趙宏濤，魏元玲，王 濤，陳 峰

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 通信信號(hào)研究所， 北京 100081）

多協(xié)議支持的通用外部交互接口服務(wù)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙宏濤，魏元玲，王 濤，陳 峰

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 通信信號(hào)研究所， 北京 100081）

通過(guò)多種連接方式和通信協(xié)議支持，外部交互接口服務(wù)器提供本鐵路局和鐵路局外單位信息交互功能，同時(shí)兼顧實(shí)現(xiàn)鐵路局內(nèi)TDCS-CTC平臺(tái)交互和運(yùn)行圖查詢等功能。為進(jìn)一步提升當(dāng)前接口服務(wù)器兼容性、擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)處理能力，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了用戶管理層、信息處理層和數(shù)據(jù)管理層3層軟件邏輯架構(gòu)。接口服務(wù)器內(nèi)部數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)統(tǒng)一使用TDCS協(xié)議格式，并針對(duì)不同協(xié)議版本選擇相應(yīng)處理邏輯。借助于多目標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)高效緩存和滑動(dòng)窗口模型下的信息組包算法，接口服務(wù)器部署靈活，運(yùn)行穩(wěn)定、安全、高效，可有效滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要。

外部交互接口服務(wù)器；多協(xié)議支持；數(shù)據(jù)高效緩存；信息組包

外部交互接口服務(wù)器作為獨(dú)立運(yùn)行程序，通過(guò)串口、套字節(jié)（Socket）、通用數(shù)據(jù)庫(kù)和第三方消息中間件等方式，在本鐵路局列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）中心、行車指揮中心（CTC）與鐵路總公司、相鄰鐵路局或本鐵路局外廠家對(duì)應(yīng)系統(tǒng)間傳遞信息，同時(shí)兼顧實(shí)現(xiàn)鐵路局內(nèi)部TDCS-CTC平臺(tái)交互和運(yùn)行圖查詢等功能。接口服務(wù)器傳遞數(shù)據(jù)分為單向信息數(shù)據(jù)（運(yùn)行圖信息、車站表示信息、列車運(yùn)行信息等）和雙向命令數(shù)據(jù)（調(diào)度命令信息、控制命令信息等），支持多種數(shù)據(jù)交互協(xié)議，主要包括：（1）列車調(diào)度指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信協(xié)議，簡(jiǎn)稱TDCS協(xié)議，（2）GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信協(xié)議；（3）FZy-CTC數(shù)據(jù)通信協(xié)議，簡(jiǎn)稱CTC協(xié)議；（4）TDCS-y數(shù)據(jù)通信協(xié)議，簡(jiǎn)稱TDCSy協(xié)議。

隨著我國(guó)鐵路的快速發(fā)展，列車運(yùn)行速度不斷提高，各條新建線與既有線交錯(cuò)續(xù)接，鐵路網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，鐵路局間信息耦合越來(lái)越緊密，交互數(shù)據(jù)量直線攀升，接口服務(wù)器的作用日益凸顯。設(shè)計(jì)一款支持多協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換、部署靈活、易于后期擴(kuò)展和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的穩(wěn)定安全高效且通用的外部交互接口服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)跨鐵路局、多平臺(tái)海量信息實(shí)時(shí)共享和資源有效互通，提高鐵路行車調(diào)度指揮自動(dòng)化水平，成為當(dāng)前鐵路信息化建設(shè)迫切需要解決的問(wèn)題之一。

1 通用外部交互接口服務(wù)器介紹

1.1 通用外部交互接口服務(wù)器應(yīng)用場(chǎng)景

通用外部交互接口服務(wù)器（簡(jiǎn)稱：接口服務(wù)器）經(jīng)過(guò)配置和擴(kuò)充，可作為鐵路總公司與鐵路局間的接口服務(wù)器、相鄰鐵路局接口服務(wù)器、FZy-CTC與TDCS-y系統(tǒng)接口服務(wù)器、運(yùn)行圖查詢服務(wù)器和相鄰鐵路局GRM-R接口服務(wù)器等。

1.1.1 鐵路總公司接口服務(wù)器

鐵路總公司接口服務(wù)器用于將本鐵路局高速鐵路中心和普速鐵路中心的信息傳送到鐵路總公司對(duì)應(yīng)系統(tǒng)。該接口程序與鐵路總公司之間采用第三方WebSphere MQ通道建立連接，基本連接結(jié)構(gòu)如圖 1所示。

