花生殼助力中鐵研究院，實現(xiàn)異地數(shù)據(jù)采集

一、項目背景介紹

“經(jīng)濟發(fā)展，交通先行”，是國家間的共識。

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

但因自主知識產(chǎn)權(quán)的缺乏，高鐵運維存在著一些難題。因不同型號的車輛構(gòu)造不同，車輛之間難以互聯(lián)互通，加上我國南北跨度長、地形起伏大，世界上找不到第二個高鐵運營里程如此龐大的國家，更沒有哪個國家的高鐵運營環(huán)境能同日橫跨“冬夏”，這樣的地理環(huán)境給高鐵運營提出了特殊的要求。

為確保高鐵的運行安全，花生殼受邀參與中鐵某院異地數(shù)據(jù)采集驗證項目。在鐵路院的環(huán)形試驗線上，進行了歷時16個月的測試，期間在動車上布點近3000個，地面60個工點布置測點上千個，運行試驗里程近60萬公里，是迄今為止試驗周期最長，試驗項目最多的高速動車組綜合試驗。

眾所周知，鐵路信號系統(tǒng)主要由“運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)”、“列車運行控制系統(tǒng)”及“閉塞設(shè)備系統(tǒng)”、“車站聯(lián)鎖系統(tǒng)”、“信號集中監(jiān)測系統(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“列車運行控制系統(tǒng)”展開說明，“列車運行控制系統(tǒng)”(ChineseTrainControlSystem，以下簡稱為CTCS也叫列控系統(tǒng))。

二、項目實施痛點

伴隨我國高速鐵路的發(fā)展，早期根據(jù)地面信號，由人工對列車運行進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、風沙等)的影響;

◆ 隧道、彎道、坡道等地形條件的限制;

◆ 司機難以做到全天候連續(xù)不間斷的不斷確認地面信號顯示;

◆ 尤其是行車密度大、列車速度快及載重量大的區(qū)段;

為此，列車運行需增加制動距離，否則發(fā)生冒進信號的可能性將大增，加裝CTCS系統(tǒng)則能解決這個問題。而CTCS系統(tǒng)是以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行判斷決策，此時異地數(shù)據(jù)采集就顯得尤為重要。

數(shù)據(jù)的傳輸，往往是通過GPS授時實現(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。由于高鐵的運行里程跨度長、地形起伏大、信號設(shè)備型號多樣等原因，通過常規(guī)拉專線的方式，實施、運營的成本過高，因此急需一種部署靈活、高可靠，能實現(xiàn)異地內(nèi)網(wǎng)穿透工具，幫助采集數(shù)據(jù)能實時傳輸回數(shù)據(jù)中心。

三、項目解決方案

在互聯(lián)網(wǎng)中唯一定位一臺主機的方法是通過公網(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，運營商不可能給每臺設(shè)備都分配一個IP。

因此出現(xiàn)了一種叫NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)的技術(shù)，通過端口多路復(fù)用(PortaddressTranslation)改變外出數(shù)據(jù)包的源端口并進行端口轉(zhuǎn)換，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的所有主機均可共享一個合法外部IP實現(xiàn)對Internet的訪問，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撥號的方式進行數(shù)據(jù)傳輸，而絕大部分的運營商目前都進行了NAT處理，使得撥號獲取到的IP并非真實的公網(wǎng)IP，所以當我們與外部進行數(shù)據(jù)傳輸時，需要先進行“內(nèi)網(wǎng)穿透”把數(shù)據(jù)從內(nèi)網(wǎng)通過中轉(zhuǎn)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)出來，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，可適用于市場上眾多的嵌入式設(shè)備，因此，對于異地數(shù)據(jù)采集的行業(yè)來說，采用花生殼來實現(xiàn)穿透內(nèi)網(wǎng)再合適不過。

以“CTCS系統(tǒng)”為例，當采集設(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)，通過花生殼進行內(nèi)網(wǎng)穿透傳輸?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整體數(shù)據(jù)的分析，及時調(diào)整數(shù)據(jù)中的危險值，通過數(shù)據(jù)的分析、調(diào)整，高效解決列車運行過程中可能存在的風險。

四、花生殼的技術(shù)優(yōu)勢

PHtunnel是新一代花生殼核心應(yīng)用，純c架構(gòu)實現(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。

當訪問者連接訪問地址時，實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機房集群高效穩(wěn)定，且支持故障自動轉(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)，適配的使用場景更廣泛，且體積只有80KB;

◆ 數(shù)據(jù)加密通信：支持端對端的TLS加密方式;

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

◆ 遠程管理模式：在數(shù)據(jù)中心調(diào)度發(fā)現(xiàn)問題后，可及時遠程進行管理和排除故障。

五、花生殼的安全保證

目前已有數(shù)萬家政企事業(yè)單位、銀行等高新金融類企業(yè)采用花生殼動態(tài)域名解析服務(wù)，個人用戶更達到1千6百萬的量級，與全球70余家嵌入式廠商達成嵌入合作關(guān)系。

從平臺建設(shè)上來說具備大規(guī)模服務(wù)能力，服務(wù)體系可任意橫向擴展，目前在全國范圍已部署數(shù)千臺轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。從通信技術(shù)來說完全走的自主研發(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支持等先進的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。從開發(fā)技術(shù)來說，服務(wù)體系內(nèi)所有通信層核心程序都使用C/C++開發(fā)，力爭最小的體積和達到最高的性能。

自建優(yōu)秀的售后客服與專屬一對一的技術(shù)顧問團隊，為我們的客戶額外增添一份保險，使用起來再無后顧之憂，

六、花生殼的愿景

花生殼十多年來一直將“連接無處不在”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數(shù)據(jù)采集互聯(lián)互通的最后一道障礙，為企業(yè)實現(xiàn)大數(shù)據(jù)時代助力。

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