AFC系統(tǒng)通信中間件的研究與設(shè)計(jì)淺述

曹明

摘要：經(jīng)濟(jì)社會和城市化建設(shè)的發(fā)展，使得城市人口不斷增加，大大提高了城市交通壓力。為了有效緩解城市交通壓力，各大城市開始興建城市軌道交通，以此來提高人們的出行便利。AFC系統(tǒng)屬于城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中比較重要的組成部分，對其信息化建設(shè)提出了較高要求。通信中間件可以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間用戶的實(shí)時、動態(tài)通訊，真正達(dá)到了互相通信的效果，將其應(yīng)用到AFC系統(tǒng)中，既可以降低消息傳輸?shù)难訒r，而且還可以確保信息傳輸?shù)募皶r性、準(zhǔn)確性和有效性，提高AFC系統(tǒng)運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：AFC系統(tǒng);通信中間件;設(shè)計(jì)

自動售檢票（AFC）系統(tǒng)是城市軌道交通中比較重要的一項(xiàng)綜合管理系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)了信息管理與控制的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了車站系統(tǒng)、終端設(shè)備、票務(wù)清分系統(tǒng)和中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)通信，對自動售檢票系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸有效性、可靠性和穩(wěn)定性起到了決定性作用。通信中間件屬于大型軟件系統(tǒng)中比較關(guān)鍵的部分，不僅可以簡化系統(tǒng)、降低成本，而且還可以有效提高AFC系統(tǒng)的通信、監(jiān)控、并發(fā)等服務(wù)水平。

1.通信中間件概述

通常情況下，通信中間件主要是用于解決各系統(tǒng)或應(yīng)用間所存在的通信問題，以確保將下層消息安全可靠的為上層傳遞，同時對分布式系統(tǒng)中所蘊(yùn)含的通信傳輸給予抽象化處理，并為各種集成問題的處理準(zhǔn)備了與之相匹配的通信模式，以此來達(dá)到事務(wù)處理的效果。通信中間件主要包括了會話編程、遠(yuǎn)程過程調(diào)用和消息隊(duì)列中間件三大類。

2.AFC系統(tǒng)概述

AFC系統(tǒng)集計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、自動控制等技術(shù)于一體，可以確保軌道交通的售票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、檢票、管理、清分等工作的順利進(jìn)行。對于城市軌道交通系統(tǒng)而言，AFC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)涵蓋了車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、車站終端設(shè)備、線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、車票及清分系統(tǒng)五個層次，并且每一個層次結(jié)構(gòu)均采用了全封閉的運(yùn)行方式，并以計(jì)程收費(fèi)模式為核心，車票介質(zhì)為非接觸式的IC卡，以實(shí)現(xiàn)對各層次子系統(tǒng)與設(shè)備的各自功能、所處的位置以及管理職能進(jìn)行劃分。結(jié)合我國城市發(fā)展現(xiàn)狀和基本國情，選擇了五層結(jié)構(gòu)型式，其對建設(shè)周期較長、多個業(yè)主與施工單位、線路多且復(fù)雜等因素給予綜合考慮，從而使AFC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在較好的穩(wěn)定性與可伸縮性，具體如圖1所示。

各層次的功能和要求如下：（1）第一層。在乘客乘坐地鐵時，車票是反映其乘車費(fèi)用的主要支付媒介，規(guī)定了儲值票與單程票的物理特性、電氣特性、應(yīng)用文件組織以及安全機(jī)制等技術(shù)支持;（2）第二層。將車站終端設(shè)備安裝在各車站的站廳中，以便更好的為乘客提供售檢票服務(wù)，同時對車站終端設(shè)備和其運(yùn)營管理所采用的技術(shù)給予了明確規(guī)定;（3）第三層。其對應(yīng)的是車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對第二層車站終端設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控，并對本站的交易和審計(jì)數(shù)據(jù)給予實(shí)時收集，同時還規(guī)定了系統(tǒng)的運(yùn)營管理、數(shù)據(jù)管理及維護(hù)管理等功能;（4）第四層。該層所包含的線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能是對本線路AFC系統(tǒng)的審計(jì)與交易數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并傳輸至清分系統(tǒng)，以確保后續(xù)對賬工作的順利進(jìn)行。同時，對該路線的車票票務(wù)管理、運(yùn)營管理及系統(tǒng)維護(hù)管理給予了明確規(guī)定，并提供了相關(guān)技術(shù)支持;（5）第五層。清分系統(tǒng)的功能是對AFC系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)、交易與審計(jì)數(shù)據(jù)等進(jìn)行處理，并規(guī)定了對車票管理、票務(wù)管理、系統(tǒng)維護(hù)管理和運(yùn)營管理等的技術(shù)支持。

3.AFC系統(tǒng)通信中間件的設(shè)計(jì)

3.1通信中間件總體設(shè)計(jì)

