专用短程通信的LLC子层状态控制方法和车载单元技术

本发明专利技术涉及一种智能交通领域的专用短程通信的LLC子层状态控制方法和车载单元。在无连接有确认模式下，路侧单元的LLC子层在空闲状态下接收到应用层的命令PDU发送请求时，通过MAC子层向车载单元发送该命令PDU，随后进入等待状态，在接收到车载单元的正确的响应PDU后回到空闲状态；车载单元的LLC子层在就绪状态下接收到路侧单元发送的命令PDU时，根据接收的命令PDU，从预设的多种状态转移处理中选择性进行状态转移处理后回到就绪状态。其中各种状态转移情况由标准化的事件和动作结合特定的事件和动作而设定，这些状态转移的处理分为：正常响应处理；延迟响应处理；异常响应处理；以及重传响应处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能交通系统的电子不停车收费(Electronic Toll Collection,简称ETC)系统
，尤其涉及一种用于ETC系统的专用短程通信(DSRC，DedicatedShort Range Communications,简称 DSRC)协议的逻辑链路控制(LLC, Logic LinkControl)子层状态控制方法和车载单元。
技术介绍
随着高速公路通车里程不断增长，收费技术的不断进步，我国很多省市都建设了高速公路电子不停车收费)系统。与人工收费方式相比，电子不停车收费能够大大提高速度，减少车辆排队等候时间，缓解交通拥堵情况并且减少废气排放。 ETC系统的核心特征是由收费站的ETC天线(或称路侧单元，Road Side Unit,简称RSU)和过站车辆上安装的车载电子标签(或称车载单元，On Board Unit，简称0BU)通过无线通信的方式实现计费交易，通信协议采用专用短程通信协议。专用短程通信是智能交通系统领域内的重要基础性通信协议之一，广泛应用于道路电子不停车收费、车载交通信息服务、交通信息采集，以及车辆公共安全服务等领域。2007年5月，我国颁布实施GB/T 20851系列专用短程通信国家标准，之后符合该标准的电子收费技术和产品得到了广泛的应用。DSRC协议的通信模型主要由应用层、数据链路层和物理层组成，其中数据链路层主要用于建立通信实体之间可靠的通信，由介质访问控制(MAC, MediaAccess Control)子层和逻辑链路控制(LLC, Logic Link Control)子层组成。MAC子层的主要功能包括数据中贞的封装/卸装、帧的寻址和识别、帧的接收与发送、链路的管理以及帧的差错控制等，而LLC子层则用于产生用于传输的命令协议数据单元(PDU，Protocol Data Unit)和响应TOU，并解释接收的命令PDU和响应rou。目前国际上存在的DSRC标准主要有欧洲、美国、日本和中国四种。1997年欧洲标准委员会(CEN)颁布的DSRC “ENV 12795数据链路层”预标准，对LLC子层应实现的服务原语和协议过程元素进行了一些描述，并且参照“IEEE 802. 2 :逻辑链路控制(LLC)”对DSRCLLC子层的状态机进行了描述，但其描述并不完善，按其实现的效率也不尽如人意。出于这些原因，CEN在2004年颁布正式的DSRC数据链路层标准EN 12795时，去除了 LLC子层的状态机描述，从而使标准文本更为精炼、清晰，但不再对LLC子层实现的逻辑和功能做出统一规定。2007年中国颁布了电子收费DSRC国家标准，基于同样的原因，也没有对LLC子层的具体实现做出说明。在中国标准中车载单元采用两片式电子标签，即由车载电子标签和IC卡两部分组成，其中IC卡操作速度较低。在这种情况下，必然会出现这样的问题路侧单元发出命令，需要车载单元进行响应，而此时车载单元执行路侧单元命令的过程中包括了非常复杂的加解密操作，响应速度较慢。如果按照欧洲预标准或者日本标准，需要在规定的T3 T3+T4a时段内返回响应数据，这是中国国标的低速IC卡所不能实现的。因此，其他国家的标准或者预标准并不能完全适合中国的情况。本专利技术中对此明确给出了低速数据实现方案。专利技术专利CN101848233A提出了基于国标ETC系统车载单元LLC子层的逻辑链路控制方法，其中依据中国国标采用了专用逻辑来实现LLC子层。但是，CN101848233A存在这样的缺陷其中提出的逻辑链路控制方法仅仅是车载单元的LLC子层控制方法，而并没有规定路侧单元的LLC子层控制方法，因此并不完整，并且，该控制方法是采用专用逻辑实现的，较为简单，并不适合进行较为复杂的控制。
