一种用于铁路网络的通信控制的方法及网关与流程

本发明涉及铁路列车控制领域，尤其涉及一种用于铁路网络的通信控制的方法及网关。

背景技术：

随着计算机网络技术和我国铁路现代化的飞速发展，铁路信号系统已经采用了计算机网络技术构建传输平台，其不仅仅是各种信号设备的简单组合，而是功能完善、层次分明的控制系统。系统内部各功能单元之间独立工作，同时又互相联系、交换信息，构成复杂的网络化结构。

目前国内外通用的网络安全产品主要有防火墙、网关、网闸等，基本都是面向internet应用的安全防护，支持大量复杂的internet应用协议。然而，铁路信号系统内所使用的网络产品大多是专门面向铁路的应用而开发的，它们的通信协议与通用的internet应用协议有很大不同，因此通用的网络安全产品支持的网络应用协议虽然很多，但是不一定适合铁路信号系统应用的要求。

目前铁路信号系统中使用的网络产品存在以下弊端：

(1)灵活性差、工作量大。当系统中设备的信息(如数量、通信ip、端口等)发生变化后，尤其是在开放式网络(如cbtc系统、rbc系统)中设备信息更改频繁，导致频繁更改网关软件，增加了软件维护人员的工作强度，软件版本管理困难，系统灵活性差。

(2)未做流量控制。当一端通信设备个数增多时，可能会发送大量的数据给网关，导致网关不能及时转发给另一端的设备或控制器，增加网络时延以及故障发生的可能性。

(3)对关键设备未设置专用通道。对于关键设备未提供专用通道来提供服务质量保证(qos)，实时性难以保证。

技术实现要素：

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明提供一种用于铁路网络的通信控制的方法及系统，能够根据配置信息，灵活地进行网络通信的控制。

根据上述目的，本发明提供一种用于铁路网络的通信控制的方法，所述方法包括：a)响应于配置请求，将对应的配置信息保存在配置文件中；b)解析所述配置文件中的所述配置信息；c)基于所述配置信息，控制所述网关两侧的设备通信。

在一实施例中，所述步骤c)包括：c1)建立所述网关的第一端侧的第一网口与所述第一端侧的设备的通信链路，建立所述网关的第二端侧的第二网口与所述第二端侧的设备的通信链路；c2)基于所述配置信息，通过所述第一网口和所述第二网口为所述第一端侧的设备和所述第二端侧的设备建立通信链路。

在一实施例中，所述配置信息包括拟建立的各通信链路的专用通道信息，所述步骤c2)进一步包括：判断所述专用通道信息是否有效；若是，为对应的通信链路配置专用通道。

在一实施例中，所述配置信息包括拟建立的各通信链路的流量控制信息，所述c2)进一步包括：判断所述流量控制信息是否有效；若是，为对应的通信链路执行流量控制。

在一实施例中，所述为对应的通信链路执行流量控制的步骤进一步包括：基于所述流量控制信息中的数据包个数，为对应的通信链路设置与所述控制数据包个数一致的缓存空间，判断通信的数据的包数是否小于或等于所述控制数据包个数；若是，则对通信的数据依次存储；若否，则令通信的数据的最新数据包覆盖所述最新数据包的前一个数据包。

在一实施例中，所述配置信息包括拟建立的各通信链路占用的缓存空间信息，所述步骤c2)进一步包括：基于所述各通信链路占用的缓存空间信息，为所述网关分配缓存空间。

在一实施例中，所述步骤c2)还包括：基于所述配置信息，为所述通信链路创建接收任务。

在一实施例中，所述配置信息包括建立的通信链路标识信息，指示建立的通信链路，所述步骤c)进一步包括：接收所述网关的第一端侧的设备发送的数据包，所述数据包中包括身份标识信息，指示所述网关的第一端侧的设备拟进行通信的所述网关的第二端侧的设备；判断所述第一端侧的设备和其拟进行通信的所述第二端侧的设备拟形成的通信链路是否存在对应的所述建立的通信链路标识信息；若是，则将所述数据包发送给所述第二端侧的设备。

