CN115334174B - 一种基于Subset-037协议的多通道匹配方法及通信方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于Subset‑037协议的多通道匹配方法及通信方法，服务器从客户端发送的报文中获取与客户端唯一对应的身份信息，完成通信通道匹配。TCP层在同一个周期内建立起客户端和服务器之间的连接，服务器根据AU1包中的身份标识信息完成各个通道的匹配，TCP层未在同一个周期内建立起客户端和服务器之间的连接，服务器根据校验域MAC值完成各个通道的匹配。本发明降低了组网的要求，单网冗余覆盖和同站址多网冗余覆盖均可，去除了硬件或软件方案的网络状态判断和切换，避免了因为切网可能造成的通信中断和重连问题，完成了异步通道间的动态匹配，利用ALE层中的序列号完成了冗余管理，避免了因需人工配置通道关系而造成的配置错误风险和由此引起的无法链接问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于Subset-037协议的多通道匹配方法及通信方法。
背景技术
在轨道交通中进行必要的车车和车地通信，需要在交互的两个设备之间建立可靠的通信环境。目前，基于Subset-037协议进行的车车和车地通信所采用的几种方法存在下述限制：
1、单网情况下网络需冗余交织覆盖，对组网的要求较高。
2、多网一主多从情况下需采用硬件或软件的方式进行网络状态判断后切网，切网存在通信中断的风险，需重新链接。
3、多网承载相同数据时由于不同网的时延和连接建立进度的差异，无法通过特定的数据包进行匹配操作，需要固定配置冗余关系。
这里的陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于Subset-037协议的多通道匹配方法及通信方法，降低了组网的要求，避免了因为切网可能造成的通信中断和重连问题，避免了因需人工配置通道关系而造成的配置错误风险和由此引起的无法链接问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种基于Subset-037协议的多通道通信方法，包含以下步骤：
客户端通过不同通信通道按照通信周期发送报文；
服务器接收到客户端发送的报文后，从报文中获取与客户端唯一对应的身份信息，完成来自同一客户端的通信通道匹配；
服务器对来自客户端的报文进行通信通道冗余筛选，避免数据重复。
客户端发送的报文中包含连接请求消息，所述连接请求消息采用的数据包为Subset-037协议中的AU1包，所述AU1包中带有客户端的身份标识信息。
TCP层在同一个周期内建立起客户端和服务器之间的连接，服务器先后从不同通信通道收到AU1包，服务器根据AU1包中的身份标识信息完成各个通道的匹配。
对客户端发送的报文进行校验时，计算得到的校验域MAC值与客户端存在唯一对应关系，来自相同客户端的报文计算得到的校验域MAC值相同。
TCP层未在同一个周期内建立起客户端和服务器之间的连接，服务器根据校验域MAC值完成各个通道的匹配。
所述服务器根据校验域MAC值完成各个通道的匹配的方法包含：
服务器存储连续N个周期的已校验通过的MAC值数据，形成N组已校验通过的MAC值数据；
服务器存储连续M个周期的还未匹配的通道的MAC值数据，形成M组未匹配通道的MAC值数据；
服务器将M组未匹配通道的MAC值数据在N组已校验通过的MAC值数据中进行检索匹配，检索到相同的MAC值，则找到了该MAC值对应的客户端。
N的数值为：(网络最长延时时间/通信周期)+2。
M的数值为：(网络最长延时时间/通信周期)+1。
服务器在存储多个周期的MAC值数据时，新一周期的数据覆盖上一周期的数据，数据为移位存储。
服务器根据匹配成功的MAC值获得客户端的身份标识信息，根据客户端的身份标识信息创建一个虚拟AU1包，利用该虚拟AU1包完成通道匹配。
所述虚拟AU1包仅用于Subset-037协议内部通道的匹配操作，不具有原AU1包的其它功能，完成通道匹配后，丢弃该虚拟AU1包。
