本發(fā)明涉及一種軌道交通網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，特別涉及一種鐵路軌道交通的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)在軌道交通企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大以及應(yīng)用系統(tǒng)的增多，原有的網(wǎng)絡(luò)越來越不能滿足需求。鐵路局現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)一般只覆蓋鐵路機(jī)關(guān)辦公區(qū)域和幾個主要的分支機(jī)構(gòu)，鐵路局的其它分支機(jī)構(gòu)以及和鐵路局相關(guān)的合作伙伴等仍沒有聯(lián)上，這樣，無法滿足鐵路局與各分支機(jī)構(gòu)之間以及同合作伙伴間的信息交換。現(xiàn)在信息中心沒有網(wǎng)絡(luò)管理軟件和各種網(wǎng)絡(luò)測試工具,出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障,只能憑經(jīng)驗檢查，增加維護(hù)人員工作量和工作難度，效率低。因此，要求通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理的智能化水平必須大幅度提升，實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，建設(shè)一個安全、可靠、實時性的軌道交通通信網(wǎng)顯得越來越迫切?，F(xiàn)有的軌道交通采用經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備軟件和硬件高度集成，相對形成封閉系統(tǒng)，其本身技術(shù)上的限制，已逐漸不能滿足用戶的需求。軌道交通系統(tǒng)通信網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展成為包括無線、有線、列控等眾多業(yè)務(wù)系統(tǒng)共存的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)基本上是由不同通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)運(yùn)行，彼此相互獨(dú)立，資源無法共享。隨著各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)展，這些系統(tǒng)之間的控制更加混亂，新業(yè)務(wù)不方便擴(kuò)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鐵路軌道交通的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，從而克服現(xiàn)有軌道交通通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間控制混亂的缺陷。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種鐵路軌道交通的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鐵路軌道交通的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)層、虛擬切片層和控制層。

參考圖1，所述數(shù)據(jù)層包括基礎(chǔ)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)交換機(jī)，基礎(chǔ)終端設(shè)備與相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換機(jī)相連；所述虛擬切片層包括與數(shù)據(jù)交換機(jī)相連的虛擬化平臺，虛擬化平臺用于將數(shù)據(jù)層中的物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個相互隔離的邏輯虛擬網(wǎng)絡(luò)；所述控制層包括多個系統(tǒng)控制器，分別與邏輯虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連。

參考圖2-3，在一個具體的實施方式中，虛擬化平臺FlowVisor，數(shù)據(jù)交換機(jī)用于獲取基礎(chǔ)終端設(shè)備生成的數(shù)據(jù)包，并判斷數(shù)據(jù)包的頭部字段與本地流表是否匹配，匹配上的話根據(jù)本地流表指示轉(zhuǎn)發(fā)至對應(yīng)的系統(tǒng)控制器。

報文頭部與所有流表均未能匹配時，將報文轉(zhuǎn)發(fā)至FlowVisor中的OpenFlow交換機(jī)。

所述OpenFlow交換機(jī)用于：在報文與FlowVisor的數(shù)據(jù)庫匹配時，將報文轉(zhuǎn)發(fā)至對應(yīng)的系統(tǒng)控制器。

系統(tǒng)控制器在接收到OpenFlow交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的報文后，生成指向數(shù)據(jù)包的流表項，并將流表項添加到流表中。

所述邏輯虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括：客票系統(tǒng)，旅服系統(tǒng)、列控系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)中的一種或多種。

參考圖4，在一個具體的實施方式中，還包括應(yīng)用層；所述應(yīng)用層包括輸入輸出設(shè)備，輸入輸出設(shè)備與控制層中的控制器相連。

本發(fā)明的具體實施方式中提供的軌道交通通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的軌道交通通信網(wǎng)虛擬化架構(gòu)，引入新型網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)SDN中的控制與轉(zhuǎn)發(fā)功能分離的思想，將SDN應(yīng)用于軌道交通通信網(wǎng)，通過加入各級控制器以及虛擬切片層的虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分，將實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性、可靠性以及業(yè)務(wù)隔離，同時也保證了業(yè)務(wù)的實時性。同時，對不同業(yè)務(wù)進(jìn)行簡單的邏輯分離，在虛擬的通信網(wǎng)絡(luò)中部署實驗新業(yè)務(wù)時也不影響原有業(yè)務(wù)的運(yùn)行，并且網(wǎng)絡(luò)虛擬化可以實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)隔離，即通過將物理資源抽象為邏輯上的資源，將物理網(wǎng)絡(luò)劃分成多個邏輯上的虛擬網(wǎng)絡(luò)，在不同虛擬網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行業(yè)務(wù)隔離，以保證各個業(yè)務(wù)用戶的隱私和安全。

