CN116170778B - 一种用于ps模式的车地通信装置、系统及通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于PS模式的车地通信装置、系统及通信方法，该通信装置包括：移动终端，与车载ATP设备连接，且内部插设有GSM/GPRS网络的用户识别卡，用于将车载ATP设备连接至GSM/GPRS网络；移动终端仿真模块，与车载ATP模拟设备连接，用于模拟移动终端；DNS仿真模块，与公网/互联网连接，用于模拟DNS服务器为车载ATP设备、车载ATP模拟设备提供域名解析服务，获取地面RBC的公网/互联网IP地址，以建立车载ATP设备、车载ATP模拟设备与地面RBC之间的通信连接。本发明具有实现简单、成本低、灵活性强等优点。

Description

一种用于PS模式的车地通信装置、系统及通信方法
技术领域
本发明涉及轨道交通通信信号技术领域，尤其涉及一种用于PS模式的车地通信装置、系统及通信方法。
背景技术
高速铁路列控系统（如欧洲列车控制系统ETCS、中国列车控制系统CTCS）均通过GSM-R（Global System for Mobile Communications-Railway，铁路综合数字移动通信系统）专网实现车地通信。因而传统的车地通信仿真测试方法往往依赖于GSM-R网实物设备或者是GSM-R网仿真设备，而GSM-R网实物设备、GSM-R网仿真设备不仅价格高、需要占用较多空间资源，且在试验线等室外测试时GSM-R网设备的应用还会受到诸多限制。
传统高速铁路车地通信系统通常都是采用CS（Circuit Switched，电路交换）模式，随着新版ETCS标准规范的提出，在GSM-R网络中引入了GPRS（General packet radioservice，通用无线分组业务）分组域，车地通信优先采用PS（Packet Switch，分组交换）模式，仅在PS模式失败时才会切换到CS模式。若要在PS模式下实现列控系统仿真测试，会受到GSM-R网的制约。此外，传统车地通信仿真测试方法中测试对象只能限于单台车载ATP（AutoTrain Protection，列车自动防护），无法实现多个车载ATP设备、车载ATP模拟设备与多个地面RBC同时接入、虚实互换、协同仿真等，因而无法适用于线路级复杂场景的仿真测试。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现简单、成本低、灵活性强的用于PS模式的车地通信装置、系统及通信方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种用于PS模式的车地通信装置，包括：
移动终端，与车载ATP设备连接，且内部插设有GSM/GPRS网络的用户识别卡，用于将车载ATP设备连接至GSM/GPRS网络；
移动终端仿真模块，与车载ATP模拟设备连接，用于模拟移动终端；
DNS仿真模块，与公网/互联网连接，用于模拟DNS服务器为车载ATP设备、车载ATP模拟设备提供域名解析服务，获取地面RBC的公网/互联网IP地址，以建立车载ATP设备、车载ATP模拟设备与地面RBC之间的通信连接，其中车载ATP设备配置为使用预先配置的DNS仿真模块的公网/互联网IP地址。
进一步的，所述移动终端仿真模块与DNS仿真模块之间还设置有配置数据存储模块，以用于存储配置数据。
进一步的，所述配置数据存储模块存储有地面RBC的ID和设备类型与公网/互联网IP地址之间的对应关系、DNS仿真模块的公网/互联网IP地址以及每个车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址中任意一种或多种。
进一步的，所述移动终端仿真模块包括依次连接的接收单元、解析单元以及输出单元，所述接收单元接收配置数据存储模块中存储的数据以及接收车载ATP模拟设备的交互指令，输出给所述解析单元进行指令解析，所述解析单元如果从交互指令中解析出网络注册或PS服务建立请求时，通过所述输出单元按照时序向车载ATP模拟设备回复指令；当从交互指令中解析出车地通信连接建立请求时，通过所述输出单元向车载ATP模拟设备返回车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址和DNS仿真模块的公网/互联网IP地址。
进一步的，所述车载ATP模拟设备中还绑定有通过移动终端仿真模块返回的公网/互联网IP地址，以直接通过公网/互联网与DNS仿真模块或地面RBC建立通信连接。
进一步的，所述车载ATP设备中设置有用于数据通信的通信插件模块，所述车载ATP模拟设备中设置有用于模拟数据通信的通信插件模拟模块。
一种用于PS模式的车地通信系统，包括：
一个以上的地面RBC，所述地面RBC包括地面RBC和/或地面RBC模拟设备；
