CCS系統中ISDN服務器的實現

王國光 唐世軍 孟令韜

CCS系統中ISDN服務器的實現

王國光 唐世軍 孟令韜

通過介紹CCS的總體構成，引入了ISDN服務器，說明了ISDN服務器的主要功能、硬件結構，介紹了ISDN服務器的軟件實現。

通信控制系統;ISDN服務器;通信功能模塊;ATP

隨著客運專線在全國范圍內的大量運營，為了提高運營效率和保證旅客運輸安全，在CTCS-2級列控系統基礎上，增設站臺屏蔽門，防護及聯動控制等自動運行相關設備和功能;設置列車自動防護(ATP)設備實現自動駕駛，地面設置專用的精確定位應答器實現精確定位，設置通信控制系統(CCS)實現站臺屏蔽門控制和列車運行計劃的傳輸。

1 CCS的總體構成

CCS支持與ATP實現車-地雙向安全通信，向ATP下達行車計劃，CCS服務器滿足信號安全數據網接入的要求，通過信號安全網與TCC接口，實現站臺屏蔽門、緊急關閉按鈕等接口的驅動、采集功能。CCS應在確認收到車載設備的停準、停穩信息后，才能允許向TCC發送站臺屏蔽門動作命令。CCS結構如圖1所示。

圖1 CCS結構示意圖

2 ISDN服務器的結構

ISDN(Integrated Services Digital Network)是綜合業務數字網的簡稱，在CCS系統中就是通過ISDN實現與ATP通信的。ISDN服務器是在CCS中實現與列車通信接口的子系統。ISDN服務器通過ISDN PRI接口與GSM-R網絡相互連接，在CCS系統中，設置2個ISDN服務器，每個ISDN服務器最多可以處理60個連接(列車)。

ISDN服務器維護車-地之間數據鏈路層、網絡層連接的建立、維持和釋放，并與CCS通信前置機進行通信，接收由通信前置機發出的消息，通過GSM-R網絡向ATP傳輸，并將來自ATP的消息發往CCS的通信前置機進行安全消息處理，完成車-地無線消息的通信傳輸功能。

ISDN服務器運行在Compact PCI工控機上，操作系統為Embedded Windows XP，ISDN服務器與通信前置機采用雙網冗余通信，采用PrimuX S2mE板卡與GSM-R網絡通信。PrimuX S2mE板卡的編程接口遵守CAPI 2.0標準接口，為應用程序的開發提供了便利。

ISDN服務器軟件參考了《客專列控系統RBC接口規范》中RBC-RBC接口規范部分，ISDN服務器實現了RBC-RBC接口規范中的CFM(Communication Functional Module)功能，實現了對ATP的數據鏈路層和網絡層的連接。

3 CFM模塊的接口設計

CFM是通信功能模塊，其接口如圖2所示。

關于接口設計有以下3點特征。

1.CFM模塊接口1和接口2按照數據驅動方式設計，按輸入事件的來源分為2個接口。每個接口的輸入數據來源是唯一的，輸出數據則有2個方

向:輸出至通信前置機(以太網)或RTU (GSM-R無線通信單元)。

2.接口3是時間驅動方式，用戶按照固定時間間隔調用，相當于給CFM模塊一個時間基準，在此接口中，CFM模塊可以設置對通信前置機(以太網)或RTU(ISDN-PRI)雙方向的輸出。

3.所有函數都是立即返回的，若函數返回中有輸出數據，則一次性輸出所有數據，這些數據可能有多個數據單元，也可能有多個數據流向。

圖2 CFM模塊結構圖

CFM模塊接口的輸入輸出功能都是預先規定好的服務請求，分為10項，如表1所示。

在表1中，序號1至4用于建立安全連接，序號5、6用于正常的數據傳送，序號7、8用于高優先級數據的傳送，序號9、10用于斷開安全連接。

安全連接的建立需要三次握手，用于初始化時間戳、初始化發送/接收序號、通信對象合法性檢查等準備工作，待安全連接建立后，才能進行正常數據、高優先級數據的發送和接收。

表1 服務請求列表

一次握手過程:ISDN服務器在接受到RTU端發送的連接請求后，通過CFM模塊接口2傳入CONNECT.request服務請求，CFM模塊處理后向通信前置機發送CONNECT.indication請求，在收到通信前置機的CONNECT.response應答后，CFM模塊向RTU發送CONNECT.confirm，至此，一次握手過程完成。

在正常的數據通信中，數據流是按照正常的接收/發送順序處理的，因此在通信量大的情況下可能出現數據排隊等待處理的情況。為了滿足在某些緊急情況下特殊數據的優先發送，設置了高優先級的服務請求。使用高優先級服務請求，能夠確保數據被立即發送，接收后數據能夠被立即處理。在應用中應該嚴格限制高優先級數據的使用時機，并且限制高優先級數據的數據長度。

ISDN服務器在與通信前置機、RTU通信時，數據幀的丟失是不可避免的。為此，CFM模塊也充分考慮了數據的重發、重復數據的處理，確保數據的可靠到達。

4 ISDN服務器軟件模塊結構

ISND服務器軟件模塊如圖3所示。ISDN服務器軟件結構主要分為5部分:ISDN接收模塊、ISDN發送模塊、以太網接收模塊、以太網發送模塊、主調度程序模塊。5個模塊之間靠信息的流動推動整個程序的運行，ISDN接收模塊、以太網接收模塊通過管道把接收到的數據順序推送到主調度模塊。在主調度模塊中，完成對CFM模塊接口函數的調用，把需要輸出的數據分別通過管道送至ISDN發送模塊、以太網發送模塊。ISDN發送模塊、以太網發送模塊從管道中取出需要發送的數據順序發送。

圖3 ISND服務器軟件模塊圖

5 高效的RTU仿真平臺

ISDN服務器的實現考慮了做為RTU仿真連接ATP和ISDN服務器的需求，只需通過簡單的配置，即可以仿真RTU，為實驗室的前期測試工作提供了便利條件和可靠的手段。

同時，做為RTU仿真平臺，ISDN服務器可以同時模擬多個RTU，模擬多個RTU同時向ISDN服務器發起通信請求，實現多信道同時工作，可以輕松完成對ISDN服務器的壓力測試。

6 結束語

ISDN服務器通過雙套備份，獨立雙網通信實現了ATP與CCS間的可靠通信，使CCS能及時準確獲取車輛位置信息、停穩信息、行車計劃，在既有線、客運專線、高鐵上通過控制站臺屏蔽門，提高了旅客運輸效率，增加了旅客運輸安全，是鐵路運輸現代化的重要環節。

［1］中華人民共和國鐵道部運輸局.客專信號系統安全數據網技術規范(V2．0)［S］．2010.

［2］中華人民共和國鐵道部運輸局.客專列控系統RBC接口規范［S］．2010.

［3］RBC與ATP安全通信接口規范(V1.0)［S］．2008.

［4］Common－ISDN－APIVersion 2．0．2001.

［5］CCS項目037接口軟件結構設計．2013.

This paper introduces the ISDN server in the framework of overall architecture of CCS and gives a description ofmajor functions and hardware structure and implement of its software．

Communication Control System;ISDN server;Communicate Functional Module;Automatic Train Protection

王國光:中國鐵道科學研究院通信信號研究所助理研究員100081北京

唐世軍:中國鐵道科學研究院通信信號研究所副研究員100081北京

孟令韜:中國鐵道科學研究院通信信號研究所副研究員100081北京

2013-10-21

(責任編輯:諸紅)