本发明涉及一种轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测系统和方法，属于轨道交通通信领域。
背景技术
轨道交通采用lte-m(lte-machine-to-machine,基于lte演进的物联网技术)通信系统承载cbtc（communicationbasedtraincontrol,基于通信的列车控制）、列车运行状态监测的数据业务，或同时承载无线列车调度、cctv(closed-circuittelevision,闭路电视监控系统)、pis(passengerinformationsystem,乘客信息系统)、紧急文本等其他业务。为了保障列车运行安全，相关规定要求cbtc数据具有最高级别的优先权。目前最突出的问题缺少cbtc数据的优先可靠传输没有有效的监测手段。现有的通过dcs(digitalcommunicationsystem,数字通信系统)网管系统来追朔故障的方法主要针对监测设备硬故障，无法监测lte-m大流量无线通信由于电磁干扰、信号衰减等产生一过性的时延、丢包、切换不畅等故障，因此存在列车控制系统出现故障时运维部门无法及时准确判断故障源出自lte-m通信系统还是出自其他设备，这给cbtc运行维护带来较大的隐患。因此发明一种能够实时监测多业务通信系统承载重要业务时数据流的方法是非常必要的。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对已有技术存在的不足，提供一种轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测系统和方法，确保cbtc系统正常运行，实时监测轨道交通多业务通信系统中cbtc业务传输的可靠性，通过将lte-m运行的全部数据在核心网一侧与业务终端一侧抓取、分析、归类、挖掘、提取、报告，一方面实时呈现系统运行状况，并通过与列车控制业务流水比对，实时监测lte-m系统的运行状态。另一方面在列车控制系统发生故障的情况下，给出相关时段lte-m的工作状态，并通过与列车控制业务流水比对，用以判断该故障的原因是归于lte-m通信系统还是归于列车控制系统其他设备。
为了说明本发明，需有以下假设：
1)轨道交通中采用lte-m无线通信技术实现多业务的承载。
2)lte-m承载的业务包括cbtc以及其他业务。
3)cbtc数据业务采用udp(userdatagramprotocol,用户数据报协议)方式传输。
4)lte-m系统在列车上安装的车载终端通过交换机与多种业务接口。
5)lte-m系统在线路控制中心安装的核心网设备通过交换机与多种业务接口。
为达到上述目的，本发明构思是：通过将lte-m通信系统承载的列车控制cbtc业务数据在核心网一侧与车载终端一侧抓取、分析、归类、挖掘、提取、报告，一方面实时呈现系统运行状况，并通过与列车控制业务流水比对，实时监测lte-m系统的运行状态；另一方面在列车控制系统发生故障的情况下，给出相关时段lte-m的工作状态，并通过与列车控制业务流水比对，用以判断该故障的原因是出自lte-m通信系统还是出自列车控制系统其他设备。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
1、一种轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测系统，包括设备：线路中心cbtc主机、核心网交换机、线路中心监测单元、核心网、cbtc监测主机、lte基站、lte车载终端、车载交换机、车载cbtc设备、车载监控单元、cbtc监测主机、网络a、网络b，其特征在于：将线路中心cbtc主机，核心网接到核心网交换机上，在核心网交换机一侧安装线路中心监测单元以及cbtc监测主机，核心网下挂两个lte网；车载终端a与b都接入到车载交换机；将车载cbtc设备接入到车载交换机上，在车载交换机一侧安装车载监测单元以及cbtc监测主机。工作原理：在lte-m通信系统核心网一侧与车载终端一侧分别将lte-m通信系统承载的列车控制cbtc业务数据抓取、分析、归类、挖掘、提取、报告；采用大数据处理方法实时呈现系统运行状况，并通过与列车控制业务流水比对，实时监测lte-m系统的运行状态；在列车控制系统发生故障的情况下，给出相关时段lte-m的工作状态，并通过与列车控制业务流水比对，判断该故障的原因是否出自lte-m通信系统；lte-m承载cbtc的数据传输信息可以得到全面实时大数据监测，属于cbtc系统运行维护的先管理手段，有利于提高列车的行车安全。
