花生殼助力中鐵研究院，實(shí)現(xiàn)異地?cái)?shù)據(jù)采集

一、項(xiàng)目背景介紹

“經(jīng)濟(jì)發(fā)展，交通先行”，是國(guó)家間的共識(shí)。

2017年6月26日，兩列被命名為“復(fù)興號(hào)”的子彈頭列車駛出北京南站、上海虹橋，完成了“中國(guó)制造”到“中國(guó)創(chuàng)造”的華麗轉(zhuǎn)變，為世界高鐵建設(shè)運(yùn)營(yíng)樹立新標(biāo)桿。

但因自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的缺乏，高鐵運(yùn)維存在著一些難題。因不同型號(hào)的車輛構(gòu)造不同，車輛之間難以互聯(lián)互通，加上我國(guó)南北跨度長(zhǎng)、地形起伏大，世界上找不到第二個(gè)高鐵運(yùn)營(yíng)里程如此龐大的國(guó)家，更沒(méi)有哪個(gè)國(guó)家的高鐵運(yùn)營(yíng)環(huán)境能同日橫跨“冬夏”，這樣的地理環(huán)境給高鐵運(yùn)營(yíng)提出了特殊的要求。

為確保高鐵的運(yùn)行安全，花生殼受邀參與中鐵某院異地?cái)?shù)據(jù)采集驗(yàn)證項(xiàng)目。在鐵路院的環(huán)形試驗(yàn)線上，進(jìn)行了歷時(shí)16個(gè)月的測(cè)試，期間在動(dòng)車上布點(diǎn)近3000個(gè)，地面60個(gè)工點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)上千個(gè)，運(yùn)行試驗(yàn)里程近60萬(wàn)公里，是迄今為止試驗(yàn)周期最長(zhǎng)，試驗(yàn)項(xiàng)目最多的高速動(dòng)車組綜合試驗(yàn)。

眾所周知，鐵路信號(hào)系統(tǒng)主要由“運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)”、“列車運(yùn)行控制系統(tǒng)”及“閉塞設(shè)備系統(tǒng)”、“車站聯(lián)鎖系統(tǒng)”、“信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”等構(gòu)成。由于涉及相關(guān)系統(tǒng)多樣、設(shè)備種類繁多，本文僅以“列車運(yùn)行控制系統(tǒng)”展開說(shuō)明，“列車運(yùn)行控制系統(tǒng)”(ChineseTrainControlSystem，以下簡(jiǎn)稱為CTCS也叫列控系統(tǒng))。

二、項(xiàng)目實(shí)施痛點(diǎn)

伴隨我國(guó)高速鐵路的發(fā)展，早期根據(jù)地面信號(hào)，由人工對(duì)列車運(yùn)行進(jìn)行控制的弊端逐步放大，并顯現(xiàn)：

◆ 容易受到自然環(huán)境(如霧、大雨雪、風(fēng)沙等)的影響;

◆ 隧道、彎道、坡道等地形條件的限制;

◆ 司機(jī)難以做到全天候連續(xù)不間斷的不斷確認(rèn)地面信號(hào)顯示;

◆ 尤其是行車密度大、列車速度快及載重量大的區(qū)段;

為此，列車運(yùn)行需增加制動(dòng)距離，否則發(fā)生冒進(jìn)信號(hào)的可能性將大增，加裝CTCS系統(tǒng)則能解決這個(gè)問(wèn)題。而CTCS系統(tǒng)是以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行判斷決策，此時(shí)異地?cái)?shù)據(jù)采集就顯得尤為重要。

數(shù)據(jù)的傳輸，往往是通過(guò)GPS授時(shí)實(shí)現(xiàn)同步采集數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)采集后，將采集到的數(shù)據(jù)傳送至千里之外的數(shù)據(jù)中心。由于高鐵的運(yùn)行里程跨度長(zhǎng)、地形起伏大、信號(hào)設(shè)備型號(hào)多樣等原因，通過(guò)常規(guī)拉專線的方式，實(shí)施、運(yùn)營(yíng)的成本過(guò)高，因此急需一種部署靈活、高可靠，能實(shí)現(xiàn)異地內(nèi)網(wǎng)穿透工具，幫助采集數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)傳輸回?cái)?shù)據(jù)中心。

三、項(xiàng)目解決方案

在互聯(lián)網(wǎng)中唯一定位一臺(tái)主機(jī)的方法是通過(guò)公網(wǎng)的IP地址，目前使用的協(xié)議是IPv4地址，但此類IP地址資源有限，運(yùn)營(yíng)商不可能給每臺(tái)設(shè)備都分配一個(gè)IP。

因此出現(xiàn)了一種叫NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)的技術(shù)，通過(guò)端口多路復(fù)用(PortaddressTranslation)改變外出數(shù)據(jù)包的源端口并進(jìn)行端口轉(zhuǎn)換，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的所有主機(jī)均可共享一個(gè)合法外部IP實(shí)現(xiàn)對(duì)Internet的訪問(wèn)，從而最大限度的節(jié)約IP地址資源。