一个以上的车载ATP，所述车载ATP包括车载ATP设备和/或车载ATP模拟设备；
如上述的车地通信装置；
所述地面RBC以及所述车地通信装置分别接入公网/互联网，各所述地面RBC与各所述车载ATP设备、车载ATP模拟设备之间通过所述车地通信装置经公网/互联网建立通信连接。
一种利用上述用于PS模式的车地通信装置的通信方法，步骤包括：
启动阶段时，在车载ATP设备中预先配置DNS仿真模块的公网/互联网IP地址；将DNS仿真模块接入公网/互联网，并对DNS仿真模块进行初始化；
网络注册阶段时，通过移动终端向GSM/GPRS网络发送车载ATP设备的注册请求，并确认PS域为可用状态；
连接建立阶段时，对车载ATP设备进行网络配置，将车载ATP设备配置为使用预先配置的DNS仿真模块的公网/互联网IP地址，通过移动终端向DNS仿真模块发送询问地面RBC公网/互联网IP地址请求，并将DNS仿真模块获取的地面RBC公网/互联网IP地址返回给车载ATP设备，车载ATP设备根据地面RBC的公网/互联网IP地址向地面RBC发送连接建立请求，以建立车载ATP设备与地面RBC之间的通信连接。
进一步的，所述对DNS仿真模块进行初始化时包括读取配置数据存储模块中存储的地面RBC的ID和设备类型与地面RBC公网/互联网IP地址之间的对应关系。
进一步的，所述对车载ATP设备进行网络配置包括：
移动终端接收到车载ATP设备发送的车地通信连接建立请求时，向GSM/GPRS网络询问车载ATP设备的公网/互联网IP地址以及DNS服务器的公网/互联网IP地址，并接收GSM/GPRS网络返回的车载ATP设备的公网/互联网IP地址以及DNS服务器的公网/互联网IP地址；
车载ATP设备根据移动终端返回的公网/互联网IP地址进行绑定以及使用预先配置的DNS仿真模块的公网/互联网IP配置为DNS网络地址。
一种利用上述用于PS模式的车地通信装置的通信方法，步骤包括：
启动阶段时，将DNS仿真模块接入公网/互联网，并对DNS仿真模块、移动终端仿真模块进行初始化；
网络注册阶段时，移动终端仿真模块接收车载ATP模拟设备发送的网络注册或PS服务建立请求，移动终端仿真模块按照时序向车载ATP模拟设备回复指令；
连接建立阶段时，对车载ATP模拟设备进行网络配置后，当DNS仿真模块接收到车载ATP模拟设备发送的询问地面RBC的公网/互联网IP地址请求时，通过DNS仿真模块向车载ATP模拟设备返回地面RBC的公网/互联网IP地址，车载ATP模拟设备根据接收到的地面RBC的公网/互联网IP地址向地面RBC发送连接建立请求，以建立车载ATP模拟设备与地面RBC之间的通信连接。
进一步的，对所述DNS仿真模块进行初始化时包括读取配置数据存储模块中存储的地面RBC的ID和设备类型与地面RBC公网/互联网IP地址之间的对应关系；对所述移动终端仿真模块在初始化时，读取配置数据存储模块中存储的DNS仿真模块的公网/互联网IP以及对应的车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址。
进一步的，启动阶段时还包括在所述车载ATP模拟设备的通信插件模拟模块中加载逻辑控制程序，以使得车载ATP模拟设备获取到DNS仿真模块的公网/互联网IP后，不经过所述移动终端仿真模块，直接与DNS仿真模块通信连接；车载ATP模拟设备获取到地面RBC的公网/互联网IP后，不经过所述移动终端仿真模块，直接与RBC通信连接。
进一步的，所述对车载ATP模拟设备进行网络配置包括：
移动终端仿真模块接收到车载ATP模拟设备发送的车地通信连接建立请求时，所述移动终端仿真模块直接向所述车载ATP模拟设备返回所述车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址和DNS仿真模块的公网/互联网IP地址；
车载ATP模拟设备根据移动终端仿真模块返回的车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址进行绑定，以及使用返回的DNS仿真模块的公网/互联网IP地址配置为DNS网络地址。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明通过设置移动终端将车载ATP设备连接至GSM/GPRS网络，车载ATP模拟设备则通过设置移动终端仿真模块模拟移动终端，同时设置DNS仿真模块以模拟DNS服务器提供域名解析服务，可以向车载ATP设备、车载ATP模拟设备提供地面RBC的公网/互联网IP地址，且车载ATP设备配置为使用预先配置的DNS仿真模块的公网/互联网IP地址，使得车载ATP设备、车载ATP模拟设备与地面RBC之间可以根据公网/互联网IP地址建立连接，实现PS模式下的车地通信。