在一实施例中，所述将所述数据包发送给所述第二端侧的设备的操作，进一步包括：获取所述数据包的目标ip和端口；基于所述目标ip和所述端口发送所述数据包。

在一实施例中，所述述配置信息包括建立的专用通道标识信息，指示建立的专用通道，所述步骤c)进一步包括：接收所述网关的第一端侧的设备发送数据包，所述数据包中包括身份标识信息，指示所述第一端侧的设备拟进行通信的所述网关的第二端侧的设备；判断所述第一端侧的设备和其拟进行通信的所述第二端侧的设备拟形成的通信链路是否存在对应的所述建立的专用通道标识信息；若是，则将所述数据包通过对应的专用通道发送给所述第二端侧的设备。

对应上述方法，本发明还提供一种用于铁路网络的通信控制的网关所述网关包括：存储器，响应于配置请求，保存对应的配置信息；解析装置，解析所述配置文件中的所述配置信息；通信控制装置，基于所述配置信息，控制所述网关两侧的设备通信。

在一实施例中，所述通信控制装置包括：网口链路建立模块，建立所述网关的第一端侧的第一网口与所述第一端侧的设备的通信链路，建立所述网关的第二端侧的第二网口与所述第二端侧的设备的通信链路；设备链路建立模块，基于所述配置信息，通过所述第一网口和所述第二网口为所述第一端侧的设备和所述第二端侧的设备建立通信链路。

在一实施例中，所述配置信息包括拟建立的各通信链路的专用通道信息，所述设备链路建立模块进一步包括：判断组件，判断所述专用通道信息是否有效；专用通道建立组件，若所述判断的结果为是，为对应的通信链路配置专用通道。

在一实施例中，所述配置信息包括拟建立的各通信链路的流量控制信息，所述设备链路建立模块进一步包括：判断组件，判断所述流量控制信息是否有效；流量控制组件，若所述判断的结果为是，为对应的通信链路执行流量控制。

在一实施例中，所述流量控制组件进一步包括：缓存分配单元，基于所述流量控制信息中的数据包个数，为对应的通信链路设置与所述控制数据包个数一致的缓存空间，判断单元，判断通信的数据的包数是否小于或等于所述控制数据包个数；存储单元，若所述判断的结果为是，则对通信的数据依次存储，若所述判断的结果为否，则令通信的数据的最新数据包覆盖所述最新数据包的前一个数据包。

在一实施例中，所述配置信息包括拟建立的各通信链路占用的缓存空间信息，所述设备链路建立模块进一步包括：网关缓存分配组件，基于所述各通信链路占用的缓存空间信息，为所述网关分配缓存空间。

在一实施例中，所述设备链路建立模块进一步包括：任务创建组件，基于所述配置信息，为所述通信链路创建接收任务。

在一实施例中，所述配置信息包括建立的通信链路标识信息，指示建立的通信链路，所述网关进一步包括：数据接收模块，接收所述网关的第一端侧的设备发送的数据包，所述数据包中包括身份标识信息，指示所述网关的第一端侧的设备拟进行通信的所述网关的第二端侧的设备；数据处理模块，判断所述第一端侧的设备和其拟进行通信的所述第二端侧的设备拟形成的通信链路是否存在对应的所述建立的通信链路标识信息；数据发送模块，若所述判断的结果为是，则将所述数据包发送给所述第二端侧的设备。

在一实施例中，所述数据处理模块进一步包括：ip获取组件，获取所述数据包的目标ip和端口，所述数据发送模块进一步基于所述目标ip和所述端口发送所述数据包。

在一实施例中，所述述配置信息包括建立的专用通道标识信息，指示建立的专用通道，所述网关进一步包括：数据接收模块，接收所述网关的第一端侧的设备发送数据包，所述数据包中包括身份标识信息，指示所述第一端侧的设备拟进行通信的所述网关的第二端侧的设备；数据处理模块，判断所述第一端侧的设备和其拟进行通信的所述第二端侧的设备拟形成的通信链路是否存在对应的所述建立的专用通道标识信息；数据发送模块，若所述判断的结果为是，则将所述数据包通过对应的专用通道发送给所述第二端侧的设备。