圖1 鐵路總公司/相鄰鐵路局接口服務(wù)器

與本鐵路局中心設(shè)備的連接用于將實(shí)時(shí)的表示信息、車次號(hào)信息、報(bào)點(diǎn)信息以及運(yùn)行圖實(shí)時(shí)修改信息等發(fā)送給鐵路總公司。數(shù)據(jù)庫(kù)的連接用于響應(yīng)鐵路總公司的運(yùn)行圖相關(guān)查詢請(qǐng)求，向其發(fā)送非實(shí)時(shí)運(yùn)行圖信息。

1.1.2 鐵路局間接口服務(wù)器

接口服務(wù)器作為鐵路局間接口應(yīng)用時(shí)，其系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)與鐵路總公司接口類似，主要區(qū)別在于鐵路局間接口要從MQ實(shí)時(shí)接收采集表示、邏輯表示、報(bào)點(diǎn)、站間閉塞、調(diào)度命令等信息，并將其發(fā)送給本鐵路局中心設(shè)備進(jìn)行處理。

1.1.3 TDCS-CTC平臺(tái)接口服務(wù)器

TDCS-CTC平臺(tái)接口服務(wù)器用于連接TDCS-y系統(tǒng)和FZy-CTC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)中心模塊間數(shù)據(jù)信息的交換，尤其是分界區(qū)域的信息交換。圖2為基本連接結(jié)構(gòu)示意圖。

1.1.4 運(yùn)行圖查詢服務(wù)器

圖2 TDCS-CTC平臺(tái)接口服務(wù)器

接口服務(wù)器作為運(yùn)行圖查詢服務(wù)器使用時(shí)，需要安裝數(shù)據(jù)庫(kù)，并配置數(shù)據(jù)庫(kù)連接用戶。一個(gè)或多個(gè)查詢終端作為客戶端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到接口服務(wù)器。圖3為基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接示意圖。

圖3 運(yùn)行圖查詢服務(wù)器

圖3中，接口服務(wù)器接收各查詢終端的控制命令，依據(jù)不同請(qǐng)求類型，通過(guò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)并返回結(jié)果；由TDCS-y服務(wù)器和FZy-CTC服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)行調(diào)臺(tái)的調(diào)整運(yùn)行線信息，運(yùn)行圖查詢服務(wù)器直接轉(zhuǎn)發(fā)給各查詢終端，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行線的實(shí)時(shí)調(diào)整；其它鐵路局接口服務(wù)器與本鐵路局運(yùn)行圖查詢服務(wù)器通過(guò)Socket或MQ方式連接，實(shí)現(xiàn)鐵路局間運(yùn)行圖信息的查詢和轉(zhuǎn)發(fā)。

1.2 接口服務(wù)器主要工作

1.2.1 多用戶多協(xié)議多方式接入

接口服務(wù)器支持鐵路局內(nèi)/鐵路局外、本單位/外廠家多用戶以各類通用協(xié)議（TDCS協(xié)議、GSM-R協(xié)議等）和多種方式（Socket直接連接、第三方消息中間件間接連接等）進(jìn)行互聯(lián)互通。本項(xiàng)工作關(guān)注于接入方式的多樣性、可靠性、穩(wěn)定性和傳輸實(shí)時(shí)性。

1.2.2 實(shí)時(shí)信息轉(zhuǎn)換/轉(zhuǎn)發(fā)工作

接口服務(wù)器根據(jù)規(guī)則將某一來(lái)源用戶的消息轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)或多個(gè)目的用戶。當(dāng)來(lái)源用戶與目的用戶使用不同通信協(xié)議時(shí)，處理邏輯就涉及到協(xié)議轉(zhuǎn)換操作。本項(xiàng)工作涉及信息類型主要包括邏輯表示信息、采集表示信息、到發(fā)點(diǎn)信息、實(shí)時(shí)運(yùn)行圖信息、鄰站預(yù)告信息、GSM-R無(wú)線車次校核信息、臨時(shí)限速（TSR）狀態(tài)信息等。

1.2.3 歷史信息緩存工作

為了響應(yīng)外單位用戶查詢請(qǐng)求，提供本區(qū)域內(nèi)歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)提高該過(guò)程的響應(yīng)速度和執(zhí)行效率，接口服務(wù)器需要緩存一定物理管轄區(qū)域和時(shí)間范圍內(nèi)的信息數(shù)據(jù)，主要包括車站狀態(tài)信息、車站表示信息和列車動(dòng)靜態(tài)信息等。