通常情況下，通信中間件主要是基于消息的一種存在方式，為了確保應(yīng)用程序的透明化和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩梢园淹ㄐ胖虚g件總體設(shè)計(jì)成一個為應(yīng)用程序，主要包括了后臺服務(wù)代理程序和應(yīng)用程序通信接口（API）兩部分。 通信中間件總體設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用程序開發(fā)流程的有效簡化，在不同操作系統(tǒng)平臺上，雖然通信實(shí)現(xiàn)的流程不一樣，但是其所采用的應(yīng)用程序接口是相同的，因此即使接口實(shí)現(xiàn)發(fā)生改變，也不用對應(yīng)用程序進(jìn)行更高，以此來提高應(yīng)用的可維護(hù)性、可重用性和可拓展性。作為應(yīng)用程序開發(fā)人員，可以借助通信中間件總體來實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用的開發(fā)工作，這樣既可以實(shí)現(xiàn)模塊間的無關(guān)性和低耦合，而且還可以有效提高軟件開發(fā)效率。同時，通信中間件總體設(shè)計(jì)還可以有效提高數(shù)據(jù)處理速度，在簡化應(yīng)用進(jìn)程參與發(fā)送與接收流程的同時，還可以確保數(shù)據(jù)交換的有效性，進(jìn)而更好的提高通信中間件總體設(shè)計(jì)水平。

3.2通信管理器設(shè)計(jì)

在AFC系統(tǒng)通信過程中，通信管理器屬于核心部分，其可以實(shí)現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)包的有效轉(zhuǎn)發(fā)，而且該過程中還可以完成數(shù)據(jù)緩沖、實(shí)時數(shù)據(jù)包區(qū)別對待、速率控制、優(yōu)先級控制等工作。為了提高通信處理效果，通信管理器選擇了優(yōu)先隊(duì)列、多線程等方式來對數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。

通常情況下，通信管理器具有如下功能：（1）數(shù)據(jù)傳輸功能。借助系統(tǒng)之間或系統(tǒng)內(nèi)部用戶指定通信模塊來完成數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而為系統(tǒng)內(nèi)部每個通信模塊提供一個普通的數(shù)據(jù)接收隊(duì)列和數(shù)據(jù)發(fā)送隊(duì)列，同時為異地系統(tǒng)間的封裝提供Socket數(shù)據(jù)通信鏈路，進(jìn)而有效提高數(shù)據(jù)傳輸效率;（2）性能優(yōu)化功能。①數(shù)據(jù)緩沖。在通信高峰期為了避免網(wǎng)絡(luò)包丟失，通信管理器采用了發(fā)送緩沖和接收緩沖，并結(jié)合通信的實(shí)際情況，借助緩沖接口來對緩沖大小進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，這樣既可以提高資源的合理利用率，而且還可以實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)流量的平滑處理。②實(shí)時消息包區(qū)別處理。通常情況下，實(shí)時通信包對時間提出了較高要求，但是對安全性要求比較低，這樣就需要構(gòu)建專門的監(jiān)聽端口，以達(dá)到與其他消息包區(qū)別處理的目的;③速率控制。在整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，大多數(shù)終端業(yè)務(wù)運(yùn)行均需要借助網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的傳輸，此時可以通過對速率的控制來達(dá)到降低對帶寬占用的效果。同時，通信管理器可以對輸出的網(wǎng)絡(luò)流量給予實(shí)時監(jiān)控，如果大于預(yù)先設(shè)定好的閥值，可以通過速率控制來達(dá)到減少帶寬占用的目的;④優(yōu)先級控制。對于AFC系統(tǒng)通信而言，其各子系統(tǒng)具有比較多的功能，而且收發(fā)消息種類繁多，這樣一來，不同功能所具有的緊急程度也不同，因此需要對其給予區(qū)別對待，一般會選擇優(yōu)先消息隊(duì)列進(jìn)行處理。

實(shí)際上，AFC系統(tǒng)各級設(shè)備均能夠借助通信管理器來對硬件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)間存在的差別給予隱藏掉，進(jìn)而達(dá)到通信的目的。在通信過程中，路由主要是由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠K來決定，但是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮幱趯?shí)時動態(tài)變化之中，這樣就需要實(shí)時更新設(shè)備拓?fù)淠K，并將拓?fù)湫畔南录墏鬟f給上級。AFC系統(tǒng)通信的最終目的是確保各子系統(tǒng)間的有效分工與合作，并且通過調(diào)用通信管理器來實(shí)現(xiàn)對各子系統(tǒng)應(yīng)用程序的有效銜接，進(jìn)而達(dá)到完成業(yè)務(wù)通信的目的。

3.3用戶接口設(shè)計(jì)

在AFC系統(tǒng)通信中，用戶接口是實(shí)現(xiàn)通信管理器與應(yīng)用程序間有效連接的一座橋梁，其一般是以函數(shù)庫形式存在，其不僅可以將通信接口提供給應(yīng)用程序，而且還實(shí)現(xiàn)了對固有業(yè)務(wù)解析過程的集成，并充分發(fā)揮其可拓展性功能，以此來提高AFC系統(tǒng)運(yùn)行效率。通常情況下，用戶接口主要功能是按照各協(xié)議規(guī)定的格式來完成消息包的封裝和拆卸工作，這樣既可以提高軟件復(fù)用性，而且還可以降低應(yīng)用程序的復(fù)雜性。實(shí)際上，用戶接口具體提供的功能包括了文件發(fā)送處理、對發(fā)送消息的封包處理、檢測通信管理器在線狀況以及對接收消息的解包處理等。

4.結(jié)束語

綜上所述，隨著AFC系統(tǒng)的發(fā)展，通信中間件技術(shù)還是被應(yīng)用于該系統(tǒng)中，其不僅可以實(shí)現(xiàn)對軌道交通系統(tǒng)信息的有效整合和集成，并達(dá)到對網(wǎng)絡(luò)信息的共享，而且還可以增加數(shù)據(jù)壓縮模塊，進(jìn)而有效提高通信效率。

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