該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以有效解決現(xiàn)在軌道交通通信網(wǎng)中存在的功能單一、新業(yè)務(wù)不便拓展、設(shè)備維護(hù)眾多、維護(hù)壓力大以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的相互融合等問題。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的第一結(jié)構(gòu)圖。

圖2示出了本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的虛擬化平臺為FlowVisor時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3示出了本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的通信流程圖。

圖4示出了本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的第二結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案、取得的技術(shù)效果易于理解，下面結(jié)合具體的附圖，對本發(fā)明的具體實施方式做進(jìn)一步說明。

一種鐵路軌道交通的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)層，虛擬切片層和控制層。

其中，所述數(shù)據(jù)層包括基礎(chǔ)終端設(shè)備101和數(shù)據(jù)交換機(jī)102，該基礎(chǔ)終端設(shè)備101與相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換機(jī)102相連；

其中，所述虛擬切片層包括與數(shù)據(jù)交換機(jī)相連的虛擬化平臺201，虛擬化平臺用于將數(shù)據(jù)層中的物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個相互隔離的虛擬邏輯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)202；

其中，所述控制層包括多個系統(tǒng)控制器301，分別與邏輯虛擬網(wǎng)絡(luò)相連，參考圖1。

本發(fā)明的一個具體實施例中，基礎(chǔ)終端設(shè)備為軌道交通通信網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，具體包括路局或站段中的辦公主機(jī)、售票終端、閘機(jī)等。本發(fā)明實施例中提供的軌道交通通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含了軌道交通網(wǎng)中的原有的基礎(chǔ)終端設(shè)備，同時加入了控制器以及在虛擬切片層進(jìn)行虛擬網(wǎng)劃分，可以通過虛擬化對不同業(yè)務(wù)進(jìn)行簡單的邏輯分離，在虛擬的通信網(wǎng)絡(luò)中部署實驗新業(yè)務(wù)，而不影響原有業(yè)務(wù)的運(yùn)行。由控制層對數(shù)據(jù)包進(jìn)行統(tǒng)一管理，基礎(chǔ)終端設(shè)備只需要采集或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)即可，能大大簡化基礎(chǔ)終端設(shè)備的功能，并降低基礎(chǔ)終端的功耗，參考圖1。

本發(fā)明的一個具體實施例中，實施例提供的軌道交通通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基于SDN(Software Defined Network，軟件定義網(wǎng)絡(luò))實現(xiàn)。SDN將軌道交通通信網(wǎng)絡(luò)的控制平面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面進(jìn)行分離，從而通過控制層集中的控制器去控制底層硬件，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源靈活的按需調(diào)配。在SDN網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如基礎(chǔ)終端設(shè)備)只負(fù)責(zé)單純的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，可以采用通用的硬件；而原來負(fù)責(zé)控制的操作系統(tǒng)將提煉為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對不同業(yè)務(wù)特性進(jìn)行適配，而且網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和業(yè)務(wù)特性以及硬件設(shè)備之間的通信都可以通過編程實現(xiàn)，參考圖2-3。

本發(fā)明的一個實施例中，虛擬化平臺為FlowVisor。具體的，F(xiàn)lowVisor是建立在OpenFlow之上的網(wǎng)絡(luò)虛擬化平臺，它可以將物理網(wǎng)絡(luò)分成多個邏輯網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)開放軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)。它為管理員提供了廣泛定義規(guī)則來管理網(wǎng)絡(luò)，而不是通過調(diào)整路由器和交換機(jī)來管理網(wǎng)絡(luò)。FlowVisor部署在標(biāo)準(zhǔn)OpenFlow控制器和OpenFlow交換機(jī)之間，成為二者的透明代理。FlowVisor能夠與多個控制器連接使得每個控制器控制一個虛網(wǎng)，保證各虛網(wǎng)相互隔離。通過SDN中的網(wǎng)絡(luò)虛擬化將網(wǎng)絡(luò)的物理資源抽象為邏輯上的資源，將物理網(wǎng)絡(luò)劃分成多個邏輯上的虛擬網(wǎng)絡(luò)，在不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行業(yè)務(wù)隔離，以保證各個業(yè)務(wù)用戶的隱私和安全。虛擬切片根據(jù)控制器下發(fā)的指令，將所有流經(jīng)匯聚路由器的數(shù)據(jù)劃分到各類虛擬網(wǎng)。邏輯虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括辦公系統(tǒng)、客票系統(tǒng)、列控系統(tǒng)、旅服系統(tǒng)中的一種或多種；相應(yīng)的系統(tǒng)控制器為辦公系統(tǒng)控制器、客票系統(tǒng)控制器、列控系統(tǒng)控制器和旅服系統(tǒng)控制器，參考圖2。

