一种基于多链路融合的域外数据回传系统

1.本发明涉及多链路下的域外数据回传技术领域，尤其是涉及一种基于多链路融合的域外数据回传系统。


背景技术：

2.对于域外铁路相关数据的获取，目前主要途径有以下四种：
①
通过便携式电脑、移动硬盘、u盘等数据物理载体将数据携带至域内；
②
通过gsm-r无线通信网络或运营商网络将数据回传至域内；
③
通过专用的通信卫星将数据回传至域内；
④
通过北斗短报文的通信技术将数据回传至域内。
3.在四种数据回传方式中，北斗短报文的传输速度最快，卫星通信传输没有环境限制，gsm-r是专门为铁路通信设计的一种通信系统。
4.现有数据回传途径有以下问题：
5.(1)gsm-r在野外偏僻地域，gsm-r网络信号质量变差，影响数据的传输；
6.(2)卫星通信在高纬度地区难以实现通信；
7.(3)广泛应用在自然灾害抢险救灾中的北斗短报文，因为属于窄带通信，通常情况下一次只能发送78字节，不能发送音频和视频。
8.目前的这些途径过于简单和单一，给数据跨域回传带了不便及安全隐患。


技术实现要素：

9.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种回传效率高、数据安全性高、传输可靠性高的基于多链路融合的域外数据回传系统。
10.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
11.一种基于多链路融合的域外数据回传系统，所述的域外数据回传系统包括域外端和域内端；所述的域外端与域内端通过通信链路进行通信；
12.所述的域外端包括：
13.筛选对比模块，用于判断域外数据是否为异常数据，并将异常数据发送给边缘计算模块，将所有数据发送给数据存储模块；
14.边缘计算模块，用于实时获取筛选对比模块发送的异常数据，在确认该数据确为异常数据后将数据发送给链路选择模块；
15.数据存储模块，用于接收筛选对比模块发送的历史数据，并根据域内端请求将所有历史数据发送至链路选择模块；
16.链路选择模块，用于根据数据类型以及与该类型相对应的链路优先级选择最优链路进行数据回传。
17.优选地，所述的筛选对比模块具体为：
18.筛选对比模块与既有的域外列车运行监控装置相连，获取列装置开关机时的参数记录、乘务员输入的参数记录、列车运行参数记录、事故状态记录和插件故障记录数据，将
监测到的数据与预设数据阈值进行比对，将数据划分为正常数据和异常数据，然后将异常数据发送给边缘计算模块，将所有数据发送给数据存储模块。
19.优选地，所述的数据存储模块设有转发单元，该单元用于接收域内端发送的历史数据请求，将历史数据回传至域内端。
20.优选地，所述的域内端包括：
21.异常数据接收模块，用于接收域外端回传的异常数据；
22.历史数据请求与接收模块，用于向域外端发送历史数据请求，并接收域外端发送的历史数据。
23.优选地，所述的通信链路包括北斗短报文链路、卫星通信链路和gsm-r通信链路。
24.更加优选地，所述的链路选择模块具体为：
25.计算各通信链路的信号质量阈值，根据阈值判断各链路的通信性能，并依据通信性能好坏设置各通信链路的优先级；
26.在进行数据回传时，实时监测每条链路的域外端和域内端端口的信号质量，并与信号质量阈值进行比较，若该链路信号质量低于该阈值，则切换到其他链路进行传输。
27.更加优选地，所述信号质量阈值的计算方法为：
28.以数据传输相关参数为输入，基于gru模型获取信号质量阈值，若当前通信链路的信号质量低于该阈值，则判定当前通信链路受阻。
29.更加优选地，所述的数据传输相关参数包括数据传输过程纬度的变化、链路拥堵、传输速率、通信容量和带宽数据。
30.更加优选地，所述的链路选择模块设有链路融合单元，用于在通信链路发生故障时选择最优链路进行数据回传。
31.更加优选地，所述的链路融合单元具体为：
32.若当前链路信号质量低于信号质量阈值，则基于数据衍生算法将数据包分裂衍生，获得多个相同的数据包；多个相同的数据包通过广度优先搜索算法切换数据传输链路。
33.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
34.一、域外数据回传效率高：本发明中的域外数据回传系统在域外端将数据分为异常数据和正常数据，仅将异常数据实时回传给域内端，历史数据仅在域内端发出请求时才会发送，大大降低了数据传输规模，有效提高了数据回传效率。
35.二、提高数据安全性和传输可靠性：本发明中的域外数据回传系统可以根据计算出的信号质量阈值，基于数据衍生算法和广度优先搜索算法实时切换最优回传链路，降低了数据由单一链路回传的风险，提高了数据的安全性和传输的可靠性。