所述服务器对来自客户端的报文进行通信通道冗余筛选的方法包含：适配及冗余管理层ALE给每个数据包标上序列号，同一个序列号仅保留一个数据包，把来自不同通道的数据包根据序列号排列组合起来。
本发明还提供一种基于Subset-037协议的多通道匹配方法，服务器接收到客户端发送的报文后，从报文中获取与客户端唯一对应的身份信息，完成来自同一客户端的通信通道匹配。
TCP层在同一个周期内建立起客户端和服务器之间的连接，服务器先后从不同通信通道收到AU1包，服务器根据AU1包中的身份标识信息完成各个通道的匹配。
TCP层未在同一个周期内建立起客户端和服务器之间的连接，服务器根据校验域MAC值完成各个通道的匹配。
所述服务器根据校验域MAC值完成各个通道的匹配的方法包含：
服务器存储连续N个周期的已校验通过的MAC值数据，形成N组已校验通过的MAC值数据；
服务器存储连续M个周期的还未匹配的通道的MAC值数据，形成M组未匹配通道的MAC值数据；
服务器将M组未匹配通道的MAC值数据在N组已校验通过的MAC值数据中进行检索匹配，检索到相同的MAC值，则找到了该MAC值对应的客户端。
N的数值为：(网络最长延时时间/通信周期)+2。
M的数值为：(网络最长延时时间/通信周期)+1。
服务器在存储多个周期的MAC值数据时，新一周期的数据覆盖上一周期的数据，数据为移位存储。
服务器根据匹配成功的MAC值获得客户端的身份标识信息，根据客户端的身份标识信息创建一个虚拟AU1包，利用该虚拟AU1包完成通道匹配。
所述虚拟AU1包仅用于Subset-037协议内部通道的匹配操作，不具有原AU1包的其它功能，完成通道匹配后，丢弃该虚拟AU1包。
本发明降低了组网的要求，单网冗余覆盖和同站址多网冗余覆盖均可，去除了硬件或软件方案的网络状态判断和切换，避免了因为切网可能造成的通信中断和重连问题，完成了异步通道间的动态匹配，利用ALE层中的序列号完成了冗余管理，避免了因需人工配置通道关系而造成的配置错误风险和由此引起的无法链接问题。
附图说明
图1是本发明实施例中多通道通信方法的示意图。
图2是本发明提供的一种基于Subset-037协议的多通道通信方法的流程图。
具体实施方式
以下根据图1～图2，具体说明本发明的较佳实施例。
车车和车地通信的信息很多都是关键的状态和控制信息，对于线路的稳定运行具有很重要的安全意义。为了保证通信的可靠性，尽可能减少因为网络问题引起的不必要的重连操作，多网(同站址多网冗余覆盖的方式)承载相同业务信息的冗余方式就成为了综合各种因素下的最佳选择。
本发明针对冗余网络承载相同数据信息(而不是一主多从的情况)但缺失某些通道信息的情况，考虑到车车和车地通信是基于Subset-037协议，结合Subset-037协议的特点，完成通道的配对工作，保证了车车和车地之间链接的可靠性。
所述Subset-037协议包含安全功能模块SFM、通信功能模块CFM(含适配及冗余管理层ALE，TCP层，网络层和数据链接层)，在Subset-037协议中，报文AU1中含有发送方信息，校验域MAC的计算与发送方信息相关。
如图1所示，NET表示一个冗余网络通道，一个客户端同属于一个设备，用4条通道NET1～NET4对外通信。
如图2所示，本发明提供一种基于Subset-037协议的多通道通信方法，包含以下步骤：
步骤S1、多通道信息冗余发送；
客户端通过不同通信网络按照通信周期发送连接请求消息，和服务器建立连接后，客户端继续通过不同通信网络按照通信周期发送报文，所述连接请求消息采用的数据包为Subset-037协议中的AU1包，该AU1包中带有客户端的身份标识信息；
步骤S2、同一设备通道匹配；
服务器收到客户端发送的AU1包后，根据AU1包中带有的身份标识信息，判断哪些通道是来自同一设备；
若TCP层建立连接是在同一个周期内完成的，则服务器能先后从不同通道收到AU1包，服务器可根据AU1包完成通道匹配，这种情况下的通道，称之为通道同步；
