可快速切换的地铁无线通信系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可快速切换的地铁无线通信方法，包括以下步骤：轨旁基站不断向地铁上的车载无线单元发送邻居列表，该邻居列表包含BEACON帧和邻居信息帧，该邻居信息帧包括根据地铁运行方向确定的邻居关系表，具体包括作为主要切换目标的相邻轨旁基站信息；车载无线单元接收当前接入的轨旁基站发送的邻居列表，并根据该邻居列表扫描相应轨旁基站的信号状态；车载无线单元判断邻居列表中的轨旁基站信号是否优于当前接入轨旁基站信号，若是，则进行轨旁基站切换。本发明专利技术可以通过邻居关系表来减少侦听目标，从而节约扫描时间。从而节约扫描时间。从而节约扫描时间。

【技术实现步骤摘要】
可快速切换的地铁无线通信系统及方法


[0001]本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种可快速切换的地铁无线通信系统及方法。

技术介绍

[0002]目前地铁地铁视频监控系统的清晰度越来越高，路数越来越多，对车地无线通信的要求也越来越高。WiFi无线通信协议(IEEE802.11)作为一种稳定、便捷的局域网通信手段，已经在室内环境中取得了长足的发展。随着室内通信需求的不断提高，WiFi无线网络面临着从原始的单一轨旁基站网络(发射基站)向多轨旁基站网络的转换的问题。虽然在802.11kv协议为移动端(车载无线单元)提供了下一次切换和漫游的目标信息表。但是并没有解决在切换过程中需要过长时间来扫描合适切换目标的问题。
[0003]在实际的隧道环境中通常轨旁基站采用不同的频率进行组网，因而在车辆运行过程中需要在多个频率间切换扫描。在标准的WIFI协议下，扫描所有的频段将消耗大量的通信时间，从而导致通信带宽下降和通信时延的上升。
[0004]如图1所示，4个轨旁基站采用4个不同频率进行组网，STA在扫描时，则需要连续扫描4个不同的频段。
[0005]而在地铁车地无线通信系统中，对于切换时延、传输时延和丢包率有着严格要求(切换时延小于50ms，传输时延小于50ms)。因此，普通的WiFi切换协议并不能完全满足要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要目的是提供一种可以减少扫描轨旁基站的时间，从而有效减少切换时延的可快速切换的地铁无线通信系统及方法。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是：
[0008]提供一种可快速切换的地铁无线通信方法，包括以下步骤：
[0009]轨旁基站不断向地铁上的车载无线单元发送邻居列表，该邻居列表包含BEACON帧和邻居信息帧，该邻居信息帧包括根据地铁运行方向确定的邻居关系表，具体包括作为主要切换目标的相邻轨旁基站信息；
[0010]车载无线单元接收当前接入的轨旁基站发送的邻居列表，并根据该邻居列表扫描相应轨旁基站的信号状态；
[0011]车载无线单元判断邻居列表中的轨旁基站信号是否优于当前接入轨旁基站信号，若是，则进行轨旁基站切换。
[0012]接上述技术方案，当需要进行轨旁基站切换时，中断与当前轨旁基站的连接，并通过当前轨旁基站将未发完的数据转发给即切入目标轨旁基站。
[0013]接上述技术方案，该邻居信息帧还包括作为次要切换目标的相邻轨旁基站信息，当主要切换目标的轨旁基站发生故障无法切入时，则通过该次要切换目标切入。
[0014]接上述技术方案，邻居信息帧中的主要切换目标至少为一个。
[0015]接上述技术方案，邻居信息帧中的轨旁基站信息包括IP和工作频率。
[0016]接上述技术方案，当需要进行轨旁基站切换时，车载无线单元向当前轨旁基站发起切换请求，当前轨旁基站回应该切换请求并终止连接，并通过有线网络向切入目标轨旁基站发送车载无线单元的信息和未传输数据。
[0017]接上述技术方案，当需要进行轨旁基站切换时，车载无线单元向切入目标轨旁基站发起切换接入请求，切入目标轨旁基站回应该切换接入请求并完成接入，同时发送邻居列表。
[0018]本专利技术还提供了一种可快速切换的地铁无线通信系统，包括：
[0019]多个轨旁基站，安装在轨道旁，并处于不同的频段，每个轨旁基站不断向地铁上的车载无线单元发送邻居列表，该邻居信息帧包括根据地铁运行方向确定的邻居关系表，具体包括作为主要切换目标的相邻轨旁基站信息；
[0020]车载无线单元，安装在地铁上，用于接收当前接入的轨旁基站发送的邻居列表，并根据该邻居列表扫描相应轨旁基站的信号状态；判断邻居列表中的轨旁基站信号是否优于当前接入轨旁基站信号，若是，则进行轨旁基站切换。