附图说明
36.图1为本发明中域外数据回传系统的结构示意图；
37.图2为本发明中域外数据回传系统进行数据传输时的结构示意图。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发
明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
39.一种基于多链路融合的域外数据回传系统，其结构如图1所示，包括域外端和域内端，域外端与域内端通过通信链路进行通信。
40.其中，域外端包括：
41.筛选对比模块，用于判断域外数据是否为异常数据，并将异常数据发送给边缘计算模块，将所有数据发送给数据存储模块；
42.边缘计算模块，用于实时获取筛选对比模块发送的异常数据，在确认该数据确为异常数据后将数据发送给链路选择模块；
43.数据存储模块，用于接收筛选对比模块发送的历史数据，并根据域内端请求将所有历史数据发送至链路选择模块；
44.链路选择模块，用于根据数据类型以及与该类型相对应的链路优先级选择最优链路进行数据回传。
45.域内端包括：
46.异常数据接收模块，用于接收域外端回传的异常数据；
47.历史数据请求与接收模块，用于向域外端发送历史数据请求，并接收域外端发送的历史数据。
48.本实施例中的通信链路包括北斗短报文链路、卫星通信链路和gsm-r通信链路。
49.以下依次介绍本发明的系统各个模块的功能及实施方法：
50.1、筛选对比模块
51.该模块与域外列车运行监控装置相连，能够得到开/关机时相关参数记录、乘务员输入参数记录、列车运行参数记录、事故状态记录、插件故障记录等数据，将监测到的数据进行判断对比，将数据分为正常数据和异常数据，并将异常数据发送给边缘计算模块，将所有数据发送给数据存储模块。
52.2、边缘计算模块
53.边缘计算模块与筛选对比模块相连，能够实时接收来自筛选对比模块的异常数据，发送给链路选择模块，主动回传至域内。
54.3、数据存储模块
55.该模块与筛选对比模块相连，接收历史数据，该模块中有接受域内请求获取历史数据的转发单元，经转发模块单元后，数据存储模块会将历史数据发送至链路选择模块，回传至域内端。
56.4、链路选择模块
57.计算各通信链路的信号质量阈值，根据阈值判断各链路的通信性能，并依据通信性能好坏设置各通信链路的优先级；在进行数据回传时，实时监测每条链路的域外端和域内端端口的信号质量，并与信号质量阈值进行比较，若该链路信号质量低于该阈值，则切换到其他链路进行传输。
58.信号质量阈值的计算方法为：
59.以数据传输相关参数为输入，基于gru模型获取信号质量阈值，若当前通信链路的信号质量低于该阈值，则判定当前通信链路受阻。其中，gru模型是为了解决长期记忆和反
向传播中的梯度等问题而提出来的，数据传输相关参数包括数据传输过程纬度的变化、链路拥堵、传输速率、通信容量和带宽数据。
60.链路选择模块还设有链路融合单元，用于在通信链路发生故障时选择最优链路进行数据回传，链路融合单元具体为：
61.若当前链路信号质量低于信号质量阈值，则基于数据衍生算法将数据包分裂衍生，获得多个相同的数据包；多个相同的数据包通过广度优先搜索算法切换数据传输链路。
62.链路选择模块可以根据所述阈值可以检测出每条链路的状态，是否出现故障。例如，在卫星通信信号质量较强的地区，比如低纬度的地区、数据包所需带宽较大的情况，基于gru模型对参数进行训练得到阈值，发现卫星通信链路状态良好，故对卫星通信设置较高的优先级。而在高纬度地区，卫星通信会受阻，此时将gsm-r的优先级设置成较高。
63.5、异常数据接收模块
64.异常数据接收模块位于域内端数据服务器中，用于接收域外回传的异常数据，并及时确认已接收。
65.6、历史数据请求与接收模块
66.该模块位于域内端数据服务器中，包括向域外端数据存储模块请求回传历史数据；以及接收域外回传的历史数据并及时确认。
67.本实施例中域外数据回传系统的数据传输过程为：
68.如图2所示，如果数据包由某优先级较高链路开始传输，当该链路的信号质量低于该阈值，即当前链路出现故障1时，广度优先搜索算法可切换数据的传输链路，数据衍生算法将衍生出同原始数据包完全一样的数据包1、数据包2，并转由链路1、链路2进行数据传输；当链路1上的数据包1遇到故障2时，数据包1衍生为数据包3、4，并分别由链路2、3传输；
69.各条链路上的数据传输过程中遇到故障则继续上述步骤，直至数据到达域内端，并由域内端异常数据接收模块确认接收到该数据，其他链路上的数据停止搜索和衍生。
70.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。