2、本发明利用接入GSM/GPRS网络与公网/互联网替代GSM-R专网，能够摆脱GSM-R专网的限制，使得在室内或者室外都能够灵活的接入到ETCS系统测试环境进行仿真测试，可以有效提高仿真测试的灵活性。
3、本发明能够方便的同时接入多个车载ATP设备、车载ATP模拟设备、地面RBC设备以及地面RBC模拟设备，实现虚实互换、协同仿真等，可以大大提高仿真灵活性以及扩展仿真规模。
附图说明
图1是本发明实施例1用于PS模式的车地通信装置以及车地通信系统的结构示意图。
图2是本发明实施例1中移动终端仿真模块的结构原理示意图。
图3是本发明实施例1、4中网络注册阶段的时序示意图。
图4是本发明实施例1、4中连接建立阶段的时序示意图。
图例说明：1、移动终端；2、移动终端仿真模块；201、接收单元；202、解析单元；203、输出单元；3、DNS仿真模块；4、配置数据存储模块。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1：
如图1所示，本实施例用于PS模式的车地通信装置包括：
移动终端1，与车载ATP设备连接，且内部插设有GSM/GPRS网络的用户识别卡，以用于将车载ATP设备连接至GSM/GPRS网络；
移动终端仿真模块2，与车载ATP模拟设备连接，用于模拟移动终端，车载ATP模拟设备是用于模拟车载ATP设备的软件模型；
DNS仿真模块3，与公网/互联网连接，用于模拟DNS服务器为车载ATP设备、车载ATP模拟设备提供域名解析服务，获取地面RBC的公网/互联网IP地址，以建立车载ATP设备、车载ATP模拟设备与地面RBC之间的通信连接，其中车载ATP设备配置为使用预先配置的DNS仿真模块3的公网/互联网IP地址。
本实施例通过设置移动终端1将车载ATP设备连接至GSM/GPRS网络，车载ATP模拟设备侧则通过设置移动终端仿真模块2模拟移动终端，同时设置DNS仿真模块3以模拟DNS服务器提供域名解析服务，可以向车载ATP设备、车载ATP模拟设备提供地面RBC的公网/互联网IP地址，且车载ATP设备配置为使用预先配置的DNS仿真模块3的公网/互联网IP地址，使得车载ATP设备、车载ATP模拟设备与地面RBC之间可以根据公网/互联网IP地址建立连接实现PS模式下的车地通信，利用接入GSM/GPRS网络与公网/互联网替代GSM-R专网，摆脱GSM-R专网的限制，在室内或者室外都能够灵活的接入到ETCS系统测试环境进行仿真测试，可以有效提高仿真测试的灵活性。同时由于能够方便的同时接入车载ATP设备、车载ATP模拟设备、地面RBC设备以及地面RBC模拟设备，可以实现虚实互换，从而大大扩展仿真规模。
本实施例中地面RBC具体包括地面RBC（Radio Block Centre，无线闭塞中心）设备以及地面RBC模拟设备，地面RBC模拟设备是用于模拟地面RBC设备的软件模型，地面RBC绑定的是公网/互联网的IP地址。通过将地面RBC绑定公网/互联网IP，使得车载ATP设备能够经由移动终端1、GSM/GPRS网络和公网/互联网连接至地面RBC。
本实施例中，移动终端仿真模块2与DNS仿真模块3之间还设置有配置数据存储模块4，以用于存储配置数据。配置数据存储模块4具体存储有地面RBC的ID和设备类型与公网/互联网IP地址之间的对应关系、DNS仿真模块3的公网/互联网IP地址以及每个车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址等。具体的，地面RBC的ID是指的ETCS ID，设备类型即为设备是RBC还是KMC或者其他设备。上述存储的数据由DNS仿真模块3在初始化时读取。配置数据存储模块4中还存储DNS仿真模块3的网络IP地址和每个车载ATP模拟设备的网络IP地址，由移动终端仿真模块2在初始化时读取。
本实施例中，DNS仿真模块3预先绑定公网/互联网的IP地址，通过模拟真实的DNS服务器为车载ATP提供域名解析服务，例如当车载ATP发来地面RBC的ID和设备类型01时，DNS仿真模块3向其返回地面RBC的公网/互联网IP地址。
如图2所示，本实施例中移动终端仿真模块2包括依次连接的接收单元201、解析单元202以及输出单元203，接收单元201接收配置数据存储模块4中存储的数据以及接收车载ATP模拟设备的交互指令，输出给解析单元202进行指令解析，解析单元202如果从交互指令中解析出网络注册或PS服务建立请求时，通过输出单元203按照时序向车载ATP模拟设备回复指令；当从交互指令中解析出车地通信连接建立请求时，通过输出单元203向车载ATP模拟设备返回车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址和DNS仿真模块3的公网/互联网IP地址。
