一种轨道交通一体机自动组网方法与系统与流程

43字段和option82字段，且所述option82字段包括组播管理网络信息；所述组播管理网络信息包括选定的ip地址，组播管理网络地址，组播管理网络的端口信息和广播信息时间间隔信息；
16.步骤1.4：站级网络信息服务器确认并解析dhcp request报文中option 43字段是否合法，当option 43字段合法时，则提取dhcp request报文中option82字段中的组播管理网络信息；
17.步骤1.5：根据组播管理网络信息建立组播管理网络。
18.优选的，所述步骤1.2：站级网络信息服务器对所述dhcp discovery报文进行解析并判断所述dhcp discovery报文是否合法，包括：
19.步骤1.2.1：站级网络信息服务器解析dhcp discovery报文的option 43字段中8字节车站云网络特别标志是否合法；
20.步骤1.2.2：当8字节车站云网络特别标志合法时，提取设备类型标志，并根据所述设备类型标志将dhcp offer报文发送到站级管理一体机云平台。
21.优选的，所述步骤2：边缘一体机向站级网络信息服务器申请ip地址并注册得到组播地址信息，包括：
22.步骤2.1：边缘一体机向站级网络信息服务器发送dhcp discovery报文；其中，dhcp discovery报文中增加并设置了option 43字段，所述option 43字段包括8字节车站云网络特别标志，且option43字段后续依次设置2字节的边缘一体机类型标志和1字节的服务申请类型字段；
23.步骤2.2：站级网络信息服务器对所述dhcp discovery报文进行解析并判断所述dhcp discovery报文是否合法和有效；
24.步骤2.3：当所述dhcp discovery报文合法且有效时，站级网络信息服务器根据服务申请类型字段向边缘一体机回复dhcp offer报文；
25.步骤2.4：边缘一体机根据所述dhcp offer报文得到组播地址信息。
26.优选的，所述步骤2.3：当所述dhcp discovery报文合法且有效时，站级网络信息服务器根据服务申请类型字段向边缘一体机回复dhcp offer报文，包括：
27.根据所述服务申请类型字段向边缘一体机的dhcp offer报文中增加并设置option82字段；当服务申请类型字段为1时，向dhcp offer报文增加并设置option82字段，且option82字段为4字节的站级管理一体机云平台ip地址；当服务申请类型字段为2时，option82字段为10字节，且前4字节为站级管理一体机云平台ip地址，后续4字节为组播管理网络的组播ip地址，再后续2字节为组播管理网络端口信息，再后续2字节为广播信息时间间隔，当服务申请类型字段为0时，option82字段为空。
28.本发明还提供了一种轨道交通一体机自动组网系统，包括：
29.注册模块，用于站级管理一体机云平台向站级网络信息服务器申请ip地址并注册，并根据注册的ip地址建立组播管理网络；
30.申请模块，用于边缘一体机向站级网络信息服务器申请ip地址并注册得到组播地址信息；
31.组播管理模块，用于所述边缘一体机根据所述组播地址信息，加入所述组播管理网络；
32.缓存模块，用于所述边缘一体机根据所述组播管理网络的汇报周期，定时发布资源及服务汇报信息，并对所述资源及服务汇报信息进行缓存；
33.可视化显示模块，用于站级管理一体机云平台接收所述资源和服务汇报信息，并对所述资源和服务汇报信息进行可视化显示。
34.优选的，所述注册模块，包括：
35.报文发送单元，用于站级管理一体机云平台向站级网络信息服务器发送dhcp discovery报文；其中，dhcp discovery报文中增加并设置了option 43字段，所述option 43字段包括8字节车站云网络特别标志，且option 43字段后续的2字节为云平台类型标志；
36.报文解析单元，用于站级网络信息服务器对所述dhcp discovery报文进行解析并判断所述dhcp discovery报文是否合法；
37.报文回复单元，用于当所述dhcp discovery报文合法时，站级管理一体机云平台向站级网络信息服务器回复dhcp request报文；其中，所述dhcp request报文中增加并设置了option 43字段和option82字段，且所述option82字段包括组播管理网络信息；所述组播管理网络信息包括选定的ip地址，组播管理网络地址，组播管理网络的端口信息和广播信息时间间隔信息；
38.信息提取单元，用于站级网络信息服务器确认并解析dhcp request报文中option 43字段是否合法，当option 43字段合法时，则提取dhcp request报文中option82字段中的组播管理网络信息；
39.组网单元，用于根据组播管理网络信息建立组播管理网络。
40.优选的，所述报文解析单元，包括：
41.合法判断子单元，用于站级网络信息服务器解析dhcp discovery报文的option 43字段中8字节车站云网络特别标志是否合法；