一种轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测方法，采用根据权利要求所述的轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测系统进行操作，操作步骤如下：连接线路中心监测单元与核心网交换机，连接车载监测单元与车载交换机；在线路中心监测单元中，将数据分类后送到cbtc监测主机，在车载监测单元中，将数据分类后送到cbtc监测主机；在线路中心cbtc监测主机和车载cbtc监测主机中设有数据库，存放cbtc数据或其他业务数据；在线路中心和车载cbtc监测主机中形成cbtc数据流，并绘出传输时延，写出cbtc数据流的丢包和时延报告文档；在线路中心和车载监测主机中，给出a,b两网传输时延，丢包的对比报告文档；列车行进中，将发生车载lte终端在不同lte基站间的接入切换过程。线路中心监测主机和车载监测主机提取a网和b网切换过程中的数据信息，生成切换过程中丢包，时延，切换成功与否等信息并形成报告文档；车载监测主机将每隔一定时间上传主要报表到线路监测主机，并给出lte-m的rams指标的报告文档。
与现有技术相比较，本发明具有如下显而易见的突出性特点和显著技术进步:在lte-m中目前最突出的问题缺少cbtc数据的优先可靠传输没有有效的监测手段。现有的通过dcs网管系统来追朔故障的方法主要针对监测设备硬故障，无法监测lte-m大流量无线通信由于电磁干扰、信号衰减等产生一过性的时延、丢包、切换不畅等故障，因此存在列车控制系统出现故障时运维部门无法及时准确判断故障源出自lte-m通信系统还是出自其他设备，这给cbtc运行维护带来较大的隐患。因此发明一种能够实时监测多业务通信系统承载重要业务时数据流的方法是非常必要的。
附图说明
图1是本发明的连接框图。
图2是本发明的程序框图。
图3是本发明的硬件连接示意图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图详述如下：
实施例一：参见图1
一种轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测系统，包括设备：线路中心cbtc主机(1)、核心网交换机(2)、线路中心监测单元(3)、核心网(4)、cbtc监测主机(5)、lte基站(6,7,8,9)、lte车载终端(10,11)、车载交换机(12)、车载cbtc设备(13)、车载监控单元(14)、cbtc监测主机(15)、网络a、网络b，其特征在于：将线路中心cbtc主机(1)，核心网(4)接到核心网交换机(2)上，在核心网交换机（2）一侧安装线路中心监测单元(3)以及cbtc监测主机(5)，核心网下挂两个lte网；车载终端a(10)与b(11)都接入到车载交换机(13)；将车载cbtc设备(13)接入到车载交换机上，在车载交换机一侧安装车载监测单元(14)以及cbtc监测主机(15)。工作原理：在lte-m通信系统核心网一侧与车载终端一侧分别将lte-m通信系统承载的列车控制cbtc业务数据抓取、分析、归类、挖掘、提取、报告；采用大数据处理方法实时呈现系统运行状况，并通过与列车控制业务流水比对，实时监测lte-m系统的运行状态；在列车控制系统发生故障的情况下，给出相关时段lte-m的工作状态，并通过与列车控制业务流水比对，判断该故障的原因是否出自lte-m通信系统；lte-m承载cbtc的数据传输信息可以得到全面实时大数据监测，属于cbtc系统运行维护的先管理手段，有利于提高列车的行车安全。
实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
所述的轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测系统，其特征在于所述核心网是一种将业务提供者与接入网连接在一起的网络。通常指除接入网和用户驻地网之外的网络部分。核心网可以把移动网络划分为三个部分，基站子系统，网络子系统，和系统支撑部分，比如说安全管理等这些。核心网部分就是位于网络子系统内，核心网的主要作用是把呼叫请求或数据请求，接续到不同的网络上。主要是涉及呼叫的接续、计费。
所述的轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测系统，其特征在于所述核心网交换机是放在核心网的交换机。核心网交换机全部采用模块化结构，拥有相当数量的插槽，具有强大的网络扩展能力。
所述的轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测系统，其特征在于所述cbtc：随着通信技术特别是无线电技术飞速发展，人们开始研究以通信技术为基础的列车运行控制系统。cbtc的突出优点是可以实现车—地之间的双向通信，并且传输信息量大，传输速度快，很容易实现移动自动闭塞系统，大量减少区间敷设电缆，减少一次性投资及减少日常维护工作，可以大幅度提高区间通过能力，灵活组织双向运行和单向连续发车，容易适应不同车速、不同运量、不同类型牵引的列车运行控制等等。
所述的轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测系统，其特征在于所述线路中心单元与线路中心交换机连接，用以获取线路中心的全部数据流信息。车载监测单元与车载交换机连接，用以监测车载交换机的全部数据流。