在具体应用实施例中，移动终端仿真模块2通过RS232串口与车载ATP模拟设备交互AT指令。如图3所示，当解析单元202从AT指令中解析出网络注册及PS服务建立请求时，输出单元203按照时序向车载ATP模拟设备回复AT指令；如图4所示，当解析单元202从AT指令中解析出车地通信连接建立请求时，输出单元203车载ATP模拟设备直接返回车载ATP模拟设备的网络IP和DNS仿真模块3的公网/互联网IP地址。
进一步的，移动终端仿真模块2还可以从以太网中接收控制指令，动态设置移动终端仿真模块2的状态，实现仿真测试过程中故障注入。
本实施例中，车载ATP模拟设备中还绑定有通过移动终端仿真模块2返回的公网/互联网IP地址，以直接通过公网/互联网与DNS仿真模块3或地面RBC建立通信连接。例如，在车载ATP模拟设备的通信插件模拟模块绑定移动终端仿真模块2返回的公网/互联网IP，可以直接与DNS仿真模块3或地面RBC建立以太网连接，不再经由移动终端仿真模块2，即车载ATP模拟设备与地面RBC的车地通信不经过GSM/GPRS网络。
进一步的，车载ATP模拟设备通过网络可以与密钥管理中心连接，即可以适用于车载ATP与密钥管理中心之间的车地通信。
本实施例中，移动终端1内插设有GSM/GPRS网络用户识别卡（SIM卡），以用于接入GSM/GPRS网络。车载ATP设备中设置有用于数据通信的通信插件模块，车载ATP模拟设备中设置有用于模拟数据通信的通信插件模拟模块。例如采用负责对外通信的板卡设置在车载ATP设备中，对通信插件的逻辑软件封装形成通信插件模拟模块，将通信插件模拟模块设置在车载ATP模拟设备中负责对外通信，通信插件模拟模块的对外接口可以根据实际需求自定义，以便部署于PC机上。特别的，本实施例中需要对车载ATP设备中通信插件模块使用预先配置的DNS仿真模块3的网络IP连接DNS仿真模块3，不使用GSM/GPRS网络返回DNS仿真模块3的网络IP地址（由于只有在DNS仿真模块3中配置了地面RBC的IP地址，为了能够查询到地面RBC的IP地址，此处DNS服务器IP地址使用预先配置的DNS仿真模块IP地址，而不使用查询PPP连接返回的DNS服务器IP地址）。
在具体应用实施例中，可以在移动终端1安装SIM卡，获取GSM/GPRS网络分配的IP地址，GSM/GPRS网络与GSM-R网络架构相同，因而移动终端1安装SIM卡即能够连接至GSM/GPRS网络。
本实施例中，GSM/GPRS网络具体为运营商提供的2G网络，公网/互联网为英特网，它们之间可以互联互通。上述装置均工作于PS模式下，以采用GSM/GPRS网络和互联网替代传统GSM-R专网，实现ETCS列控系统多个车载ATP实物或模拟设备与多个地面RBC实物或模拟设备之间在PS模式下的车地通信，既能够节省GSM-R网络设备搭建成本，也能够增强室外测试环境的灵活性，在PS模式下使ETCS列控系统摆脱GSM-R网的制约。
可以理解的是，公网/互联网当然也可以根据实际需求采用其他类型的网络，例如如果测试环境仅需要接入车载ATP模拟设备、不需要接入车载ATP设备，则DNS仿真模块3、车载ATP模拟设备和地面RBC无需使用公网/互联网IP，可以使用局域网IP。或者如果测试环境仅需要接入车载ATP模拟设备和地面RBC模拟设备、不需要接入车载ATP设备和地面RBC设备，则可以将整个装置部署于一台计算机上并使用回环网IP地址。
如图2所示，在具体应用实施例中，DNS仿真模块3采用DNS仿真器，为了实现车载ATP设备与地面RBC建立车地通信，在车载ATP设备中通过修改通信插件的逻辑软件连接至DNS仿真器，并向其询问地面RBC的IP，DNS仿真器则根据配置返回地面RBC的IP，通信插件基于该地面RBC的IP，经由移动终端1和GSM/GPRS网络，与地面RBC建立TCP连接，从而建立车地通信。
如图2所示，在具体应用实施例中，移动终端仿真模块2采用移动终端仿真器，为了使车载ATP模拟设备能够与地面RBC建立车地通信，由移动终端仿真器模拟移动终端，根据配置直接向车载ATP模拟设备返回其公网/互联网IP地址和DNS仿真器的公网/互联网IP地址，通过修改通信插件模拟模块的逻辑软件，直接连接至DNS仿真器，并向其询问地面RBC的IP地址；DNS仿真器根据配置返回地面RBC的IP地址，车载ATP模拟设备内通信插件模拟模块基于该地面RBC的IP，直接与地面RBC建立TCP连接，从而建立车地通信。车载ATP模拟设备还可以直接通过互联网与密钥管理中心连接。
本实施例中车载ATP模拟设备和地面RBC模拟设备可以采用纯软件实现，因而在一台计算机上能够同时部署多个模拟设备，使得仿真测试可以不受存储空间大小与空间位置的限制。
如图1、2所示，本实施例用于PS模式的车地通信系统具体包括：
一个以上的地面RBC，地面RBC包括地面RBC和/或地面RBC模拟设备；
一个以上的车载ATP，车载ATP包括车载ATP设备和/或车载ATP模拟设备；