由于采集設(shè)備使用3/4G撥號(hào)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而絕大部分的運(yùn)營(yíng)商目前都進(jìn)行了NAT處理，使得撥號(hào)獲取到的IP并非真實(shí)的公網(wǎng)IP，所以當(dāng)我們與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，需要先進(jìn)行“內(nèi)網(wǎng)穿透”把數(shù)據(jù)從內(nèi)網(wǎng)通過(guò)中轉(zhuǎn)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)出來(lái)，而花生殼是一款十余年深耕內(nèi)網(wǎng)穿透的知名軟件，他采用的內(nèi)網(wǎng)穿透技術(shù)領(lǐng)先行業(yè)。

目前全新重構(gòu)的PHtunnel客戶端更可兼容小型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，體積控制在80KB的大小，可適用于市場(chǎng)上眾多的嵌入式設(shè)備，因此，對(duì)于異地?cái)?shù)據(jù)采集的行業(yè)來(lái)說(shuō)，采用花生殼來(lái)實(shí)現(xiàn)穿透內(nèi)網(wǎng)再合適不過(guò)。

以“CTCS系統(tǒng)”為例，當(dāng)采集設(shè)備完成以上部署后，即可把采集設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，通過(guò)花生殼進(jìn)行內(nèi)網(wǎng)穿透?jìng)鬏數(shù)綌?shù)據(jù)中心?？煽糠€(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，可以方便工作人員對(duì)整體數(shù)據(jù)的分析，及時(shí)調(diào)整數(shù)據(jù)中的危險(xiǎn)值，通過(guò)數(shù)據(jù)的分析、調(diào)整，高效解決列車運(yùn)行過(guò)程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。

四、花生殼的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

PHtunnel是新一代花生殼核心應(yīng)用，純c架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，連接速度較上一代協(xié)議有了顯著的提升，而且也大大縮減體積，僅僅只有80KB的大小，確保所有的嵌入式設(shè)備都能流暢的跑起來(lái)。

當(dāng)訪問(wèn)者連接訪問(wèn)地址時(shí)，實(shí)際上是連接到花生殼轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器收到連接請(qǐng)求后通知phtunnel跟內(nèi)網(wǎng)的服務(wù)器建立連接，這樣即可完成通道連接。

◆ 穩(wěn)定性：采用BGP機(jī)房集群高效穩(wěn)定，且支持故障自動(dòng)轉(zhuǎn)移，保障服務(wù)的可靠性;

◆ 適配性：目前花生殼支持上千種系統(tǒng)，適配的使用場(chǎng)景更廣泛，且體積只有80KB;

◆ 數(shù)據(jù)加密通信：支持端對(duì)端的TLS加密方式;

◆ 虛擬隧道封裝：獨(dú)有的隧道連接數(shù)封裝技術(shù)，適配大并發(fā)、多連接數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景;

◆ 遠(yuǎn)程管理模式：在數(shù)據(jù)中心調(diào)度發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，可及時(shí)遠(yuǎn)程進(jìn)行管理和排除故障。

五、花生殼的安全保證

目前已有數(shù)萬(wàn)家政企事業(yè)單位、銀行等高新金融類企業(yè)采用花生殼動(dòng)態(tài)域名解析服務(wù)，個(gè)人用戶更達(dá)到1千6百萬(wàn)的量級(jí)，與全球70余家嵌入式廠商達(dá)成嵌入合作關(guān)系。

從平臺(tái)建設(shè)上來(lái)說(shuō)具備大規(guī)模服務(wù)能力，服務(wù)體系可任意橫向擴(kuò)展，目前在全國(guó)范圍已部署數(shù)千臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。從通信技術(shù)來(lái)說(shuō)完全走的自主研發(fā)路線，未使用任何開源通信底層以及協(xié)議，支持同一連接虛擬多通道、按需創(chuàng)建連接、HTTPSSNI支持等先進(jìn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。從開發(fā)技術(shù)來(lái)說(shuō)，服務(wù)體系內(nèi)所有通信層核心程序都使用C/C++開發(fā)，力爭(zhēng)最小的體積和達(dá)到最高的性能。

自建優(yōu)秀的售后客服與專屬一對(duì)一的技術(shù)顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)，為我們的客戶額外增添一份保險(xiǎn)，使用起來(lái)再無(wú)后顧之憂，

六、花生殼的愿景

花生殼十多年來(lái)一直將“連接無(wú)處不在”作為自己的使命，致力于互聯(lián)網(wǎng)為企業(yè)用戶提供簡(jiǎn)單可靠的人與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通服務(wù)。

讓企業(yè)用最低的成本打通異地?cái)?shù)據(jù)采集互聯(lián)互通的最后一道障礙，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)時(shí)代助力。

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