42.合法报文发送子单元，用于当8字节车站云网络特别标志合法时，提取设备类型标志，并根据所述设备类型标志将dhcp offer报文发送到站级管理一体机云平台。
43.优选的，所述申请模块，包括：
44.边缘一体机报文发送单元，用于边缘一体机向站级网络信息服务器发送dhcp discovery报文；其中，dhcp discovery报文中增加并设置了option 43字段，所述option 43字段包括8字节车站云网络特别标志，且option 43字段后续依次设置2字节的边缘一体机类型标志和1字节的服务申请类型字段；
45.报文有效性判断单元，用于站级网络信息服务器对所述dhcp discovery报文进行解析并判断所述dhcp discovery报文是否合法和有效；
46.有效回复单元，用于当所述dhcp discovery报文合法且有效时，站级网络信息服务器根据服务申请类型字段向边缘一体机回复dhcp offer报文；
47.组播地址获取单元，用于边缘一体机根据所述dhcp offer报文得到组播地址信息。
48.优选的，所述有效回复单元，包括：
49.有效回复子单元，用于根据所述服务申请类型字段向边缘一体机的dhcp offer报文中增加并设置option82字段；当服务申请类型字段为1时，向dhcp offer报文增加并设置option82字段，且option82字段为4字节的站级管理一体机云平台ip地址；当服务申请类型
字段为2时，option82字段为10字节，且前4字节为站级管理一体机云平台ip地址，后续4字节为组播管理网络的组播ip地址，再后续2字节为组播管理网络端口信息，再后续2字节为广播信息时间间隔，当服务申请类型字段为0时，option82字段为空。
50.本发明提供的一种轨道交通一体机自动组网方法与系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明基于组播管理网络，可以将所有的边缘一体机自动接入站级管理一体机云平台，使得整个轨道交通一体机网络完成组网和资源收集功能。
51.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
52.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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
53.图1示出了本发明实施例所提供的一种轨道交通一体机自动组网方法流程图；
54.图2示出了本发明实施例所提供轨道交通一体机自动组网装置原理图；
55.图3示出了本发明实施例所提供轨道交通一体机自动组网装置的注册流程图。
具体实施方式
56.在本发明的描述中，需要理解的是，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”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。
57.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
58.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，或一体地连接；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。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。
59.本发明的目的在于提供一种轨道交通一体机自动组网方法与系统，旨在解决现有的轨道交通云管理平台，需要手动组网和资源收集的问题。
60.请参阅图1，一种轨道交通一体机自动组网方法，包括：
61.步骤1：站级管理一体机云平台向站级网络信息服务器申请ip地址并注册，并根据注册的ip地址建立组播管理网络；
62.需要说明的是，站级网络信息服务器在进行ip分配等服务时，需要遵守以下原则：
63.原则1、站级网络信息服务器仅响应站级管理一体机云平台及边缘一体机的ip申请服务、管理一体机云平台自身ip信息注册或者申请服务、组播管理网络信息(组播ip地址及端口)注册或者申请服务。
64.原则2、站级网络信息服务器只有在站级管理一体机云平台完成自身ip信息注册、组播管理网络信息(组播ip地址及端口)注册后，才响应本网络中边缘一体机设备的ip地址申请服务、站级管理一体机ip地址申请服务及组播管理网络信息申请服务。
65.进一步的，所述步骤1，包括：
66.步骤1.1：站级管理一体机云平台向站级网络信息服务器发送dhcp discovery报文；其中，dhcp discovery报文中增加并设置了option 43字段，所述option 43字段包括8字节车站云网络特别标志，且option 43字段后续的2字节为云平台类型标志；
