CCS系统中ISDN服务器的实现

王国光 唐世军 孟令韬

CCS系统中ISDN服务器的实现

王国光 唐世军 孟令韬

通过介绍CCS的总体构成，引入了ISDN服务器，说明了ISDN服务器的主要功能、硬件结构，介绍了ISDN服务器的软件实现。

通信控制系统;ISDN服务器;通信功能模块;ATP

随着客运专线在全国范围内的大量运营，为了提高运营效率和保证旅客运输安全，在CTCS-2级列控系统基础上，增设站台屏蔽门，防护及联动控制等自动运行相关设备和功能;设置列车自动防护(ATP)设备实现自动驾驶，地面设置专用的精确定位应答器实现精确定位，设置通信控制系统(CCS)实现站台屏蔽门控制和列车运行计划的传输。

1 CCS的总体构成

CCS支持与ATP实现车-地双向安全通信，向ATP下达行车计划，CCS服务器满足信号安全数据网接入的要求，通过信号安全网与TCC接口，实现站台屏蔽门、紧急关闭按钮等接口的驱动、采集功能。CCS应在确认收到车载设备的停准、停稳信息后，才能允许向TCC发送站台屏蔽门动作命令。CCS结构如图1所示。

图1 CCS结构示意图

2 ISDN服务器的结构

ISDN(Integrated Services Digital Network)是综合业务数字网的简称，在CCS系统中就是通过ISDN实现与ATP通信的。ISDN服务器是在CCS中实现与列车通信接口的子系统。ISDN服务器通过ISDN PRI接口与GSM-R网络相互连接，在CCS系统中，设置2个ISDN服务器，每个ISDN服务器最多可以处理60个连接(列车)。

ISDN服务器维护车-地之间数据链路层、网络层连接的建立、维持和释放，并与CCS通信前置机进行通信，接收由通信前置机发出的消息，通过GSM-R网络向ATP传输，并将来自ATP的消息发往CCS的通信前置机进行安全消息处理，完成车-地无线消息的通信传输功能。

ISDN服务器运行在Compact PCI工控机上，操作系统为Embedded Windows XP，ISDN服务器与通信前置机采用双网冗余通信，采用PrimuX S2mE板卡与GSM-R网络通信。PrimuX S2mE板卡的编程接口遵守CAPI 2.0标准接口，为应用程序的开发提供了便利。

ISDN服务器软件参考了《客专列控系统RBC接口规范》中RBC-RBC接口规范部分，ISDN服务器实现了RBC-RBC接口规范中的CFM(Communication Functional Module)功能，实现了对ATP的数据链路层和网络层的连接。

3 CFM模块的接口设计

CFM是通信功能模块，其接口如图2所示。

关于接口设计有以下3点特征。

1.CFM模块接口1和接口2按照数据驱动方式设计，按输入事件的来源分为2个接口。每个接口的输入数据来源是唯一的，输出数据则有2个方

向:输出至通信前置机(以太网)或RTU (GSM-R无线通信单元)。

2.接口3是时间驱动方式，用户按照固定时间间隔调用，相当于给CFM模块一个时间基准，在此接口中，CFM模块可以设置对通信前置机(以太网)或RTU(ISDN-PRI)双方向的输出。

3.所有函数都是立即返回的，若函数返回中有输出数据，则一次性输出所有数据，这些数据可能有多个数据单元，也可能有多个数据流向。

图2 CFM模块结构图

CFM模块接口的输入输出功能都是预先规定好的服务请求，分为10项，如表1所示。

在表1中，序号1至4用于建立安全连接，序号5、6用于正常的数据传送，序号7、8用于高优先级数据的传送，序号9、10用于断开安全连接。

安全连接的建立需要三次握手，用于初始化时间戳、初始化发送/接收序号、通信对象合法性检查等准备工作，待安全连接建立后，才能进行正常数据、高优先级数据的发送和接收。

表1 服务请求列表

一次握手过程:ISDN服务器在接受到RTU端发送的连接请求后，通过CFM模块接口2传入CONNECT.request服务请求，CFM模块处理后向通信前置机发送CONNECT.indication请求，在收到通信前置机的CONNECT.response应答后，CFM模块向RTU发送CONNECT.confirm，至此，一次握手过程完成。

在正常的数据通信中，数据流是按照正常的接收/发送顺序处理的，因此在通信量大的情况下可能出现数据排队等待处理的情况。为了满足在某些紧急情况下特殊数据的优先发送，设置了高优先级的服务请求。使用高优先级服务请求，能够确保数据被立即发送，接收后数据能够被立即处理。在应用中应该严格限制高优先级数据的使用时机，并且限制高优先级数据的数据长度。

ISDN服务器在与通信前置机、RTU通信时，数据帧的丢失是不可避免的。为此，CFM模块也充分考虑了数据的重发、重复数据的处理，确保数据的可靠到达。

4 ISDN服务器软件模块结构

ISND服务器软件模块如图3所示。ISDN服务器软件结构主要分为5部分:ISDN接收模块、ISDN发送模块、以太网接收模块、以太网发送模块、主调度程序模块。5个模块之间靠信息的流动推动整个程序的运行，ISDN接收模块、以太网接收模块通过管道把接收到的数据顺序推送到主调度模块。在主调度模块中，完成对CFM模块接口函数的调用，把需要输出的数据分别通过管道送至ISDN发送模块、以太网发送模块。ISDN发送模块、以太网发送模块从管道中取出需要发送的数据顺序发送。

图3 ISND服务器软件模块图

5 高效的RTU仿真平台

ISDN服务器的实现考虑了做为RTU仿真连接ATP和ISDN服务器的需求，只需通过简单的配置，即可以仿真RTU，为实验室的前期测试工作提供了便利条件和可靠的手段。

同时，做为RTU仿真平台，ISDN服务器可以同时模拟多个RTU，模拟多个RTU同时向ISDN服务器发起通信请求，实现多信道同时工作，可以轻松完成对ISDN服务器的压力测试。

6 结束语

ISDN服务器通过双套备份，独立双网通信实现了ATP与CCS间的可靠通信，使CCS能及时准确获取车辆位置信息、停稳信息、行车计划，在既有线、客运专线、高铁上通过控制站台屏蔽门，提高了旅客运输效率，增加了旅客运输安全，是铁路运输现代化的重要环节。

［1］中华人民共和国铁道部运输局.客专信号系统安全数据网技术规范(V2．0)［S］．2010.

［2］中华人民共和国铁道部运输局.客专列控系统RBC接口规范［S］．2010.

［3］RBC与ATP安全通信接口规范(V1.0)［S］．2008.

［4］Common－ISDN－APIVersion 2．0．2001.

［5］CCS项目037接口软件结构设计．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

王国光:中国铁道科学研究院通信信号研究所助理研究员100081北京

唐世军:中国铁道科学研究院通信信号研究所副研究员100081北京

孟令韬:中国铁道科学研究院通信信号研究所副研究员100081北京

2013-10-21

(责任编辑:诸红)