所述的轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测系统，其特征在于所述lte基站，即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。一个基站的选择，需从性能、配套、兼容性及使用要求等各方面综合考虑，其中特别注意的是基站设备必须与移动交换中心相兼容或配套，这样才能取得较好的通信效果。基站子系统主要包括两类设备：基站收发台和基站控制器。
所述的轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测系统，其特征在于所述车载交换机即工业交换机，也称作工业以太网交换机，即应用于工业控制领域的以太网交换机设备，由于采用的网络标准，其开放性好、应用广泛以及价格低廉、使用的是透明而统一的tcp/ip（transmissioncontrolprotocol/internetprotocol,传输控制协议/因特网互联协议）协议，以太网已经成为工业控制领域的主要通信标准。工业交换机具有电信级性能特征，可耐受严苛的工作环境。产品系列丰富，端口配置灵活，可满足各种工业领域的使用需求。产品采用宽温设计，支持标准和私有的环网冗余协议。
实施例三：参见图2
本轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测方法，采用上述的轨道交通lte-m通信系统列车控制业务传输的大数据监测系统进行操作，其特征在于：
1）连接线路中心监测单元与核心网交换机；连接车载监测单元与车载交换机。
2）在线路中心监测单元中，将数据分类后送到cbtc监测主机。在车载监测单元中，将数据分类后送到cbtc监测主机。
3）在线路中心cbtc监测主机和车载cbtc监测主机中设有数据库，存放cbtc数据或其他业务数据。
4）在线路中心和车载cbtc监测主机中形成cbtc数据流，并绘出传输时延。写出cbtc数据流的丢包和时延报告文档。
5）在线路中心和车载监测主机中，给出传输时延，丢包的对比报告文档。
6）列车行进中，将发生车载lte终端在不同lte基站间的接入切换过程。
7）线路中心监测主机和车载监测主机提切换过程中的数据信息，生成切换过程中丢包，时延，切换成功与否等信息并形成报告文档。
8）车载监测主机将每隔一定时间上传主要报表到线路监测主机，并给出lte-m的rams指标的报告文档。
实施例四：参见图3
图3所示为lte-m综合承载轨道交通多业务的系统以及本发明监测构架。其中lte-m通信系统包括核心网，基站，车载终端三种设备以及核心网与基站间的光纤传输网络。核心网通过核心网交换机接入到轨道交通线路中心的多种业务服务器上。图中标出了线路中心cbtc主机和线路中心其他业务主机。核心网下挂两个lte网。其中a网包括网络a，基站a1，基站a2以及lte车载终端a，b网包括网络b，基站b1,基站b2以及lte车载终端b，车载终端a与b都接入到车载交换机。车载交换机连接车载cbtc设备以及车载其他业务设备。
1）本发明涉及的主要设备包括线路中心监测设备和车载监测设备。线路中心监测设备包括线路中心监测单元、cbtc监测主机。车载监测设备包括车载监测单元、cbtc监测主机。线路中心监测单元与核心网交换机连接，用以获取线路中心的全部数据流信息。车载监测单元与车载交换机连接，用以监测车载交换机的全部数据流。
2）在线路中心监测单元中，通过对数据标志的识别，将数据分类为cbtc数据和其他业务数据，并送到cbtc监测主机。在车载监测单元中，通过对数据标志的识别将数据分类为cbtc数据和其他业务数据，并送到cbtc监测主机。
3）在线路中心cbtc监测主机和车载cbtc监测主机中设有数据库，用以存放cbtc数据或其他业务数据。该数据库按照ip源地址，ip目的地址，数据类型，业务类型，到达时间，业务数据排号，时间标志等项目组织。
4）在线路中心和车载cbtc监测主机中，通过对业务数据的排号形成cbtc数据流，并根据时间标志绘出传输时延。根据以上信息写出cbtc数据流的丢包和时延报告文档。
5）在线路中心和车载监测主机中，通过对a,b两个网信息的比对和排序，给出a,b两网传输时延，丢包的对比报告文档。
6）列车行进中，将发生车载lte终端在不同lte基站间的接入切换过程。其中lte终端a只能接入基站a，因此可在lte基站a1→a2→a3……中切换。同理lte车载终端b只能接入lte基站b，因此可在lte基站b1→b2→b3……中切换。
7）线路中心监测主机和车载监测主机将根据终端接入基站的标识提取a网和b网切换过程中的数据信息，用以生成切换过程中丢包，时延，切换成功与否等信息并形成报告文档。
8）车载监测主机将每隔一定时间上传主要报表到线路监测主机，用以比对lte-m承载cbtc以及其他业务数据发送和接收情况，并给出lte-m的rams(可靠性，可用性，可维护性，信息安全性)指标的报告文档。