1.2.4 數(shù)據(jù)查詢及響應(yīng)工作

通過(guò)本地緩存或外部查詢（數(shù)據(jù)庫(kù)連接用戶等外部用戶），接口服務(wù)器對(duì)某一來(lái)源用戶的查詢請(qǐng)求進(jìn)行處理，并返回查詢結(jié)果信息。本項(xiàng)工作涉及信息類型主要包括全部或部分表示信息查詢請(qǐng)求、臨時(shí)限速信息查詢請(qǐng)求、運(yùn)行圖查詢請(qǐng)求等。

2 接口服務(wù)器設(shè)計(jì)

2.1 接口服務(wù)器軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)接口服務(wù)器高內(nèi)聚低耦合、分離關(guān)注點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)原則及主要工作內(nèi)容梳理，調(diào)整接口服務(wù)器各部分之間的依賴關(guān)系和抽象層次，采用3層邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)：用戶管理層、信息處理層和數(shù)據(jù)管理層，如圖 4所示。層級(jí)劃分的作用并不限于簡(jiǎn)化系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)和降低開(kāi)發(fā)復(fù)雜度，更可增加系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)力、兼容力和擴(kuò)展力[1～2]。

圖4 接口服務(wù)器軟件層級(jí)設(shè)計(jì)

2.1.1 用戶管理層

用戶管理層設(shè)計(jì)目標(biāo)是兼容、穩(wěn)定、高效和擴(kuò)展，其位于接口服務(wù)器應(yīng)用邊界，用于實(shí)現(xiàn)多用戶多協(xié)議多方式接入工作。該邏輯層級(jí)可以解耦用戶、協(xié)議和連接方式對(duì)核心數(shù)據(jù)的影響，向上提供用戶相關(guān)服務(wù)，向下隱藏具體場(chǎng)景和邏輯業(yè)務(wù)的差異與細(xì)節(jié)。用戶的基本邏輯包含通用的邏輯處理規(guī)則，主要包括用戶登錄和基本信息處理等。這一公共模塊的設(shè)計(jì)，可以精簡(jiǎn)代碼、減少后期維護(hù)工作量。特有邏輯則需要針對(duì)特定用戶和應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)，例如接口服務(wù)器作為運(yùn)行圖查詢服務(wù)器時(shí)，TDCS用戶需要根據(jù)用戶局碼定時(shí)請(qǐng)求相鄰鐵路局運(yùn)行圖信息并廣播查詢終端。用戶處于4種循環(huán)狀態(tài)：空閑狀態(tài)、接收消息狀態(tài)、發(fā)送消息狀態(tài)和處理消息狀態(tài)，其中，空閑狀態(tài)幾乎不占用各類資源，接收消息狀態(tài)和發(fā)送消息狀態(tài)較多占用網(wǎng)絡(luò)資源，處理消息狀態(tài)則較多占用本地計(jì)算資源。用戶調(diào)度單元通過(guò)合理的資源配置和規(guī)則制定，結(jié)合不同用戶交互負(fù)載的周期性特點(diǎn)和歷史數(shù)據(jù)分析，提供一種數(shù)據(jù)中心下信息包驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用融合調(diào)度和信息分發(fā)方法，促使用戶在各類狀態(tài)間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，降低計(jì)算資源綜合消耗。

2.1.2 信息處理層

信息處理層設(shè)計(jì)目標(biāo)是同步、異構(gòu)、實(shí)時(shí)和分發(fā)，其位于接口服務(wù)器邏輯核心，用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息轉(zhuǎn)換/轉(zhuǎn)發(fā)以及數(shù)據(jù)查詢和響應(yīng)工作。本層上部具體協(xié)議單元對(duì)接用戶管理層中對(duì)應(yīng)具體用戶，之后通過(guò)協(xié)議類型轉(zhuǎn)換單元統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為TDCS協(xié)議格式數(shù)據(jù)，再由TDCS協(xié)議對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為目的用戶所需協(xié)議格式數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)基類CExchangeBase完成TDCS協(xié)議與其他協(xié)議的基本轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)繼承類CExchgFzy2StdCtc、CExchg-Tdcs2DMIS和CExchange_GSM完成具體消息類型轉(zhuǎn)換。不同協(xié)議由于設(shè)計(jì)思路和應(yīng)用場(chǎng)景不同，其所包含信息內(nèi)容維度也有所差異，對(duì)于大信息量協(xié)議消息類型轉(zhuǎn)換為小信息量協(xié)議消息類型時(shí)，剝離附加消息單獨(dú)處理。信息包處理用于信息整理，根據(jù)各協(xié)議數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度限制進(jìn)行拆組包工作。該單元可將大量破碎信息整合為一包完整信息，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率和對(duì)端程序處理過(guò)程完整性。信息調(diào)度單元通過(guò)FIFO數(shù)據(jù)包發(fā)送鏈表、大容量緩存鏈表、信息包-用戶映射關(guān)系實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換、分發(fā)數(shù)據(jù)，并緩存由于網(wǎng)絡(luò)阻塞和計(jì)算阻塞等導(dǎo)致的數(shù)據(jù)暫緩發(fā)送信息，以此提供更宏觀的、面向用戶層的服務(wù)邏輯。