如上述的车地通信装置，即包括移动终端1，分别与车载ATP设备以及GSM/GPRS网络连接，用于将车载ATP设备连接至GSM/GPRS网络；移动终端仿真模块2，与车载ATP模拟设备连接，用于模拟移动终端；DNS仿真模块3，与公网/互联网连接，用于模拟DNS服务器为车载ATP设备、车载ATP模拟设备提供域名解析服务，获取地面RBC的公网/互联网IP地址，以建立车载ATP设备、车载ATP模拟设备与地面RBC之间的通信连接。
上述地面RBC设备、地面RBC模拟设备以及车地通信装置分别接入公网/互联网，地面RBC设备、地面RBC模拟设备与各车载ATP设备、车载ATP模拟设备之间通过车地通信装置经公网/互联网建立通信连接。
在具体应用实施例中，可以根据实际测试需求仅设置一个或多个地面RBC，不设置地面RBC模拟设备，或者仅设置一个或多个地面RBC模拟设备、不设置地面RBC，也可以同时设置一个或多个地面RBC以及一个或多个地面RBC模拟设备；类似的，车载ATP设备和车载ATP模拟设备可以分别设置一个或多个，也可以仅设置车载ATP设备或车载ATP模拟设备，通过不同的地面RBC与车载ATP设置，可以实现多种不同类型的实物测试、模型测试或者虚实结合的测试。
实施例2：
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中车载ATP设备、车载ATP模拟设备以及地面RBC设备、地面RBC模拟设备均设置两个以上，即本实施例用于PS模式的车地通信系统包括：
两个以上的地面RBC设备（地面RBC实物）；
两个以上的地面RBC模拟设备（地面RBC模型）；
两个以上的车载ATP设备（车载ATP实物）；
两个以上的车载ATP模拟设备（车载ATP模型）；
如实施例1中的车地通信装置；
各地面RBC设备、地面RBC模拟设备以及车地通信装置分别接入公网/互联网，各地面RBC设备、地面RBC模拟设备与各车载ATP设备、车载ATP模拟设备之间通过车地通信装置经公网/互联网建立通信连接。
本实施例上述车地通信系统，能够同时接入多个车载ATP实物、车载ATP模拟设备、地面RBC实物、地面RBC模拟设备，实现车地设备协同仿真，还可以通过控制各个车载ATP实物与车载ATP模拟设备的接入实现虚实切换，例如可以仅接入车载ATP设备进行实物测试，也可以仅接入车载ATP模拟设备实现模拟测试，还可以接入不同的车载ATP设备与不同的车载ATP模拟设备以实现不同的虚实结合测试，从而可以满足对各类复杂的线路级功能测试的需求。
本实施例中，移动终端仿真模块2具体可以配置两个以上，也可以只配置一个，具体可根据实际需求确定。
本实施例中，车载ATP设备、车载ATP模拟设备以及地面RBC设备、地面RBC模拟设备的具体设置数量可以根据实际需求选择配置。
实施例3：
本实施例为利用实施例1中用于PS模式的车地通信装置实现车载ATP设备与地面RBC之间的通信连接，具体步骤包括：
启动阶段时，在车载ATP设备中预先配置DNS仿真模块3的公网/互联网IP地址，将DNS仿真模块3接入公网/互联网，并对DNS仿真模块3进行初始化；
网络注册阶段时，通过移动终端1向GSM/GPRS网发送车载ATP设备的注册请求，并确认PS域为可用状态；
连接建立阶段时，对车载ATP设备进行网络配置，将车载ATP设备配置为使用预先配置的DNS仿真模块3的公网/互联网IP地址，通过移动终端1向DNS仿真模块3发送询问地面RBC公网/互联网IP地址请求，并将DNS仿真模块3获取的地面RBC公网/互联网IP地址返回给车载ATP设备，车载ATP设备根据地面RBC公网/互联网IP地址向地面RBC发送连接建立请求，以建立车载ATP设备与地面RBC之间的通信连接。
本实施例中，对DNS仿真模块3进行初始化时包括读取配置数据存储模块中存储的地面RBC的ID和设备类型与地面RBC公网/互联网IP地址之间的对应关系。
本实施例中，对车载ATP设备进行网络配置具体包括：
移动终端1接收到车载ATP设备发送的车地通信连接建立请求时，向GSM/GPRS网络询问车载ATP设备的公网/互联网IP地址以及DNS服务器的公网/互联网IP地址，并接收GSM/GPRS网络返回的车载ATP设备的公网/互联网IP地址以及DNS服务器的公网/互联网IP地址；
车载ATP设备根据移动终端1返回的公网/互联网IP地址进行绑定以及使用预先配置的DNS仿真模块3的公网/互联网IP配置为DNS网络地址。
在具体应用实施例中，DNS仿真模块3采用DNS仿真器，实现车载ATP设备与地面RBC之间通信连接的详细步骤为：
1、启动阶段
1.1、DNS仿真器和每个地面RBC绑定公网/互联网IP，连接至公网/互联网。
1.2、在车载ATP设备通信插件中烧写指定配置参数文件，预先配置DNS仿真器的公网/互联网IP。
1.3、在移动终端中插设用户识别卡以接入GSM/GPRS网络。
1.4、DNS仿真器在初始化时，读取配置数据存储模块4中存储的地面RBC的ID和设备类型与地面RBC的公网/互联网IP的对应关系。