本发明提供一种用于铁路网络的通信控制的方法及系统，基于配置的信息，控制网关两侧的设备通信。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了一种网关控制通信的系统的结构图；

图2示出了本发明一种用于铁路网络的通信控制的方法一个方面的流程图；

图3示出了网口和设备建立通信链路的流程图；

图4示出了一个方面的数据通信的流程图；

图5示出了专用通道通信一个方面的流程图；

图6示出了本发明一个方面的通信控制方法的整体流程图；

图7示出了本发明一种用于铁路网络的通信控制的网关一个方面的结构图；

图8示出了本发明网关的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

本发明提供一种用于铁路网络的通信控制的方法，可根据用户网络控制的实际需求，灵活配置网关的配置文件，而无需频繁更改软件，极大减轻软件维护人员的工作强度，提高系统使用灵活性。

请参看图1，图1示出了一种网关控制通信的系统的结构图。第一端侧102的设备和第二端侧103的设备试图进行通信，而网关101在第一端侧102和第二端侧103之间，用于控制第一端侧102的设备和第二端侧103通信的方式。

本发明提供一种用于铁路网络的通信控制的方法，能够根据配置文件内的信息直接配置网关101至对应的通信控制方式，而无需频繁更改软件，降低了维护人员的工作强度。

请参看图2，图2示出了本发明一种用于铁路网络的通信控制的方法一个方面的流程图。所述方法包括：

步骤201：响应于配置请求，将对应的配置信息保存在配置文件中；

步骤202：解析配置文件中的配置信息；

步骤203：基于配置信息，控制网关两侧的设备通信。

设备维护人员会发出对网关的配置请求，步骤201响应该配置请求，并将配置信息保存在配置文件中。

步骤202将在配置文件中保存的配置信息解析出来，然后执行步骤203基于配置信息，控制网关两侧的设备通信。也就是网关获取了通信控制的相关信息，然后根据获取的通信控制的相关信息，控制网关两侧的设备通信。

请继续参看图1，在一实施例中，为了控制网关两侧的设备通信，首先要建立网关的第一端侧102的第一网口104与第一端侧的所有设备(设备1～设备n)的通信链路，并建立网关的第二端侧103的第二网口105与第二端侧的所有设备(设备1～设备n)的通信链路，每一个端侧的设备与该端侧的网口是直接建立通信链路连接的，也就是说，每一个端侧的设备与该端侧的网口之间是直接通信的。

请参看图3，图3示出了网口和设备建立通信链路的流程图，包括以下步骤：

步骤301：判断是否所有的设备的通信链路都已建立，若否，则进入步骤302，若是则结束；

步骤302：获取下一个设备的端口，进入步骤303；

步骤303：判断该设备的端口是否已跟网口建立了通信链路，若是则进入步骤301，若否则进入步骤304；

步骤304：为该端口创建通信链路，并进入步骤301。

然后网关基于配置信息，通过第一网口104和第二网口105为第一端侧的设备和第二端侧的设备建立通信链路。例如，第一端侧102的设备1要和第二端侧103的设备2进行通信，则网关实际上已经通过配置信息，获取了第一端侧102的设备1和第二端侧103的设备2之间的通信方式，网关即可根据获取的通信方式来控制两个设备的通信。

在一实施例中，配置信息包括拟建立的各通信链路的专用通道信息，在为网关两侧的设备建立通信链路时，要判断拟建立的通信链路对应的专用通道信息是否有效，或者说，判断拟建立的通信链路是否对应有专用通道信息，接着上面的例子，在为第一端侧102的设备1和第二端侧103的设备2建立通信链路时，判断该两个设备是否对应有专用通道信息，若有，为该两个设备的通信链路配置专用通道。

