徐民宇 姜航
中车长春客车股份有限公司高速中心 吉林长春 130062
摘要:本文详细介绍了所采用的通信软件技术，如软件结构、通信协议，从不同角度详细介绍OMG的模块功能、关键功能，从两个层面阐述OMG的体系结构，包括HCMT网关通信架构，以及HCMT网关内部接口，和基于HCMT的通讯技术网关技术分析。
关键词：OMG模块功能；体系结构概述；基于HCMT的通讯技术网关
Abstract:This paper introduces in detail the communication software technique, such as software structure, communication protocol, described in detail from different angles the OMG's module, key functions, from two aspects in this paper, the OMG's architecture, including HCMT gateway communication architecture, and HCMT gateway internal interfaces, and based on the analysis of HCMT communication gateway technology.
Key words:OMG module function; Architecture overview; HCMT - based communication technology gateway
1.OMG模块功能简介
1.1 OMG模块功能
Trainnet OMG是车一款车载移动网关。它整合了多功能无线通讯功能，如3G、LTE/4G、Wi-Fi和GNSS（GPS等等），还可提供物联网、车地通信、定位信息和时间信息等服务。此外，该Trainnet OMG可以用来管理Trainnet输入/输出模块作为远程输入/输出模块（RIOM）。Trainnet OMG配备了1 Gbit/s的以太网接口与其他兼容设备和列车网络实现高速通信。在板卡前面的一个微型USB端口也可实现固件加载和维护操作。
1.2 OMG关键功能
OMG模块设有三个独立的通讯方式：LTE-A，WiFi和GNSS。所有模块独立工作。LTE-A 6类（3GPP Rel 12的LTE技术）组件提供最高300 Mbps的下行和最高上行50 Mbps通讯速度。它还支持LTE和WCDMA接收分集和 3G HSPA +，实现最大42 Mbps的下行和上行5.76 Mbps的速度。标准模块已在EMEA、澳大利亚和巴西运行。3G/4G功能需要micro-SIM卡。
全球导航卫星系统同时支持GPS和GLONASS L1开放服务（1575.42 MHz），拥有33跟踪信道的接收，99路采集通道和210PRN通道。该模块支持短路保护，适用于有源和无源天线。它还支持抗干扰、多音有源接口相消功能。Trainnet OMG开放平台上运行Linux操作系统和C语言的软件开发支持。OMG具有800 MHz的64位ARM Cortex-A53处理器核心。
2.体系结构概述
2.1 HCMT网关通信架构
列车通信网络(TCN)是一个基于Internet协议(IP)的网络，为HCMT集合内的通信提供网络通道，在HCMT Set中，HCMT网关直接或通过eTIS系统与子系统通信，这取决于所需的相关子系统功能。TMS提供了在指定的时间框架内更新TMS可配置参数的功能。HCMT网关是基于Internet协议设计的，与基站的代理网关之间的通信，通过可用的安全无线连接(WIFI或LTE/LTE- A)进行。
HCMT网关支持:
（1）支持IEEE802.11ac/a/b/g/n WIFI和未来的IEEE802.11p；
（2）支持3G/4G LTE-A。
HCMT网关的每个HCMT接口都应允许通过任何可用连接(WIFI或LTE/LTE- advanced)发送数据交互。基于列车的HCMT网关，作为列车上与ICT基站通信的唯一接口门户，HCMT网关不允许从外部客户端直接连接到培训管理系统和TCN。
2.2 HCMT网关内部接口
由于列车有两个HCMT网关软件事例，每个事例都应维护两个HCMT网关中正在进行的所有数据交互的最新列表。在启动(上电)时，两个HCMT网关软件事例应该是活跃的，并且应该能够独立地处理单独的事务。HCMT网关接口包括信息通信系统的数字接口：有一个HCMT网关接口位于每个HCMT的头车。此接口由HCMT网关实现，模块卡位于RACK3机架(T3标记为红色区域如图1)。EKE Rack T3是唯一在HCMT集上永久驱动的机架。HCMT网关能够支持很少的事务,如log上传,远程启动列车和远程打开列车乘客门。
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图1 带有OMG模块的RACK机架前面板
3.基于HCMT的通讯技术网关
3.1应用程序通信客户端服务器结构
HCMT网关使用通用的客户端/服务器结构模型进行应用程序通信。
HCMT网关实现了一个服务器，外部客户端向该服务器发起与HCMT网关的所有通信。客户端负责维护活动连接，重新尝试并恢复丢失的连接，并根据需要终止连接。
HCMT网关服务器优先考虑客户端/服务器通信性能，以确保TCN的质量，特别是提供给列车操作员的车载人机界面图像的质量不会降低。
3.2通信协议
以下行业标准协议被HCMT网关用于与基于Shore的系统接口。
超文本传输协议(HTTP)用于发起、控制和终止每个HCMT网关事务。HTTP还用于以有效负载文件的形式交付和检索数据。
RTSP -实时流媒体协议(RTSP)用于设置，控制和终止实时视频流。RTP—实时协议(RTP)用于传输实时视频流。客户端发起一个RTSP连接来管理流。
TCP/IP——传输控制协议TCP (Transmission Control Protocol)用于提供可靠的传输层数据通信。FTP -文件传输协议用于在OMG和子系统之间传输文件。
3.3事务和消息描述
ICT基站通过数据交换连接到HCMT网关。每个事务包括一条或多条用于数据交换的消息。信息交换互有以下特点：
—每个事务包含一条或多条消息。
—每条消息都使用最适合要通信的数据项的应用层协议。-每个事务可能包含利用不同应用层协议进行通信的消息。
—事务只有在所有消息都成功完成或确认后才会成功完成，如成功、失败或超时。
HCMT网关和ICT Shore网关之间的数据交互是基于一组预定义的XML框架的。该框架由数据类型和相应的业务规则组成。
CCTV streaming是一个例外，它使用由HCMT网关提供的web服务，并直接向安装在电视机上的摄像机stream。
参考文献：
【1】 EKE-Trainnet OMG3658A Firmware Update Instructions Kalle M?kitaipale.2020.3.2.
【2】 HCMT Gateway Interface Design Document.李波.2019.5.6