本發(fā)明的一個具體實施例中，該數(shù)據(jù)交換機(jī)為SDN交換機(jī)。SDN中的交換機(jī)負(fù)責(zé)所屬區(qū)域的路局、站段各類數(shù)據(jù)采集和傳輸?？刂茖硬捎脤蛹壥皆O(shè)計，由主控制器控制多個系統(tǒng)控制器；同時采用了主控制器和備用控制器相結(jié)合的方式，有利于負(fù)載均衡和網(wǎng)絡(luò)的可靠性，整個網(wǎng)絡(luò)的控制邏輯完全集中在控制器上，需要在添加新設(shè)備或者部署新業(yè)務(wù)時在控制面對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相應(yīng)配置，參考圖2。

數(shù)據(jù)交換機(jī)用于獲取基礎(chǔ)終端設(shè)備生成的數(shù)據(jù)包，并判斷數(shù)據(jù)包的頭部字段與本地流表是否匹配，在數(shù)據(jù)包的頭部字段與本地流表不相匹配時，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至FlowVisor中的OpenFlow交換機(jī)；此時，OpenFlow交換機(jī)用于：在數(shù)據(jù)包與FlowVisor的數(shù)據(jù)庫相匹配時，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的系統(tǒng)控制器。系統(tǒng)控制器在接收到OpenFlow交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包后，生成指向數(shù)據(jù)包的流表項，并將流表項添加至流表中，以便后繼匹配相同流規(guī)則的數(shù)據(jù)包直接按照流表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，否則將該數(shù)據(jù)包丟棄，參考圖3。

軌道交通通信網(wǎng)的基礎(chǔ)終端設(shè)備(如售票終端)將用戶產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)首先封裝成IP包，IP包再加相應(yīng)字段(VLAN ID等)后封裝為數(shù)據(jù)包發(fā)送出去；當(dāng)SDN交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)包后，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)包的頭部字段解析，然后根據(jù)虛網(wǎng)劃分的流表規(guī)則，將該數(shù)據(jù)包與流表進(jìn)行匹配；當(dāng)存在多個(如N個)流表則逐一進(jìn)行匹配，一旦匹配成功就將這個數(shù)據(jù)包通過安全通道傳送給SDN控制器，由SDN控制器決定如何處理(丟棄或者轉(zhuǎn)發(fā))。如果無法匹配現(xiàn)有的流表規(guī)則，數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到FlowVisor中的OpenFlow交換機(jī)接收模塊，如果匹配FlowVisor中的數(shù)據(jù)庫，控制器將做出的決定作為一條新的流表項添加到新的流表中，參與下一個數(shù)據(jù)包的流規(guī)則匹配，參考圖3。

在本發(fā)明的一個具體實施例中，該軌道交通通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還包括應(yīng)用層，應(yīng)用層主要設(shè)有面向用戶的輸入輸出設(shè)備，該輸入輸出設(shè)備與控制層中的控制器相連。應(yīng)用層可以面向信息化控制中心維護(hù)人員，可以根據(jù)工作需求下發(fā)各類應(yīng)用，具備極強(qiáng)的可拓展性和靈活性；而且，憑借控制器的反饋，可以獲取整個路局通信網(wǎng)的任何內(nèi)容，大大提升了工作效率和網(wǎng)絡(luò)的反應(yīng)能力。同時，控制層還包括主控制器和備用控制器，主控制器和備用控制器均與所有的系統(tǒng)控制器相連。采用了主控制器和備用控制器相結(jié)合的方式，有利于負(fù)載均衡和網(wǎng)絡(luò)的可靠性，參考圖4。

本發(fā)明的實施例中提供的軌道交通通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的軌道交通通信網(wǎng)虛擬化架構(gòu)，引入新型網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)SDN中的控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的思想，將SDN應(yīng)用于軌道交通通信網(wǎng)，通過加入各級控制器，以及虛擬切片層的虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分，將實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性、可靠性以及業(yè)務(wù)隔離，同時也保證了業(yè)務(wù)的實時性。同時，對不同業(yè)務(wù)進(jìn)行簡單的邏輯分離，在虛擬的通信網(wǎng)絡(luò)中部署實驗新業(yè)務(wù)時也不影響原有業(yè)務(wù)的運(yùn)行，并且網(wǎng)絡(luò)虛擬化可以實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)隔離，即通過將物理資源抽象為邏輯上的資源，將物理網(wǎng)絡(luò)劃分為邏輯上的多個虛擬網(wǎng)絡(luò)，在不同虛擬網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行業(yè)務(wù)隔離，以保證各個業(yè)務(wù)用戶的隱私和安全。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以有效解決現(xiàn)在軌道交通通信網(wǎng)中存在的功能單一、新業(yè)務(wù)不方便拓展；設(shè)備維護(hù)眾多、維護(hù)壓力大以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間相互融合等問題。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。