2、网络注册阶段
车载ATP设备通信插件经由移动终端向GSM/GPRS网络注册，并确认PS域为可用状态。
3、连接建立阶段
3.1、网络配置
3.1.1、车载ATP设备通信插件向移动终端实物发送车地通信连接建立请求，移动终端基于PPP协议与GSM/GPRS网络关联。
3.1.2、GSM/GPRS网络经由移动终端向车载ATP设备通信插件返回车载ATP设备的公网/互联网IP和DNS服务器的公网/互联网IP。
3.1.3、车载ATP设备通信插件绑定车载ATP设备的公网/互联网IP。
3.1.4、车载ATP设备通信插件不使用GSM/GPRS网络返回的DNS服务器的公网/互联网IP，而使用预先配置的DNS仿真器的公网/互联网IP，配置为DNS网络地址。
3.2、获取地面RBC的公网/互联网IP
3.2.1、车载ATP设备通信插件经由移动终端、GSM/GPRS网络和互联网，向DNS仿真器发送地面RBC的ID和设备类型，询问地面RBC的公网/互联网IP。
3.2.3、DNS仿真器经由互联网、GSM/GPRS网络和移动终端，向车载ATP设备通信插件返回地面RBC的公网/互联网IP。
3.3、建立车地通信
3.3.1、车载ATP设备通信插件根据地面RBC的公网/互联网IP，经由移动终端、GSM/GPRS网络和互联网，向地面RBC发起车地通信连接建立请求。
3.3.2、地面RBC接受连接请求后，PS模式下的车地安全连接建立成功，启动车地通信数据传输。
实施例4：
本实施例为利用实施例1中用于PS模式的车地通信装置实现车载ATP模拟设备与地面RBC之间的通信连接，具体步骤包括：
启动阶段时，将DNS仿真模块3接入公网/互联网，并对DNS仿真模块3、移动终端仿真模块2进行初始化；
网络注册阶段时，移动终端仿真模块2接收车载ATP模拟设备发送的网络注册或PS服务建立请求，移动终端仿真模块2按照时序向车载ATP模拟设备回复指令；
连接建立阶段时，对车载ATP模拟设备进行网络配置后，当DNS仿真模块3接收到车载ATP模拟设备发送的询问地面RBC的公网/互联网IP地址请求时，通过DNS仿真模块3向车载ATP模拟设备返回地面RBC的公网/互联网IP地址，车载ATP模拟设备根据接收到的地面RBC的公网/互联网IP地址向地面RBC发送连接建立请求，以建立车载ATP模拟设备与地面RBC之间的通信连接。
本实施例中，对DNS仿真模块3进行初始化时包括读取配置数据存储模块中存储的地面RBC的ID和设备类型与地面RBC公网/互联网IP地址之间的对应关系；对移动终端仿真模块2在初始化时，读取配置数据存储模块中存储的DNS仿真模块3的公网/互联网IP以及对应的车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址。
本实施例中，启动阶段时还包括在车载ATP模拟设备的通信插件模拟模块中加载逻辑控制程序，以使得车载ATP模拟设备的通信插件模拟模块获取到DNS仿真模块3的公网/互联网IP后，不经过所述移动终端仿真模块2，直接与DNS仿真模块3通信连接；车载ATP模拟设备的通信插件模拟模块获取到地面RBC的公网/互联网IP后，不经过所述移动终端仿真模块2，直接与RBC通信连接。
本实施例中，对车载ATP模拟设备进行网络配置具体包括：
移动终端仿真模块2接收到车载ATP模拟设备发送的车地通信连接建立请求时，移动终端仿真模块2直接向车载ATP模拟设备返回车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址和DNS仿真模块3的公网/互联网IP地址；
车载ATP模拟设备根据移动终端仿真模块2返回的车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址进行绑定，以及使用返回的DNS仿真模块3的公网/互联网IP地址配置为DNS网络地址。
在具体应用实施例中，DNS仿真模块3采用DNS仿真器，移动终端仿真模块2采用移动终端仿真器，按照上述方法实现车载ATP模拟设备与地面RBC之间通信连接的详细步骤为：
1、启动阶段
1.1、DNS仿真器和每个地面RBC绑定公网/互联网IP，连接至公网/互联网。
1.2、在车载ATP模拟设备的通信插件模拟模块中加载逻辑控制程序，直接与DNS仿真器或地面RBC进行以太网通信，不再经由移动终端仿真器。
1.3、移动终端仿真器在初始化时，读取配置数据存储模块4中存储的DNS仿真器的公网/互联网IP和其对应的车载ATP模拟设备的公网/互联网IP。
1.4、DNS仿真器在初始化时，读取配置数据存储模块中存储的地面RBC的ID和设备类型与地面RBC的公网/互联网IP的对应关系。
2、网络注册阶段
当移动终端仿真器从AT指令中解析出，车载ATP模拟设备的通信插件模拟模块发来网络注册及PS服务建立请求时，如图3所示，移动终端仿真器按照时序向车载ATP模拟设备的通信插件模拟模块回复AT指令。
