CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法

摘要

本发明公开了一种CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法，通过输入固定的线路参数自动生成CBTC DCS 2.0结构下的所有设备的IP地址，以及ATS服务器所需要的域名解析文件，从而有效节省时间成本和人力成本，使得IP地址更层次化、规律化、有序化，并大大减少因人为配置错误而导致的通信故障。

说明书

技术领域

本发明涉及列车通信领域，尤其涉及用于CBTC(Communication Based Train  Control，基于通信的列车控制)中DCS(Data Communication System，数据通信 系统)子系统的IP(Internet Protocol，网协)地址的规划方法。

背景技术

地铁CBTC中的DCS子系统为其它列车控制相关的子系统提供通信平台，DCS 工程师需要根据各个地铁项目的实际情况为每条项目的CBTC通信设备分配IP地址 以及各个路由设备所需要的静态路由。CBTC DCS2.0现有的架构中包含四大类十九 小类地址，如下：

第一大类：管理地址；管理地址包含六小类地址：

ATC(Automatic Train Control，列车自动控制)骨干网交换机管理地址；

ATS(Automatic Train Supervision，列车自动监控)骨干网交换机管理地址；

三层交换机管理地址；

AP(Access Point，接入点)骨干网交换机管理地址；

AP接入网交换机管理地址；

数据记录器地址。

第二大类：业务地址；业务地址包含四小类地址：

轨旁ATC设备地址；

ATS设备地址；

发车指示器地址；

车载设备地址。

第三大类：三层交换机及安全网关地址，该地址类包含七小类地址。

三层交换机切换到ATC骨干网路由地址；

三层交换机切换到ATS骨干网路由地址；

轨旁无线单元地址；

车载无线单元地址；

轨旁安全网关外部地址；

车载安全网关外部地址；

车载安全网关内部地址。

第四大类：静态路由地址，路由地址包含DCS子系统通信设备间的路径选择表。

其中，第一大类管理地址分配到CBTC DCS2.0系统中各个DCS子系统网络设备， 包括ATS骨干网交换机、ATC骨干网交换机、AP骨干网交换机、数据记录器等，主 要用于设备配置，设备管理，设备维护及数据收集等。此类设备的IP地址相对于 CBTC系统是透明的，因此分配的IP地址与CBTC系统通信的设备IP地址不在同一 个网段内，避免因管理维护而对CBTC系统通信造成影响。考虑到线路的规模和今 后线路的延伸及维护改造，需要为各个维护设备预留足够多的IP地址。

第二大类地址业务地址属于CBTC信号系统的设备地址，包括ATC设备地址， ATS设备地址以及车载设备地址。该类地址主要分配给需要通信的终端，ATC设备 地址包含各个站的ATP(Automatic Train Protection，列车自动保护)控制单元， 车载ATP控制单元的IP地址，ATS设备地址包含各集中站、非集中站的ATS工作 站的IP地址，中央ATS服务器的IP地址，调度员工作站，派班员工作站，时刻 表编辑器工作站的IP地址以及站台的发车指示器等的IP地址。该类地址为CBTC 信号系统的最基本的通信实体的地址，因此需要和第一类管理地址区分规划。

第三大类IP地址包含了轨旁无线单元，车载无线单元的IP地址轨旁安全网关 IP地址以及ATS/ATC骨干网三层交换机地址。轨旁无线单元，车载无线单元主要 用于建立车地之间的无线通信，为车载CBTC系统和轨旁CBTC系统提供透明的无线 通道，因此轨旁无线单元和车载无线单元的IP地址相对于ATC/ATS设备透明，IP 地址需要分开规划。轨旁安全网关为车地之间通信建立IPSEC(Internet Protocol  Security，互联网保密)VPN，用于保护车载CBTC系统与轨旁CBTC系统的通信流 量，因此IP地址规划需要两个不同的网段，一个网段分配给安全网关的安全侧， 另一网段分配给安全网关的非安全侧即需要保护的一侧，如图1所示。CBTC DCS2.0 用双网冗余结构，当ATC骨干网出现故障时，原来经由ATC骨干网的流量会切换到 ATS骨干网进行传输。因此需要在ATC/ATS骨干网网上配置两个骨干网之间切换的 IP地址。