2.1.3 數(shù)據(jù)管理層

數(shù)據(jù)管理層設(shè)計(jì)目標(biāo)是一致、分級(jí)和可配置，其位于接口服務(wù)器管理底層，用于實(shí)現(xiàn)歷史信息緩存和數(shù)據(jù)服務(wù)工作。從數(shù)據(jù)請(qǐng)求和數(shù)據(jù)流向的角度看，一個(gè)完整的數(shù)據(jù)管理單元應(yīng)該包括操作捕獲、緩存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、緩存數(shù)據(jù)流動(dòng)和數(shù)據(jù)服務(wù)提供4部分。區(qū)別于常見(jiàn)緩存框架允許數(shù)據(jù)獲取中一定延遲窗口的最終一致性要求，行車調(diào)度系統(tǒng)中的接口服務(wù)器強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性。數(shù)據(jù)管理單元可通過(guò)XML、特定領(lǐng)域語(yǔ)言（DSL）編程等多種配置方式，在用戶零配置或簡(jiǎn)單配置情況下，提供數(shù)據(jù)緩存的分級(jí)存儲(chǔ)和生命周期管理功能。這其中就包括為提高數(shù)據(jù)獲取效率而采取的躍遷策略定制，比如在某一級(jí)滿足特定超時(shí)策略可以發(fā)生向下躍遷（高速小容量緩存向低速大容量緩存）。全局規(guī)則數(shù)據(jù)則在一定程度上決定了信息調(diào)度中數(shù)據(jù)流向和接口對(duì)外提供的功能清單。

2.2 接口服務(wù)器內(nèi)部數(shù)據(jù)調(diào)度邏輯

接口服務(wù)器支持多種協(xié)議格式，但為了保證內(nèi)部處理邏輯的簡(jiǎn)潔和高效，減少開(kāi)發(fā)和維護(hù)工作量，接口服務(wù)器內(nèi)部數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)統(tǒng)一使用TDCS協(xié)議格式。圖5為數(shù)據(jù)調(diào)度邏輯示意圖[3]。

圖5 接口內(nèi)部數(shù)據(jù)調(diào)度邏輯圖

接口服務(wù)器內(nèi)部流轉(zhuǎn)TDCS協(xié)議版本由配置文件中TDCS_Version字段決定（取值范圍為1或2），設(shè)其值為X。圖 5左側(cè)連接多個(gè)外部接口用戶（MQ用戶或使用TDCS交互的Socket用戶），設(shè)為接口A和接口B，交互TDCS版本由配置文件中該用戶的UserMorVersion決定（取值范圍為1或2，需小于等于TDCS_Version）。設(shè)接口與A用戶交互TDCS版本為X（即等于TDCS_Version值），接口與B用戶交互TDCS版本為Y（小于等于TDCS_Version值）。

當(dāng)X和Y皆為1或皆為2時(shí)，內(nèi)外部交互皆使用該版本TDCS協(xié)議進(jìn)行交互。

當(dāng)X為2，Y為1時(shí)，接口服務(wù)器對(duì)接收到的FZy-CTC協(xié)議消息、TDCS-y協(xié)議消息和GSM-R協(xié)議消息，轉(zhuǎn)換為版本為X的TDCS協(xié)議，之后按版本X的TDCS協(xié)議進(jìn)行處理。

接口服務(wù)器對(duì)由A、B用戶接收的消息，按消息中實(shí)際版本進(jìn)行處理。

接口服務(wù)器向A用戶發(fā)送消息時(shí)：（1）數(shù)據(jù)庫(kù)查詢消息、表示信息查詢消息等由接口從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢后回復(fù)或從本地緩存查詢后回復(fù)的消息，回復(fù)消息版本與A用戶發(fā)送的查詢消息版本一致；（2）由FZy-CTC協(xié)議、TDCS-y協(xié)議或GSM-R協(xié)議轉(zhuǎn)換的TDCS協(xié)議消息，版本為X；（3）從其他版本為X的TDCS用戶直接轉(zhuǎn)發(fā)的消息，版本為X；（4）從其他版本為Y的TDCS用戶直接轉(zhuǎn)發(fā)的消息，版本為Y（即接口不會(huì)將低版本TDCS消息轉(zhuǎn)換為高版本TDCS消息）。