若TCP层的建立连接是分别在不同周期内完成，则服务器无法从延后完成的通道收到AU1包(为了保证消息的时效性，发送方的客户端不会发送过期数据)，这种情况下的通道，称之为通道异步；针对通道异步的情况，需要在发送报文中寻找身份特征值来进行匹配，但是除了AU1包外，其他报文中已不具有身份标识信息，通过分析Subset-037协议的各阶段报文信息特征，唯有在计算校验域MAC时会带入与发送方有关联的信息(在报文内容相同的条件下，源相同时，即来自同一个设备时，MAC值才相同，否则MAC值不一样)，因此服务器建立起Subset-037的安全链接后需要记录下校验通过的MAC值与对应的客户端身份标识信息，还需记录下还未匹配的通道的MAC值，用于后续的通道匹配；
服务器在接收客户端发送的信息时，首先判断是通道同步还是通道异步，如果是通道同步，则服务器根据收到的AU1包中的身份标识信息完成各个通道的匹配，如果是通道异步，则服务器存储连续N个周期的已校验通过的MAC值数据，形成N组已校验通过的MAC值数据，服务器存储连续M个周期的还未匹配的通道的MAC值数据，形成M组未匹配通道的MAC值数据，服务器将M组未匹配通道的MAC值数据在N组已校验通过的MAC值数据中进行检索匹配，如果检索到相同的MAC值，则找到了该MAC值对应的客户端的身份标识信息，服务器根据匹配成功的客户端身份标识信息创建一个虚拟AU1包，利用该虚拟AU1包完成通道匹配；该虚拟AU1包仅用于Subset-037协议内部通道的匹配操作，不具有原AU1包的其它功能，完成通道匹配后，该包丢弃掉；
由于通道异步的数据包并不是在同一个发送周期内接收到的，为了确保匹配准确性，服务器需要记录多个周期的MAC值，在本实施例中，N值和M值都需根据网络的通信状态进行设置，N值的推荐值为(网络最长延时时间/通信周期)+2，而M值的推荐值为(网络最长延时时间/通信周期)+1，服务器在存储多个周期的MAC值数据时，新一周期的数据覆盖上一周期的数据，数据为移位存储。
步骤S3、数据融合选择；
利用适配及冗余管理层ALE中的序列号可完成冗余通道管理，ALE层给每个数据包标上序列号，同一个数据包的序列号是唯一的，同一个数据包在所有通道上的序列号都是一样的，根据序列号的先后顺序，把来自不同通道的数据包根据序列号排列组合起来，选择最新的序列号或者与上一次接收序列号连续的数据包进行下一步的协议处理。
与现有技术相比，本发明具有以下创新点及有益效果(优点)：
1、上述方案降低了组网的要求，单网冗余覆盖和同站址多网冗余覆盖均可；
2、上述方案去除了硬件或软件方案的网络状态判断和切换，避免了因为切网可能造成的通信中断和重连问题。
3、上述方案在不改变Subset-037协议的情况下，完成了异步通道间的动态匹配，利用了ALE层中的序列号完成了冗余管理。
4、上述方案避免了因需人工配置通道关系而造成的配置错误风险和由此引起的无法链接问题。
需要说明的是，在本发明的实施例中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实施例，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (18)
1.一种基于Subset-037协议的多通道通信方法，其特征在于，包含以下步骤：
客户端通过不同通信通道按照通信周期发送报文；
服务器接收到客户端发送的报文后，从报文中获取与客户端唯一对应的身份信息，完成来自同一客户端的通信通道匹配；
服务器对来自客户端的报文进行通信通道冗余筛选，避免数据重复；
对客户端发送的报文进行校验时，计算得到的校验域MAC值与客户端存在唯一对应关系，来自相同客户端的报文计算得到的校验域MAC值相同；
TCP层未在同一个周期内建立起客户端和服务器之间的连接，服务器根据校验域MAC值完成各个通道的匹配；
所述服务器根据校验域MAC值完成各个通道的匹配的方法包含：
服务器存储连续N个周期的已校验通过的MAC值数据，形成N组已校验通过的MAC值数据；
服务器存储连续M个周期的还未匹配的通道的MAC值数据，形成M组未匹配通道的MAC值数据；
服务器将M组未匹配通道的MAC值数据在N组已校验通过的MAC值数据中进行检索匹配，检索到相同的MAC值，则找到了该MAC值对应的客户端。