3、连接建立阶段
3.1、网络配置
3.1.1、车载ATP模拟设备的通信插件模拟模块向移动终端仿真器发送车地通信连接建立请求，移动终端仿真器直接向车载ATP模拟设备返回车载ATP模拟设备的公网/互联网IP和DNS仿真器的公网/互联网IP。
3.1.2、车载ATP模拟设备绑定车载ATP模拟设备的公网/互联网IP。
3.1.3、车载ATP模拟设备使用DNS仿真器的公网/互联网IP，配置为DNS网络地址。
3.2、获取地面RBC的公网/互联网IP
3.2.1、车载ATP模拟设备经由互联网，向DNS仿真器发送地面RBC的ID和设备类型，询问地面RBC的公网/互联网IP。
3.2.3、DNS仿真器经由互联网，向车载ATP模拟设备返回地面RBC的公网/互联网IP。
3.3、建立车地通信
如图4所示，建立车地通信连接的具体步骤为：
3.3.1、车载ATP模拟设备根据地面RBC的公网/互联网IP，直接经由互联网向地面RBC发起车地通信连接建立请求。
3.3.2、地面RBC接受连接请求后，PS模式下的车地安全连接建立成功，启动车地通信数据传输。
本发明不仅适用于轨道交通信号领域，同样适用于轨道交通调度、机车同步、旅客服务等各类需要实现车载ATP设备和/或车载ATP模拟设备与地面RBC连接的应用领域。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。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。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (14)

1.一种用于PS模式的车地通信装置，其特征在于，包括：
移动终端(1)，与车载ATP设备连接，且内部插设有GSM/GPRS网络的用户识别卡，用于将车载ATP设备连接至GSM/GPRS网络；
移动终端仿真模块(2)，与车载ATP模拟设备连接，用于模拟移动终端；
DNS仿真模块(3)，与公网/互联网连接，用于模拟DNS服务器为车载ATP设备、车载ATP模拟设备提供域名解析服务，获取地面RBC的公网/互联网IP地址，以建立车载ATP设备、车载ATP模拟设备与地面RBC之间的通信连接，其中车载ATP设备配置为使用预先配置的DNS仿真模块(3)的公网/互联网IP地址。
2.根据权利要求1所述的用于PS模式的车地通信装置，其特征在于，所述移动终端仿真模块(2)与DNS仿真模块(3)之间还设置有配置数据存储模块(4)，以用于存储配置数据。
3.根据权利要求2所述的用于PS模式的车地通信装置，其特征在于，所述配置数据存储模块(4)存储有地面RBC的ID与地面RBC的公网/互联网IP地址之间的对应关系和地面RBC的设备类型与地面RBC的IP地址之间的对应关系、DNS仿真模块(3)的公网/互联网IP地址以及每个车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址中任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的用于PS模式的车地通信装置，其特征在于，所述移动终端仿真模块(2)包括依次连接的接收单元(201)、解析单元(202)以及输出单元(203)，所述接收单元(201)接收配置数据存储模块(4)中存储的数据以及接收车载ATP模拟设备的交互指令，输出给所述解析单元(202)进行指令解析，所述解析单元(202)如果从交互指令中解析出网络注册或PS服务建立请求时，通过所述输出单元(203)按照时序向车载ATP模拟设备回复指令；当从交互指令中解析出车地通信连接建立请求时，通过所述输出单元(203)向车载ATP模拟设备返回车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址和DNS仿真模块(3)的公网/互联网IP地址。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于PS模式的车地通信装置，其特征在于，所述车载ATP模拟设备中还绑定有通过移动终端仿真模块(2)返回的公网/互联网IP地址，以直接通过公网/互联网与DNS仿真模块(3)或地面RBC建立通信连接。
6.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于PS模式的车地通信装置，其特征在于，所述车载ATP设备中设置有用于数据通信的通信插件模块，所述车载ATP模拟设备中设置有用于模拟数据通信的通信插件模拟模块。
7.一种用于PS模式的车地通信系统，其特征在于，包括：
一个以上的地面RBC，所述地面RBC包括地面RBC和/或地面RBC模拟设备；