67.步骤1.2：站级网络信息服务器对所述dhcp discovery报文进行解析并判断所述dhcp discovery报文是否合法；
68.其中，步骤1.2包括：
69.步骤1.2.1：站级网络信息服务器解析dhcp discovery报文的option 43字段中8字节车站云网络特别标志是否合法；
70.步骤1.2.2：当8字节车站云网络特别标志合法时，提取设备类型标志，并根据所述设备类型标志将dhcp offer报文发送到站级管理一体机云平台。
71.步骤1.3：当所述dhcp discovery报文合法时，站级管理一体机云平台向站级网络信息服务器回复dhcp request报文；其中，所述dhcp request报文中增加并设置了option 43字段和option82字段，且所述option82字段包括组播管理网络信息；所述组播管理网络信息包括选定的ip地址，组播管理网络地址，组播管理网络的端口信息和广播信息时间间隔信息；
72.步骤1.4：站级网络信息服务器确认并解析dhcp request报文中option 43字段是否合法，当option 43字段合法时，则提取dhcp request报文中option82字段中的组播管理网络信息；
73.步骤1.5：根据组播管理网络信息建立组播管理网络。
74.下面结合具体的实施例对本发明中的站级管理一体机云平台的注册流程做进一步的说明：
75.(1)站级管理一体机云平台向网络发起传统dhcp discovery报文前，增加并设置报文中的option 43字段，该字段内容包括8字节车站云网络特别标志(该字段可依据实际需要确定，并可选加密模式和算法，用于站级网络信息服务器确认接收到的dhcp报文来自可信赖、可服务设备)，该字段后续为2字节设备类型标志(本实施例中的站级管理一体机云平台为“s”“v”字符)，修改完成后，站级管理一体机云平台向网络发送该报文；
76.(2)站级网络信息服务器收到上述dhcp申请报文后，确认option 43字段存在，并解析前8字节是否为合法和正确的车站云网络特别标志，解析完成后，提取后续2字节报文，确认报文来自站级管理一体机云平台；当确认该报文来自站级管理一体机云平台后，按照dhcp标准流程回复dhcp offer报文；
77.(3)站级管理一体机云平台接收到站级网络信息服务器回复的dhcp offer标准报文并选定ip地址后，在将要回复的dhcp request报文中，增加并设定option43字段(如步骤
(2)中内容)，同时增加并设置option82字段(共12字节)，在该字段的前4字节填写入选定的ip地址，后续4字节填入合法的组播管理网络地址，后续2字节填写入合法组播管理网络的端口信息，后续2字节填写入广播信息时间间隔信息(单位：毫秒)；最后向站级网络信息服务器发送该dhcp request报文；
78.(4)站级网络信息服务器收到上述dhcp申请报文后，确认option 43字段存在，并解析前8字节是否为合法和正确的车站云网络特别标志，解析正确后(解析失败则结束操作)，提取后续2字节报文，确认报文来自站级管理一体机云平台或者边缘一体机；当确认该报文来自站级管理一体机云平台后，提取option82字段中的站级管理一体机云平台ip地址，组播管理网络组播ip地址和端口信息及广播信息时间间隔并存储，同时设置可服务边缘一体机ip地址、站级管理一体机ip地址申请服务及组播管理网络信息申请服务标志位，便于后续响应边缘一体机的相关申请服务。
79.步骤2：边缘一体机向站级网络信息服务器申请ip地址并注册得到组播地址信息；
80.进一步的，所述步骤2包括：
81.步骤2.1：边缘一体机向站级网络信息服务器发送dhcp discovery报文；其中，dhcp discovery报文中增加并设置了option 43字段，所述option 43字段包括8字节车站云网络特别标志，且option43字段后续依次设置2字节的边缘一体机类型标志和1字节的服务申请类型字段；
82.步骤2.2：站级网络信息服务器对所述dhcp discovery报文进行解析并判断所述dhcp discovery报文是否合法和有效；
83.步骤2.3：当所述dhcp discovery报文合法且有效时，站级网络信息服务器根据服务申请类型字段向边缘一体机回复dhcp offer报文；具体的，步骤2.3，包括：
84.根据所述服务申请类型字段向边缘一体机的dhcp offer报文中增加并设置option82字段；当服务申请类型字段为1时，向dhcp offer报文增加并设置option82字段，且option82字段为4字节的站级管理一体机云平台ip地址；当服务申请类型字段为2时，option82字段为10字节，且前4字节为站级管理一体机云平台ip地址，后续4字节为组播管理网络的组播ip地址，再后续2字节为组播管理网络端口信息，再后续2字节为广播信息时间间隔，当服务申请类型字段为0时，option82字段为空。
85.步骤2.4：边缘一体机根据所述dhcp offer报文得到组播地址信息。