接口服務(wù)器向B用戶發(fā)送消息時(shí)：（1）數(shù)據(jù)庫(kù)查詢消息、表示信息查詢消息等由接口從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢后回復(fù)或從本地緩存查詢后回復(fù)的消息，回復(fù)消息版本與B用戶發(fā)送的查詢消息版本一致；（2）由FZy-CTC協(xié)議、TDCS-y協(xié)議或GSM-R協(xié)議轉(zhuǎn)換的TDCS協(xié)議消息，先轉(zhuǎn)換為版本X，之后降級(jí)為版本Y；（3）從其他版本為X的TDCS用戶直接轉(zhuǎn)發(fā)的消息，進(jìn)行消息轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為版本Y的消息；（4）從其他版本為Y的TDCS用戶直接轉(zhuǎn)發(fā)的消息，版本為Y。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 多目標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)

接口服務(wù)器連接用戶眾多，往往同一來(lái)源消息要?jiǎng)討B(tài)轉(zhuǎn)發(fā)到多個(gè)目的用戶?？焖?、準(zhǔn)確地確定目的用戶，有助于保證消息的高效送達(dá)。

接口服務(wù)器采用固有轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)合用戶配置的方式確定目的用戶。固有轉(zhuǎn)發(fā)，是根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、消息特有屬性和消息基本字段，固定地將特定消息類型轉(zhuǎn)發(fā)到某些用戶，其判斷依據(jù)是消息類型。例如針對(duì)列車無(wú)線閉塞中心（RBC）狀態(tài)變化信息，接口會(huì)自動(dòng)查找鐵路總公司RBC實(shí)時(shí)MQ通道，并轉(zhuǎn)發(fā)；針對(duì)運(yùn)行圖查詢請(qǐng)求且消息中局碼等于本局局碼，接口會(huì)自動(dòng)查找本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)用戶，并轉(zhuǎn)發(fā)。固有轉(zhuǎn)發(fā)，可以極大地減輕現(xiàn)場(chǎng)配置人員工作量，減少出錯(cuò)概率，但現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性稍差。

用戶配置，是工程人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)要求，通過(guò)自行制定轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，人工強(qiáng)制配置特定來(lái)源用戶的特定消息，路由到某些目的用戶，其判斷依據(jù)是消息類型和用戶類別。通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則的配置，用戶配置方式可以轉(zhuǎn)發(fā)或屏蔽特定消息類型，靈活性高，現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性好，但所需工作量稍大。

圖6示例中，信息1和信息2的信息類型相同，因此使用相同的固有轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則G2到同一目的用戶D2。用戶配置模式下，消息1經(jīng)過(guò)U1到目的用戶D5和Dn，經(jīng)過(guò)U2到目的用戶D3，消息2經(jīng)過(guò)Un到目的用戶D3和Dn。兩種模式相結(jié)合，可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，滿足實(shí)際需求。

圖6 多目標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)示例

3.2 數(shù)據(jù)緩存技術(shù)

接口服務(wù)器需緩存大量列車和車站動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)。如何在紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)間進(jìn)行信息檢索，關(guān)系著接口服務(wù)器整體邏輯流程的處理效率。

緩存信息的核心索引是車次號(hào)和站碼。以這兩項(xiàng)信息為中心，建立數(shù)據(jù)映射關(guān)系如圖 7所示[4]，其說(shuō)明如表1所示。

圖7 數(shù)據(jù)映射關(guān)系示例

表1 數(shù)據(jù)映射關(guān)系說(shuō)明

3.3 滑動(dòng)窗口模型下的信息組包操作

管界內(nèi)列車運(yùn)行及由其引起的對(duì)應(yīng)信號(hào)機(jī)、區(qū)間等車站對(duì)象狀態(tài)的變化，會(huì)觸發(fā)大量采集表示信息的發(fā)送操作。為在合理的延遲考量下，盡可能減少對(duì)端數(shù)據(jù)包包數(shù)和處理工作量，接口服務(wù)器采用具有跳出機(jī)制、向后兼容N步的滑動(dòng)窗口模型實(shí)現(xiàn)表示信息的組包發(fā)送工作，具體算法如下[5]：