网关为关键设备之间的通信设置专用通道，保证关键信息的实时处理，为关键设备提供低延时的传输通道。

在一实施例中，配置信息包括拟建立的各通信链路的流量控制信息，在为网关两侧的设备建立通信链路时，要判断流量控制信息是否有效；若是，为对应的通信链路执行流量控制。接着上面的例子，在为第一端侧102的设备1和第二端侧103的设备2建立通信链路时，判断该两个设备的通信是否应进行流量控制，若是，则为该两个设备的通信链路进行流量控制。

流量控制会避免整体网络产生通信阻塞的情况。例如，当一端通信设备个数增多时，可能会发送大量的数据给网关，导致网关不能及时转发给另一端的设备或控制器，这样就会增加网络时延以及故障发生的可能性，通过流量控制即可避免此问题。

在一实施例中，为对应的通信链路执行流量控制的步骤进一步包括：基于流量控制信息中的数据包个数，例如，第一端侧102的设备1和第二端侧103的设备2的流量控制的数据包为15个，则为该通信链路设置与控制数据包个数一致的缓存空间，也就是设置15个数据包的缓存空间。

在该链路建立，进行实际通信时，判断通信传输的数据的包数是否小于或等于控制数据包个数，也就是看分配的缓存空间是否可以容纳通信的数据量，若是，则对通信的数据依次存储，若否，则令通信的数据的最新数据包覆盖最新数据包的前一个数据包。

在一实施例中，根据配置信息中的拟建立的各通信链路占用的缓存空间信息，为网关分配缓存空间。也就是说，在网关中预留所有的要建立的通信链路需要的缓存空间。

在一实施例中，在成功分配缓存的情况下，根据配置文件的拟建立的通信链路信息创建第一端侧和第二端侧的接收任务；若任务创建成功，即实现了通信的数据采集，网关进入正常周期处理过程。

请参看图4，图4示出了一个方面的数据通信的流程图。其中配置信息包括建立的通信链路标识信息，指示建立的通信链路，在进行数据通信时，包括以下步骤：

步骤401：接收网关的第一端侧的设备发送的数据包，数据包中包括身份标识信息，指示网关的第一端侧的设备拟进行通信的网关的第二端侧的设备；

步骤402：判断第一端侧的设备和其拟进行通信的第二端侧的设备拟形成的通信链路是否存在对应的建立的通信链路标识信息，若是则进入步骤403，否则丢弃该数据包；

步骤403：将数据包发送给第二端侧的设备。

在一实施例中，步骤403进一步包括：获取数据包的目标ip和端口；然后基于目标ip和端口发送数据包。

请参看图5，图5示出了专用通道通信一个方面的流程图，配置信息包括建立的专用通道标识信息，指示建立的专用通道，通信的流程包括：

步骤501：接收网关的第一端侧的设备发送数据包，数据包中包括身份标识信息，指示第一端侧的设备拟进行通信的网关的第二端侧的设备；

步骤502；判断第一端侧的设备和其拟进行通信的第二端侧的设备拟形成的通信链路是否存在对应的建立的专用通道标识信息，若是，则进入步骤503，若否，则用正常的通信链路进行通信；

步骤503：将数据包通过对应的专用通道发送给第二端侧的设备。

请参看图6，图6示出了本发明一个方面的通信控制方法的整体流程图。所述方法包括：

步骤601：加载配置信息文件；

步骤602：判断配置信息文件是否通过校验，若是，则进入步骤603，否则，进入步骤608；

步骤603：判断两个端侧的网口和设备间的通信链路是否建立成功，若是，则进入步骤604，否则，进入步骤608；

步骤604：判断接收缓存是否分配成功，若是，则进入步骤605，否则，进入步骤608；

步骤605：判断两个端侧的接收任务是否建立成功，若是，则进入步骤606，否则，进入步骤608；

步骤606：两个端侧进行数据采集，进入步骤607；

步骤607：网关进行正常的周期处理，进入步骤608；

步骤608：结束。

对应前述方法，本发明还提供一种用于铁路网络的通信控制的网关，请参看图7，图7示出了本发明一种用于铁路网络的通信控制的网关一个方面的结构图，网关70包括：存储器701，响应于配置请求，保存对应的配置信息；解析装置702用于解析配置文件中的配置信息；通信控制装置703，获取配置信息，控制网关两侧的设备通信。