86.下面结合具体的实施例对本发明中的边缘一体机的注册流程做进一步的说明：
87.(1)边缘一体机向网络发起传统dhcp discovery报文前，增加并设置报文中的option 43字段，该字段内容包括8字节车站云网络特别标志(该字段可依据实际需要确定，并可选加密模式和算法，用于站级网络信息服务器确认接收到的dhcp报文来自可信赖、可服务设备)，该字段后续为2字节设备类型标志(本实施例中的边缘一体机为“c”“i”字符)，该字段后续1个字节为服务申请类型字段(0表示仅申请ip地址、1表示申请ip地址的同时还申请站级管理一体机云平台ip地址、2表示申请ip地址的同时还申请站级管理一体机云平台ip地址及组播管理网络信息)修改完成后，向网络发送该报文；
88.(2)站级网络信息服务器收到上述dhcp申请报文后，确认option 43字段存在，并解析前8字节是否为合法和正确的车站云网络特别标志，解析正确后(解析失败则结束操作)，提取后续2字节报文，若确认报文来自边缘一体机，则确认可服务边缘一体机ip地址、
站级管理一体机ip地址申请服务及组播管理网络信息申请服务标志位是否有效(如无效则结束操作)；确认有效后，提取后续1字节边缘一体机申请服务类型标志；
89.(3)站级网络信息服务器准备dhcp offer报文，并根据边缘一体机申请服务类型标志，增加并设置option82字段(申请服务类型标志为0：则该字段为空；申请服务类型标志为1：则该字段为4字节的站级管理一体机云平台ip地址；申请服务类型标志为2：则该字段为10字节，前4字节为站级管理一体机云平台ip地址，后续4字节为组播管理网络组播ip地址，再后续2字节为组播管理网络端口信息，再后续2字节为广播信息时间间隔)，完成设置后，站级网络信息服务器向边缘一体机回复该报文。
90.(4)边缘一体机利用dhcp offer报文得到组播地址信息。
91.步骤3：所述边缘一体机根据所述组播地址信息，加入所述组播管理网络；
92.步骤4：所述边缘一体机根据所述组播管理网络的汇报周期(即广播信息时间间隔)，定时发布资源及服务汇报信息，并对所述资源及服务汇报信息进行缓存；其中，资源及服务汇报信息，包括：基本信息、服务信息和资源信息。
93.其中，基本信息包括：本机名称、编号、本机ip信息、物理位置信息及软硬件版本等信息及配置信息(即边缘一体机内置板卡信息)；服务信息包括当前算力服务网络端口信息、存储服务网络端口信息、硬件端口采集服务的网络端口信息；资源信息包括：数据交换通道数量、计算资源信息、存储资源信息、硬件端口及其可采集资源信息。
94.步骤5：站级管理一体机云平台接收所述资源和服务汇报信息，并对所述资源和服务汇报信息进行可视化显示。
95.请参阅图2，基于本技术提供的轨道交通一体机自动组网方法，本技术还提供了一种轨道交通一体机自动组网装置，包括：站级管理一体机云平台、边缘一体机、边缘一体机组播管理网络和站级网络信息服务器。
96.站级管理一体机云平台，用于通过边缘一体机组播管理网络收集车站终端信息；负责管理边缘一体机组播管理网络，配置该网络地址信息及信息汇报定时间隔等参数；完成自身网络信息及组播相关参数向站级网络信息服务器进行注册的功能；负责发布数据采集和处理命令，并接收命令的处理结果。
97.边缘一体机，负责就地化处理各个轨道交通系统中各专业数据；其中，接入的系统包括并不限于行车综合系统、旅客信息系统、自动售检票系统、bas、fas、acs等轨道交通原有专业系统，图2中仅列举部分系统作为示例；对于边缘一体机，可一次接入一个专业系统，也可接入同时多个专业系统，图2仅作为示例，展示每个边缘一体机仅接入一个专业系统的情况。边缘一体机形式上为3u 19寸机箱样式，内部为背板+插卡模式硬件板卡形式，其中硬件板卡主要包括计算板卡、交换板卡、存储板卡及端口板卡。
98.边缘一体机组播管理网络，用于站级管理一体机云平台获取本站边缘一体机资源、服务及运行状态，并将用户需求转换成业务命令通过该网络下发到边缘一体机；同时该网络也用于边缘一体机间资源和服务的相互访问；边缘一体机也通过该网络回复站级管理一体机命令处理结果。
99.站级网络信息服务器，负责管理本站所有设备的ip地址分配；接受站级管理一体机云平台向本机注册其网络地址信息、边缘一体机组播管理网络信息及组播汇报时间间隔等信息；负责响应边缘一体机查询级管理一体机云平台网络地址及组播网络信息的请求。
100.请参阅图3，下面本发明对轨道交通一体机自动组网装置中，智能组网及边缘一体机自动化资源和服务注册流程做简要说明：
101.1)站级管理一体机云平台向站级网络信息服务器申请ip地址并根据轨道交通一体机自动组网方法(即步骤1)中的描述原则及流程完成站级管理一体机云平台ip地址申请，并完成站级管理一体机云平台ip地址信息、管理组播网络信息向站级网络信息服务器的注册，即图中
①③
。
102.2)站级管理一体机云平台同步1)建立组播管理网络
②
。
103.3)边缘一体机上电后，根据轨道交通一体机自动组网方法(即步骤2)中的流程，获取站级管理一体机云平台ip地址信息及管理组播网络信息