2.如权利要求1所述的基于Subset-037协议的多通道通信方法，其特征在于，客户端发送的报文中包含连接请求消息，所述连接请求消息采用的数据包为Subset-037协议中的AU1包，所述AU1包中带有客户端的身份标识信息。
3.如权利要求2所述的基于Subset-037协议的多通道通信方法，其特征在于，TCP层在同一个周期内建立起客户端和服务器之间的连接，服务器先后从不同通信通道收到AU1包，服务器根据AU1包中的身份标识信息完成各个通道的匹配。
4.如权利要求1所述的基于Subset-037协议的多通道通信方法，其特征在于，N的数值为：(网络最长延时时间/通信周期)+2。
5.如权利要求4所述的基于Subset-037协议的多通道通信方法，其特征在于，M的数值为：(网络最长延时时间/通信周期)+1。
6.如权利要求1所述的基于Subset-037协议的多通道通信方法，其特征在于，服务器在存储多个周期的MAC值数据时，新一周期的数据覆盖上一周期的数据，数据为移位存储。
7.如权利要求1所述的基于Subset-037协议的多通道通信方法，其特征在于，服务器根据匹配成功的MAC值获得客户端的身份标识信息，根据客户端的身份标识信息创建一个虚拟AU1包，利用该虚拟AU1包完成通道匹配。
8.如权利要求7所述的基于Subset-037协议的多通道通信方法，其特征在于，所述虚拟AU1包仅用于Subset-037协议内部通道的匹配操作，不具有原AU1包的其它功能，完成通道匹配后，丢弃该虚拟AU1包。
9.如权利要求1所述的基于Subset-037协议的多通道通信方法，其特征在于，所述服务器对来自客户端的报文进行通信通道冗余筛选的方法包含：适配及冗余管理层ALE给每个数据包标上序列号，同一个序列号仅保留一个数据包，把来自不同通道的数据包根据序列号排列组合起来。
10.一种基于Subset-037协议的多通道匹配方法，其特征在于，服务器接收到客户端发送的报文后，从报文中获取与客户端唯一对应的身份信息，完成来自同一客户端的通信通道匹配。
11.如权利要求10所述的基于Subset-037协议的多通道匹配方法，其特征在于，TCP层在同一个周期内建立起客户端和服务器之间的连接，服务器先后从不同通信通道收到AU1包，服务器根据AU1包中的身份标识信息完成各个通道的匹配。
12.如权利要求10所述的基于Subset-037协议的多通道通信方法，其特征在于，TCP层未在同一个周期内建立起客户端和服务器之间的连接，服务器根据校验域MAC值完成各个通道的匹配。
13.如权利要求12所述的基于Subset-037协议的多通道匹配方法，其特征在于，所述服务器根据校验域MAC值完成各个通道的匹配的方法包含：
服务器存储连续N个周期的已校验通过的MAC值数据，形成N组已校验通过的MAC值数据；
服务器存储连续M个周期的还未匹配的通道的MAC值数据，形成M组未匹配通道的MAC值数据；
服务器将M组未匹配通道的MAC值数据在N组已校验通过的MAC值数据中进行检索匹配，检索到相同的MAC值，则找到了该MAC值对应的客户端。
14.如权利要求13所述的基于Subset-037协议的多通道匹配方法，其特征在于，N的数值为：(网络最长延时时间/通信周期)+2。
15.如权利要求14所述的基于Subset-037协议的多通道匹配方法，其特征在于，M的数值为：(网络最长延时时间/通信周期)+1。
16.如权利要求13所述的基于Subset-037协议的多通道匹配方法，其特征在于，服务器在存储多个周期的MAC值数据时，新一周期的数据覆盖上一周期的数据，数据为移位存储。
17.如权利要求13所述的基于Subset-037协议的多通道匹配方法，其特征在于，服务器根据匹配成功的MAC值获得客户端的身份标识信息，根据客户端的身份标识信息创建一个虚拟AU1包，利用该虚拟AU1包完成通道匹配。
18.如权利要求17所述的基于Subset-037协议的多通道匹配方法，其特征在于，所述虚拟AU1包仅用于Subset-037协议内部通道的匹配操作，不具有原AU1包的其它功能，完成通道匹配后，丢弃该虚拟AU1包。
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