一个以上的车载ATP，所述车载ATP包括车载ATP设备和/或车载ATP模拟设备；
如权利要求1～6中任意一项所述的车地通信装置；
所述地面RBC以及所述车地通信装置分别接入公网/互联网，各所述地面RBC与各所述车载ATP设备、车载ATP模拟设备之间通过所述车地通信装置经公网/互联网建立通信连接。
8.一种利用权利要求1～6中任意一项所述的用于PS模式的车地通信装置的通信方法，其特征在于，步骤包括：
启动阶段时，在车载ATP设备中预先配置DNS仿真模块(3)的公网/互联网IP地址，将DNS仿真模块(3)接入公网/互联网，并对DNS仿真模块(3)进行初始化；
网络注册阶段时，通过移动终端(1)向GSM/GPRS网络发送车载ATP设备的注册请求，并确认PS域为可用状态；
连接建立阶段时，对车载ATP设备进行网络配置，将车载ATP设备配置为使用预先配置的DNS仿真模块(3)的公网/互联网IP地址，通过移动终端(1)向DNS仿真模块(3)发送询问地面RBC公网/互联网IP地址请求，并将从DNS仿真模块(3)获取的地面RBC公网/互联网IP地址返回给车载ATP设备，车载ATP设备根据地面RBC的公网/互联网IP地址向地面RBC发送连接建立请求，以建立车载ATP设备与地面RBC之间的通信连接。
9.根据权利要求8所述的通信方法，其特征在于，所述对DNS仿真模块(3)进行初始化时包括读取配置数据存储模块(4)中存储的地面RBC的ID与地面RBC公网/互联网IP地址之间的对应关系和地面RBC的设备类型与地面RBC的IP地址之间的对应关系。
10.根据权利要求8或9所述的通信方法，其特征在于，所述对车载ATP设备进行网络配置包括：
移动终端(1)接收到车载ATP设备发送的车地通信连接建立请求时，向GSM/GPRS网络询问车载ATP设备的公网/互联网IP地址以及DNS服务器的公网/互联网IP地址，并接收GSM/GPRS网络返回的车载ATP设备的公网/互联网IP地址以及DNS服务器的公网/互联网IP地址；
车载ATP设备根据移动终端(1)返回的公网/互联网IP地址进行绑定以及使用预先配置的DNS仿真模块(3)的公网/互联网IP配置为DNS网络地址。
11.一种利用权利要求1～6中任意一项所述的用于PS模式的车地通信装置的通信方法，其特征在于，步骤包括：
启动阶段时，将DNS仿真模块(3)接入公网/互联网，并对DNS仿真模块(3)、移动终端仿真模块(2)进行初始化；
网络注册阶段时，移动终端仿真模块(2)接收车载ATP模拟设备发送的网络注册或PS服务建立请求，移动终端仿真模块(2)按照时序向车载ATP模拟设备回复指令；
连接建立阶段时，对车载ATP模拟设备进行网络配置后，当DNS仿真模块(3)接收到车载ATP模拟设备发送的询问地面RBC的公网/互联网IP地址请求时，通过DNS仿真模块(3)向车载ATP模拟设备返回地面RBC的公网/互联网IP地址，车载ATP模拟设备根据接收到的地面RBC的公网/互联网IP地址向地面RBC发送连接建立请求，以建立车载ATP模拟设备与地面RBC之间的通信连接。
12.根据权利要求11所述的通信方法，其特征在于，对所述DNS仿真模块(3)进行初始化时包括读取配置数据存储模块(4)中存储的地面RBC的ID与地面RBC公网/互联网IP地址之间的对应关系和地面RBC的设备类型与地面RBC的IP地址之间的对应关系；对所述移动终端仿真模块(2)在初始化时，读取配置数据存储模块(4)中存储的DNS仿真模块(3)的公网/互联网IP以及对应的车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址。
13.根据权利要求11所述的通信方法，其特征在于，启动阶段时还包括在所述车载ATP模拟设备的通信插件模拟模块中加载逻辑控制程序，以使得车载ATP模拟设备获取到DNS仿真模块(3)的公网/互联网IP后，不经过所述移动终端仿真模块(2)，直接与DNS仿真模块(3)通信连接；车载ATP模拟设备获取到地面RBC的公网/互联网IP后，不经过所述移动终端仿真模块(2)，直接与RBC通信连接。
14.根据权利要求11或12或13所述的通信方法，其特征在于，所述对车载ATP模拟设备进行网络配置包括：
移动终端仿真模块(2)接收到车载ATP模拟设备发送的车地通信连接建立请求时，所述移动终端仿真模块(2)直接向所述车载ATP模拟设备返回所述车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址和DNS仿真模块(3)的公网/互联网IP地址；
车载ATP模拟设备根据移动终端仿真模块(2)返回的车载ATP模拟设备的公网/互联网IP地址进行绑定，以及使用返回的DNS仿真模块(3)的公网/互联网IP地址配置为DNS网络地址。
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