[0021]接上述技术方案，该邻居信息帧还包括次要切换目标的轨旁基站信息，当主要切换目标的轨旁基站发生故障无法切入时，则通过该次要切换目标切入。
[0022]接上述技术方案，车载无线单元包括相分离的收发天线。
[0023]本专利技术还提供了一种计算机存储介质，其内存储有可被处理器执行的计算机程序，该计算机程序用于实现上述技术方案的可快速切换的地铁无线通信方法。
[0024]本专利技术产生的有益效果是：本专利技术在原有的WIFI标准协议上进行修改，设计了根据地铁运行方向确定的邻居关系表，该邻居关系表中存在设定好的指定切换目标，通过轨旁基站下发邻居关系表，接入的车载无线单元可以通过邻居关系表来减少侦听目标，从而节约扫描时间。
[0025]进一步地，车载无线单元通过分离收发天线来进一步减少系统在扫描时间上的开销。
[0026]进一步地，邻居列表中包括主要切换邻居和次要切换邻居，当首要切换目标故障或所发送的信号太弱时，车载无线单元将会切换至次要切换目标上，从而可以保证系统之间的冗余备份关系。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是在实际的隧道环境中轨旁基站采用不同的频率进行组网的结构示意图；
[0029]图2是地铁隧道环境下，车载无线单元沿着轨旁基站前进时车载无线单元所接收到的场强大小示意图；
[0030]图3是地铁隧道存在联络线等情况时无隔离墙所产生的潜在干扰信号示意图；
[0031]图4是存在潜在干扰信号时车载无线单元长时间无法找到切换目标的情况；
[0032]图5是本专利技术实施例邻居关系表的数据结构示意图；
[0033]图6是本专利技术实施例可快速切换的地铁无线通信方法流程图一；
[0034]图7是本专利技术实施例车载无线单元切换轨旁基站流程示意图；
[0035]图8是本专利技术实施例邻居信号判断原理示意图；
[0036]图9是本专利技术实施例可快速切换的地铁无线通信方法流程图二；
[0037]图10是本专利技术实施例车载无线单元结构示意图。
具体实施方式
[0038]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0039]由于地铁隧道结构的特殊性，移动终端在空间上与地面轨旁基站有着相对固定的切换顺序，从而可以根据该特性设计出满足铁车地无线通信要求的无线通信切换协议。本专利技术基于这一点，改进现有的通信切换协议，引入根据地铁运行方向确定的邻居关系表，在轨旁基站增加了下发邻居关系表的功能，在车载无线单元增加相应的收发邻居关系表以及根据该邻居关系表扫描指定轨旁基站和切换基站的功能。在车载无线单元扫描邻居基站时，可以根据邻居列表来明确知道需要切换的目标，从而只需要扫描该目标所在频段，因此减少了75本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可快速切换的地铁无线通信方法，其特征在于，包括以下步骤：轨旁基站不断向地铁上的车载无线单元发送邻居列表，该邻居列表包含BEACON帧和邻居信息帧，该邻居信息帧包括根据地铁运行方向确定的邻居关系表，具体包括作为主要切换目标的相邻轨旁基站信息；车载无线单元接收当前接入的轨旁基站发送的邻居列表，并根据该邻居列表扫描相应轨旁基站的信号状态；车载无线单元判断邻居列表中的轨旁基站信号是否优于当前接入轨旁基站信号，若是，则进行轨旁基站切换。2.根据权利要求1所述的可快速切换的地铁无线通信方法，其特征在于，当需要进行轨旁基站切换时，中断与当前轨旁基站的连接，并通过当前轨旁基站将未发完的数据转发给即切入目标轨旁基站。3.根据权利要求1所述的可快速切换的地铁无线通信方法，其特征在于，该邻居信息帧还包括作为次要切换目标的相邻轨旁基站信息，当主要切换目标的轨旁基站发生故障无法切入时，则通过该次要切换目标切入。4.根据权利要求1所述的可快速切换的地铁无线通信方法，其特征在于，邻居信息帧中的主要切换目标至少为一个。5.根据权利要求1所述的可快速切换的地铁无线通信方法，其特征在于，邻居信息帧中的轨旁基站信息包括IP和工作频率。6.根据权利要求1所述的可快速切换的地铁无线通信方法，其特征在于，当需要进行轨旁基...

【专利技术属性】
技术研发人员：余圣龙，周益平，王明照，
申请(专利权)人：武汉智慧地铁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：