第四大类静态路由表包含中央、集中站、列车的路由设备的路由表，该地址表 用于指导不同网段的设备寻找通信对端实体的路径。该类IP地址表需要根据通信 实体的IP地址而生成。

人工手动分配IP地址则需要分配数千个IP地址，并且需要根据复杂的网络架 构进行非常复杂的技术、归类、及手动调整，由此会给DCS设计带来大量额外的工 作量，且人工为数千设备进行地址规划的过程极有可能产生一些人为错误，当工程 师给设备规划了错误的IP地址时会在现场调试期间造成设备之间通信故障出现问 题，为此所导致的现场故障排错、定位及相关文档升级工作都会带来一系列的额外 工作量。

综上所述，CBTC系统DCS2.0IP地址的规划是一项庞大的网络设计工作，需 要综合线路的车站数量，集中站数量，车辆数量，设备数量等参数来规划各个设备 的IP地址。由于DCS2.0采用了很多冗余协议，有的设备需要分配多个IP地址， 集群IP地址，安全网关还需要分配安全侧地址、非安全侧地址等等，种种因素导 致CBTC DCS2.0IP地址规划变得更为繁杂，因此需要一款自动化的工具通过一定 的算法来进行IP地址规划。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法，根据 输入的参数自动生成CBTC DCS 2.0结构下的所有设备的IP地址，以及ATS服务器 所需要的域名解析文件。

实现上述目的的技术方案是：

一种CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法，包括：

输入固定的线路参数；

根据线路参数计算生成IP地址表。

在上述的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法中，所述线路参数包括：

线路的集中站数量(ZC Stations)；

线路的非集中站数量(Non-ZC Stations)；

线路的轨旁无线单元数量(Total AP)；

线路的车辆数量(Trains)；

线路的发车指示器数量(DTI)；以及

线路的起始IP地址段(Starting IP)。

在上述的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法中，所述IP地址表包括：

IP地址规划(IP Schedule)地址表；

网络地址分配(Network Assignment)地址表；

骨干网交换机(Backbone Switch)地址表；

轨旁无线单元及发车指示器(AP&DTI)地址表；

车载设备(Onboard Device)地址表；

车站网络(Station Network)地址表；

网关(Gateway)地址表；

安全网关(SD Gateway)地址表；以及

路由表(Routes)地址表。

在上述的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法中，所述的根据线路参数 计算生成IP地址表，包括：

根据线路参数中的起始IP地址、CBTC中数据通信系统2.0网络架构和设备类 型生成IP地址规划地址表；

各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据设备集中站 数量数递增，规划出各个设备集中站的IP地址网段；

第四个地址段根据设备数量递增，规划出集中站设备IP；

生成网络地址分配地址表和骨干网交换机地址表；

各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据非集中站设 备数量递增，规划出非集中站设备的IP地址网段；

第四个地址段根据设备数量递增，规划出非集中站设备IP；

生成车站网络地址表；

各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据车辆数量递 增，规划出车载设备IP地址网段；

第四个地址段根据设备数量和车载网络架构规划，规划车载设备地址表；

各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段固定，根据车辆 数量，规划出轨旁无线单元及发车指示器地址表；

综合整个地址表生成网关地址表、安全网关地址表以及路由表地址表

在上述的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法中，还包括：将设备主机 名与设备所分配的IP地址表一一对应，形成ATS主机文件(hosts file)。

本发明的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法的有益效果是：

本发明通过输入线路的基本参数为整个CBTC信号系统各个设备规划IP地址， 仅需要少量的输入，便可以完成整条线路的IP地址规划和路由规划，且可根据生 成的IP地址表自动生成线路所需的ATS主机文件(hosts file),可以节省时间成 本和人力成本。同时，根据各线路的情况自动生成各个集中站、非集中站、各车站 的IP地址，使得IP地址更层次化、规律化、有序化。并且，由于是自动化分配 IP，减少了人工出错的可能，可以大大地减少因人为配置错误而导致的通信故障。 最后，本发明自动生成各个路由设备的路由表和优先级，使得DCS设备路由设备配 置更简单，简化了配置流程，以及统一了各个线路的IP地址规划风格。