（1）設(shè)定單一信息包最大長(zhǎng)度為L(zhǎng)max，滑動(dòng)窗口長(zhǎng)度為W，組包兼容包數(shù)為N，消息最大延遲時(shí)間T ms，組包數(shù)據(jù)包設(shè)為Pdata。

（2）從待發(fā)送信息緩存列表中讀取一包信息Cdata。判斷Cdata信息類型，如是采集表示信息，轉(zhuǎn)（6）；否則，轉(zhuǎn)（3）。

（3）如果連續(xù)發(fā)送非采集表示信息數(shù)據(jù)包包數(shù)大于N或距Pdata中最早待處理數(shù)據(jù)時(shí)間大于T ms，轉(zhuǎn)（5）。

（4）發(fā)送本次新讀取的信息Cdata，轉(zhuǎn)（2）。

（5）分別發(fā)送之前組包信息Pdata和本次新讀取的信息Cdata，清空Pdata和Cdata，轉(zhuǎn)（2）。

（6）如果信息Pdata與Cdata的信息包總長(zhǎng)度大于Lmax，或Pdata中已組包數(shù)量大于W，或距Pdata中最早待處理數(shù)據(jù)時(shí)間大于T ms，轉(zhuǎn)（7）；否則，轉(zhuǎn)（8）。

（7）發(fā)送組包信息Pdata后，清空Pdata。

（8）將信息Cdata合并組包至Pdata，并更新Pdata中信息包長(zhǎng)度等字段，轉(zhuǎn)（2）。

其中，（3）可實(shí)現(xiàn)N包（向后兼容N步）信息包內(nèi)采集表示信息的組包操作，提升非連續(xù)表示信息的組包率；最大延遲時(shí)間的設(shè)定及（6）中一系列跳出機(jī)制的設(shè)定，可保證信息的實(shí)時(shí)性。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)表明，此模型的應(yīng)用可減少對(duì)鐵路總公司表示信息數(shù)據(jù)包數(shù)60%，極大地改善對(duì)端處理環(huán)境，提升處理效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

多協(xié)議支持的通用外部交互接口服務(wù)器采用諸多先進(jìn)技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，具有穩(wěn)定、可靠和數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)等特性，兼容多種通信協(xié)議和連接方式，已成功應(yīng)用于北京、成都等多個(gè)鐵路局的多套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，有較高的應(yīng)用價(jià)值，獲得用戶好評(píng)。

[1]趙宏濤，王 濤，張 琦.鐵路調(diào)度系統(tǒng)中虛擬共用信息平臺(tái)研究[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2013，22（10）： 27-30.

[2]趙宏濤，王 濤，張 琦.鐵路調(diào)度系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)中數(shù)據(jù)流接口的設(shè)計(jì)[J].鐵道通信信號(hào)，2013（1）.

[3]余紅梅.鐵路分散自律 CTC 系統(tǒng)的應(yīng)用問(wèn)題及對(duì)策[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2015，12（1）： 8-11.

[4]王彥士，王 偉，劉朝輝，等.支持透明集成的數(shù)據(jù)緩存機(jī)制[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2015，52（4）：907-917.

[5]常建龍，曹 鋒，周傲英.基于滑動(dòng)窗口的進(jìn)化數(shù)據(jù)流聚類[J].軟件學(xué)報(bào)，2007，18（4）：905-918.

責(zé)任編輯 楊琍明

General external interactive interface server supported by multi-protocol

ZHAO Hongtao,WEI Yuanling,WANG Tao,CHEN Feng
( Signal &Communication Research Institute,China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081,China)

Supported by multiple connection modes and communication protocols,external interactive interface server provides the information interaction function between local railway administration and outside units,meanwhile,implements the function of TDCS-CTC platform interaction and train diagram query.In order to improve the compatibility,scalability and data processing capability of the interface server,the three tier software architecture with user management layer,information processing layer and data management layer was designed and implemented.The internal data fow of the interface server used TDCS protocol uniformly,and the corresponding processing logic was selected for different protocol versions.With the help of multi-destination forwarding,high effcient data caching and information package algorithm in sliding window model,interface server can meet the production demands with high deployment fexibility,running stability,security and effciency.

external interactive interface server;multi-protocol support;high effcient data caching;information package

U285∶TP39

A

1005-8451（2016）02-0055-06

2015-06-04

趙宏濤，助理研究員； 魏元玲，助理研究員。