④⑤⑥
；
104.4)边缘一体机根据组播地址信息，申请加入组播网络
⑦
；
105.5)边缘一体机根据组播管理网络汇报周期，定时发布自身资源及服务信息，并接收其他边缘一体机汇报的资源和信息进行缓存
⑧
；
106.6)站级管理一体机云平台接收边缘一体机组播网络注册信息及资源和服务汇报信息并进行缓存，根据边缘一体机汇报的资源及服务信息，可生成本站系统架构和资源可视化框图
⑨
。
107.本发明可以将所有的边缘一体机自动接入站级管理一体机云平台，使得整个轨道交通一体机网络完成自动组网和资源收集功能。
108.本发明还提供了一种轨道交通一体机自动组网系统，包括：
109.注册模块，用于站级管理一体机云平台向站级网络信息服务器申请ip地址并注册，并根据注册的ip地址建立组播管理网络；
110.申请模块，用于边缘一体机向站级网络信息服务器申请ip地址并注册得到组播地址信息；
111.组播管理模块，用于所述边缘一体机根据所述组播地址信息，加入所述组播管理网络；
112.缓存模块，用于所述边缘一体机根据所述组播管理网络的汇报周期，定时发布资源及服务汇报信息，并对所述资源及服务汇报信息进行缓存；
113.可视化显示模块，用于站级管理一体机云平台接收所述资源和服务汇报信息，并对所述资源和服务汇报信息进行可视化显示。
114.优选的，所述注册模块，包括：
115.报文发送单元，用于站级管理一体机云平台向站级网络信息服务器发送dhcp discovery报文；其中，dhcp discovery报文中增加并设置了option 43字段，所述option 43字段包括8字节车站云网络特别标志，且option 43字段后续的2字节为云平台类型标志；
116.报文解析单元，用于站级网络信息服务器对所述dhcp discovery报文进行解析并判断所述dhcp discovery报文是否合法；
117.报文回复单元，用于当所述dhcp discovery报文合法时，站级管理一体机云平台向站级网络信息服务器回复dhcp request报文；其中，所述dhcp request报文中增加并设置了option 43字段和option82字段，且所述option82字段包括组播管理网络信息；所述组播管理网络信息包括选定的ip地址，组播管理网络地址，组播管理网络的端口信息和广播信息时间间隔信息；
118.信息提取单元，用于站级网络信息服务器确认并解析dhcp request报文中option 43字段是否合法，当option 43字段合法时，则提取dhcp request报文中option82字段中的组播管理网络信息；
119.组网单元，用于根据组播管理网络信息建立组播管理网络。
120.优选的，所述报文解析单元，包括：
121.合法判断子单元，用于站级网络信息服务器解析dhcp discovery报文的option 43字段中8字节车站云网络特别标志是否合法；
122.合法报文发送子单元，用于当8字节车站云网络特别标志合法时，提取设备类型标志，并根据所述设备类型标志将dhcp offer报文发送到站级管理一体机云平台。
123.优选的，所述申请模块，包括：
124.边缘一体机报文发送单元，用于边缘一体机向站级网络信息服务器发送dhcp discovery报文；其中，dhcp discovery报文中增加并设置了option 43字段，所述option 43字段包括8字节车站云网络特别标志，且option 43字段后续依次设置2字节的边缘一体机类型标志和1字节的服务申请类型字段；
125.报文有效性判断单元，用于站级网络信息服务器对所述dhcp discovery报文进行解析并判断所述dhcp discovery报文是否合法和有效；
126.有效回复单元，用于当所述dhcp discovery报文合法且有效时，站级网络信息服务器根据服务申请类型字段向边缘一体机回复dhcp offer报文；
127.组播地址获取单元，用于边缘一体机根据所述dhcp offer报文得到组播地址信息。
128.优选的，所述有效回复单元，包括：
129.有效回复子单元，用于根据所述服务申请类型字段向边缘一体机的dhcp offer报文中增加并设置option82字段；当服务申请类型字段为1时，向dhcp offer报文增加并设置option82字段，且option82字段为4字节的站级管理一体机云平台ip地址；当服务申请类型字段为2时，option82字段为10字节，且前4字节为站级管理一体机云平台ip地址，后续4字节为组播管理网络的组播ip地址，再后续2字节为组播管理网络端口信息，再后续2字节为广播信息时间间隔，当服务申请类型字段为0时，option82字段为空。
130.与现有技术相比，本发明实施例提供的一种轨道交通一体机自动组网系统的有益效果与上述技术方案所述一种轨道交通一体机自动组网方法的有益效果相同，在此不做赘述。
131.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。