在一实施例中，通信控制装置包括：网口链路建立模块，建立网关的第一端侧的第一网口与第一端侧的设备的通信链路，建立网关的第二端侧的第二网口与第二端侧的设备的通信链路；设备链路建立模块，基于配置信息，通过第一网口和第二网口为第一端侧的设备和第二端侧的设备建立通信链路。

在一实施例中，配置信息包括拟建立的各通信链路的专用通道信息，设备链路建立模块进一步包括：判断组件，判断专用通道信息是否有效；专用通道建立组件，若判断的结果为是，为对应的通信链路配置专用通道。

在一实施例中，配置信息包括拟建立的各通信链路的流量控制信息，设备链路建立模块进一步包括：判断组件，判断流量控制信息是否有效；流量控制组件，若判断的结果为是，为对应的通信链路执行流量控制。

在一实施例中，流量控制组件进一步包括：缓存分配单元，基于流量控制信息中的数据包个数，为对应的通信链路设置与控制数据包个数一致的缓存空间，判断单元，判断通信的数据的包数是否小于或等于控制数据包个数；存储单元，若判断的结果为是，则对通信的数据依次存储，若判断的结果为否，则令通信的数据的最新数据包覆盖最新数据包的前一个数据包。

在一实施例中，配置信息包括拟建立的各通信链路占用的缓存空间信息，设备链路建立模块进一步包括：网关缓存分配组件，基于各通信链路占用的缓存空间信息，为网关分配缓存空间。

在一实施例中，设备链路建立模块进一步包括：任务创建组件，基于配置信息，为通信链路创建接收任务。

在一实施例中，配置信息包括建立的通信链路标识信息，指示建立的通信链路，网关进一步包括：数据接收模块，接收网关的第一端侧的设备发送的数据包，数据包中包括身份标识信息，指示网关的第一端侧的设备拟进行通信的网关的第二端侧的设备；数据处理模块，判断第一端侧的设备和其拟进行通信的第二端侧的设备拟形成的通信链路是否存在对应的建立的通信链路标识信息；数据发送模块，若判断的结果为是，则将数据包发送给第二端侧的设备。

在一实施例中，数据处理模块进一步包括：ip获取组件，获取数据包的目标ip和端口，数据发送模块进一步基于目标ip和端口发送数据包。

在一实施例中，述配置信息包括建立的专用通道标识信息，指示建立的专用通道，网关进一步包括：数据接收模块，接收网关的第一端侧的设备发送数据包，数据包中包括身份标识信息，指示第一端侧的设备拟进行通信的网关的第二端侧的设备；数据处理模块，判断第一端侧的设备和其拟进行通信的第二端侧的设备拟形成的通信链路是否存在对应的建立的专用通道标识信息；数据发送模块，若判断的结果为是，则将数据包通过对应的专用通道发送给第二端侧的设备。

请参看图8，图8示出了本发明网关的结构示意图。其中，网关80包括：数据采集模块801，用于当通信链路建立后，实现对通信的数据的数据采集；数据验证模块802用于对配置文件进行校验，判断配置文件是否符合要求；流量控制模块803用于执行前述的流量控制操作；数据缓存模块804包含各个链路的缓存空间；数据提取模块805用于提取数据包中需进行传输的数据；数据处理模块806用于通过获取传输的目标ip和端口，将数据准确传输；专用通道模块807用于为通信链路分配专用通道；数据发送模块808用于最终发送数据。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。