AFC系统通信中间件的研究与设计

论文摘要

随着城市化进程的加速,城市人口暴增,城市交通压力越来越严重。中国各大城市都在想方设法解决这方面的问题,其中就投入了大量人力物力财力进行城市轨道交通的建设,因此城市轨道交通智能化和信息化的发展空间巨大。自动售检票（Automatic Fare Collection, AFC）系统作为轨道交通智能化设备的重要组成部分,其信息化建设一直备受重视。中间件技术作为一种前沿的软件应用技术,在各种软件系统中发挥着集成度高、可复用性强和提高应用开发效率的优势。本文通过对中间件,特别是通信中间件的研究,阐述了一种通过通信中间件来提高AFC系统软件可靠性、降低开发成本、缩短开发周期的开发体制。本文根据通用性和易维护性原则设计了一种基于消息的通信中间件,同时利用具备兼容性的C++和socket开发技术,封装了一套为各种系统应用软件提供统一接口的通信模式。该通信中间件屏蔽网络连接,不再考虑通信方面的细节问题。在具体实现过程中,运用了以下几点技术来优化通信中间件的性能:采用多线程技术并发通信,提高了数据传输效率,降低了CPU的占用率;对紧急信息开辟实时的通道,对其做专门的处理,尽可能减少这类消息的延时;对所有消息实行优先级控制,建立数据缓冲机制,应用程序在轮询消息队列时,优先检测级别高的消息队列;提供了加密过程,确保数据传输过程中的安全。根据实际应用情况,使用通信中间件后,简化了AFC系统的开发,提高了应用软件的开发效率,使开发人员更加专注于对具体业务的研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文所做的工作
• 1.4 本文的内容组织
• 第二章 中间件技术分析
• 2.1 中间件的概述
• 2.2 通信中间件的几种形式
• 2.2.1 远程过程调用
• 2.2.2 会话编程
• 2.3 面向消息的中间件技术
• 2.3.1 消息传递的相关概念
• 2.3.2 消息中间件的结构
• 2.3.3 消息队列技术
• 2.3.4 消息路由
• 2.4 网络通信协议
• 2.4.1 TCP 传输控制协议
• 2.4.2 UDP 用户数据报协议
• 第三章 AFC 系统通信中间件的分析与设计
• 3.1 AFC 系统简介
• 3.1.1 AFC 系统结构
• 3.1.2 AFC 系统功能需求
• 3.2 通信中间件总体设计
• 3.3 通信管理器设计
• 3.3.1 功能说明
• 3.3.2 通信管理器结构
• 3.4 用户接口设计
• 3.4.1 功能说明
• 3.4.2 用户接口的结构
• 第四章 AFC 系统中间件实现
• 4.1 Socket 技术
• 4.1.1 Socket 基础
• 4.1.2 Socket 通信实现
• 4.2 自定义通信协议
• 4.2.1 本地通信协议
• 4.2.2 业务通信协议
• 4.3 通信中间件的消息处理机制
• 4.3.1 消息传递方式
• 4.3.2 并发机制
• 4.3.3 消息队列优先级调度
• 4.3.4 拥塞控制
• 4.4 通信中间件的具体实现
• 4.4.1 功能模块划分
• 4.4.2 系统接口
• 4.4.3 内部处理通信流程
• 4.5 仿真实验
• 4.5.1 实验环境
• 4.5.2 实验软件
• 4.5.3 实验数据
• 4.5.4 实验结论
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录（攻读硕士学位期间发表录用论文）
• 摘要