5.如权利要求4所述的无线通信接口的通信方法，其特征在于，在所述的对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核中，包括以下步骤：
移除数据包中的标志位、数据包头以及数据包长度；
判断传输连接端点识别符是否处于设定的通信通道的连接范围内；
对传输连接端点识别符进行移位处理，并判断是否与发送端设定的一致；
若一致，则将传输连接端点识别符中的高位进行固定值处理，并获取发送端与无线通信接口的连接数量。
6.如权利要求5所述的无线通信接口的通信方法，其特征在于，在所述的无线通信接口向接收端发送所述数据包中，包括以下步骤：
补全数据包的标志位、数据包头以及数据包长度；
将补全后的数据包发送至接收端。
7.如权利要求1所述的无线通信接口的通信方法，其特征在于，在所述的对数据包结构中的校验码进行核验中，包括以下步骤：
根据数据包的相应位计算出CRC校验码；
将计算出的校验码与数据包结构中的校验码进行比对。
8.如权利要求1所述的无线通信接口的通信方法，其特征在于，无线通信接口连接GPRS-R网络通信设备，以GPRS-R网络为消息媒介进行数据包的交互。
9.如权利要求1至8任一项所述的无线通信接口的通信方法，其特征在于，所述无线通信接口包括主系无线通信接口以及备系无线通信接口，所述通信方法还包括以下步骤：
主系无线通信接口与备系无线通信接口进行数据传输；
在主系无线通信接口故障时，切换至备系无线通信接口进行通信。
10.如权利要求1所述的无线通信接口的通信方法，其特征在于，所述通信方法还包括以下步骤：
记录阶段性的日志信息，并发送至维护机设备进行日志记录和维护。
11.如权利要求1所述的无线通信接口的通信方法，其特征在于，所述通信方法还包括以下步骤：
对发送端和接收端的参数配置信息进行处理，以保持与发送端和接收端的连接；
对计算机平台接口进行调度处理，实现无线通信接口与计算机平台接口的资源分配和信息传输。
12.一种无线通信接口的通信系统，其特征在于，所述通信系统包括：
发送端通信模块，用于从发送端接收以单字节T原语形式交互的数据包；
数据包处理模块，用于对数据包进行解析核验，包括：判断数据包结构中是否存在标志位；若存在，则读取数据包结构中的T原语类型；当T原语类型为数据标识时，对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核；校核完成后，对数据包结构中的校验码进行核验；
接收端通信模块，用于向接收端发送所述数据包。
13.如权利要求12所述的无线通信接口的通信系统，其特征在于，所述无线通信接口采用以太网接口，并以TCP通信协议进行通信，所述数据包结构还包括数据包头、数据包长度、原语参数；
所述数据包处理模块在对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核时，是对数据包中的原语参数的传输连接端点识别符进行校核。
14.如权利要求13所述的无线通信接口的通信系统，其特征在于，所述数据包处理模块在对数据包结构中的传输连接端点识别符进行校核时，包括以下步骤：
移除数据包中的标志位、数据包头以及数据包长度；
判断传输连接端点识别符是否处于设定的通信通道的连接范围内；
对传输连接端点识别符进行移位处理，并判断是否与发送端设定的一致；
若一致，则将传输连接端点识别符中的高位进行固定值处理，并获取发送端与无线通信接口的连接数量。
15.如权利要求14所述的无线通信接口的通信系统，其特征在于，所述通信系统还包括功能逻辑处理模块，用于将解析核验后的数据包进行加密处理，并基于TCP通信协议对数据包进行封装处理；所述接收端通信模块接收所述功能逻辑处理模块发送的封装后数据包，并向接收端发送封装后数据包。
16.如权利要求12至15任一项所述的无线通信接口的通信系统，其特征在于，所述通信系统还包括：
主备系数据传输模块，用于主系无线通信接口与备系无线通信接口之间的数据传输。
17.如权利要求12所述的无线通信接口的通信系统，其特征在于，所述通信系统还包括：
维护机数据传输模块，用于记录阶段性的日志信息，并发送至维护机设备进行日志记录和维护。
18.如权利要求12所述的无线通信接口的通信系统，其特征在于，所述通信系统还包括：
参数配置处理模块，用于对发送端和接收端的参数配置信息进行处理，以保持与发送端和接收端的连接；
主调度模块，用于建立传输通道和保持通信连接，还用于对计算机平台接口进行调度处理，实现无线通信接口与计算机平台接口的资源分配和信息传输。
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