附图说明

图1是安全网关的安全侧、非安全侧划分示意图；

图2是本发明的IP地址规划方法的流程图；

图3是本发明中IP地址表及ATS主机文件对应关系；

图4是本发明中IP地址表生成的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图2，本发明的CBTC DCS用IP地址的规划方法，包括下列步骤：

S1，输入一些固定的线路参数，包括：线路的集中站数量；线路的非集中站数 量；线路的轨旁无线单元数量；线路的车辆数量；线路的发车指示器数量；线路的 起始IP地址段。

S2，根据线路参数计算生成9张IP地址表，地址表包括：IP地址规划地址表； 网络地址分配地址表；骨干网交换机地址表；轨旁无线单元及发车指示器地址表； 车载设备地址表；车站网络地址表；网关地址表；安全网关地址表；路由表地址表。 然后根据点击相应的名字能够查看各相应的地址表内部的IP地址规划。

具体地，如图4所示，步骤S2包括下列步骤：

根据线路参数中的起始IP地址、CBTC DCS2.0网络架构和设备类型生成IP地 址规划地址表；IP地址规划地址表根据线路起始IP地址和工具算法而生成，其主 要包含轨旁ATC设备的IP地址网段、ATC/ATS骨干网交换机IP地址网段、车载设 备IP地址网段，全线的VLAN划分等。IP Schedule地址表并不包含具体设备IP 地址的分配，该表主要列出整条线路的IP地址网段分配，能够很直观的展示各种 类型的设备所在的IP地址段。

各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据设备集中站 数量数递增，规划出各个设备集中站的IP地址网段；第四个地址段根据设备数量 递增，规划出集中站设备IP；生成网络地址分配地址表和骨干网交换机地址表。 网络地址分配地址表为各个具体类型的设备和各个集中站分配了IP地址段，该表 的功能和IP Schedule地址表类似，没有分配具体的设备IP地址，主要明确的不 同类型设备和集中站的IP地址段。骨干网交换机地址表主要包含各个站的ATS骨 干网交换机的IP地址以及各个集中站的ATC/AP骨干网交换机的IP地址，该地址 主要用于各个骨干网交换机的维护管理。

各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据非集中站设 备数量递增，规划出非集中站设备的IP地址网段；第四个地址段根据设备数量递 增，规划出非集中站设备IP；生成车站网络地址表。车站网络地址表为线路的中 央OCC(Operational Control Centre中央控制中心)、集中站、非集中站、车辆 段、停车场、试车线等地的设备分配IP地址。具体需要分配IP地址的设备如下： 中央OCC服务器、ATS工作站、安全网关；外部接口，如乘客信息系统、时钟系统、 综合监控系统等；各集中站ATC设备、ATS设备；各非集中站的ATS设备。

各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段根据车辆数量递 增，规划出车载设备IP地址网段；第四个地址段根据设备数量和车载网络架构规 划，规划车载设备地址表。车载设备地址表为列车的各个CBTC设备分配IP地址， 车载设备分为车头设备和车尾设备，车头设备和车尾设备保持镜像。具体需要分配 IP地址的设备如下：车载无线单元，与轨旁无线单元建立无线关联；车载安全网 关设备，与轨旁安全网关建立安全通道；车载交换机；车载ATP设备；车载显示单 元设备；车载记录器。

各个线路起始IP地址前两个地址段保持一致，第三个地址段固定，根据车辆 数量，规划出轨旁无线单元及发车指示器地址表。轨旁无线单元及发车指示器地址 表主要包含轨旁无线单元的IP地址和站台发车指示器的IP地址。

综合整个地址表生成网关地址表、安全网关地址表以及路由表地址表。网关地 址表主要包含中心OCC防火墙、安全网关及OCC和各集中站的三层交换机的路由地 址和网关。安全网关地址表主要包含中心OCC安全网关和车载安全网关的IP地址。 路由表地址表主要包含中央OCC安全网关及全线三层交换机所配置的IP路由表。

进一步地，本发明的CBTC中数据通信系统用IP地址的规划方法还包括：S3， 根据线路的IP地址表生成ATS主机文件，用于ATS工作站、服务器根据IP识别主 机名。即：设备主机名和设备所分配的IP地址表进行一一对应，形成ATS主机文 件。具体请参见图3，IP地址表及ATS主机文件对应关系图。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术 人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此 所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。