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，本专利技术基于其他国家的设计标准以及中国的国标，在上述两种标准的LLC子层逻辑链路控制方法上提出了进一步的补充和完善，提出了适合中国国家标准(简称“国标”)的车载单元LLC子层控制方法和路侧单元LLC子层控制方法 的完整方案，同时，这种控制方法针对我国的车载单元响应经常存在延迟的实际情况，提出了有效的解决手段。另外，这种控制方法不但可以由硬件(芯片)来设计和实现，而且也可以由软件来实现，能够实现较为复杂的控制功能，并且对于减少空翻和功耗具有重要意义。本专利技术提供了一种智能交通领域的专用短程通信的LLC子层状态控制方法。其不但能够适应两片式电子标签车载单元的响应速度较慢的国情，而且既可以由硬件(芯片)来设计和实现又可以由软件来实现，能够实现较为复杂的控制功能，并且对于减少空翻和功耗具有重要意义。本专利技术还提供了一种智能交通领域的专用短程通信所使用的车载单元。该车载单元的LLC子层被设计为，即使不能及时返回响应数据的情况，也能够将这一情况通知给路侧单元，并且在能够得到响应数据时很快将响应数据提供给路侧单元。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于智能交通领域的专用短程通信的LLC子层状态控制方法。其中，在无连接无确认模式下，路侧单元和车载单元的LLC子层在就绪状态下经由MAC层接收到对方的命令PDU时，将该命令PDU转送给应用层以由应用层进行处理，并且，在接收到应用层的命令PDU发送请求时，通过mac子层发送该命令rou。在无连接有确认模式下，路侧单元的LLC子层在空闲状态下接收到应用层的命令PDU发送请求时，通过MAC子层向车载单元发送该命令rou，随后进入等待状态，在接收到车载单元的正确的响应PDU后回到空闲状态；车载单元的LLC子层在就绪状态下经由MAC子层接收到路侧单元发送的命令PDU时，根据接收的命令rou，从预设的多种状态转移处理中选择性进行状态转移处理后回到就绪状态。其中，各种状态转移情况由标准化的事件和动作结合特定的事件和动作而设定，分别向路侧单元发回不同的响应rou，这些状态转移的处理分为正常响应处理，其中，车载单元的LLC子层能够及时处理命令rou ;延迟响应处理，其中，车载单元的LLC子层能够处理命令rou，但是响应速度较慢；异常响应处理，其中，命令PDU的接收有误，或者车载单元的LLC子层不能处理命令rou ；以及重传响应处理，其中，命令PDU是上一个传送过的命令的重新传送，并且，其中，所述路侧单元的LLC子层根据当前所处的状态、从应用层接收的命令rou以及从车载单元接收的响应rou，按照预设的多种状态转移情况进行处理，各种状态转移情况由标准化的事件和动作结合特定的事件和动作而设定。其中，所述标准化的事件和动作是在DSRC国标GB/T 20851. 2— 2007中规定的事件原语和动作原语。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于智能交通领域的专用短程通信的车载单元。该车载单元分为物理层、数据链路层和应用层，数据链路层包括LLC子层和MAC子层，其中，LLC子层包括接口单元，用于与MAC子层和应用层进行数据传送；控制单元，用于控制LLC子层的操作；以及缓冲单元。其中，在无连接无确认模式下，在控制单元的控制下，当所述车载单元的LLC子层在就绪状态下经由接口单元从MAC层接收到路侧单元的命令I3DU时，经由接口单元将该命令PDU转送给应用层以由应用层进行处理，并且，在经由接口单元接收到应用层的命令PDU发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于智能交通领域的专用短程通信的LLC子层状态控制方法，其中，在无连接无确认模式下，路侧单元和车载单元的LLC子层在就绪状态下经由MAC层接收到对方的命令PDU时，将该命令PDU转送给应用层以由应用层进行处理，并且，在接收到应用层的命令PDU发送请求时，通过MAC子层发送该命令PDU；或者，在无连接有确认模式下，路侧单元的LLC子层在空闲状态下接收到应用层的命令PDU发送请求时，通过MAC子层向车载单元发送该命令PDU，随后进入等待状态，在接收到车载单元的正确的响应PDU后回到空闲状态；车载单元的LLC子层在就绪状态下经由MAC子层接收到路侧单元发送的命令PDU时，根据接收的命令PDU，从预设的多种状态转移处理中选择性进行状态转移处理后回到就绪状态；其中，所述车载单元的LLC子层的各种状态转移处理由标准化的事件和动作结合特定的事件和动作而设定，分别向路侧单元发回不同的响应PDU，这些状态转移处理分为：正常响应处理，其中，车载单元的LLC子层能够及时处理命令PDU；延迟响应处理，其中，车载单元的LLC子层能够处理命令PDU，但是处理速度较慢；异常响应处理，其中，命令PDU的接收有误，或者车载单元的LLC子层不能处理命令PDU；以及重传响应处理，其中，命令PDU是上一个传送过的命令的重新传送，并且，其中，所述路侧单元的LLC子层根据当前所处的状态、从应用层接收的命令PDU以及从车载单元接收的响应PDU，按照预设的多种状态转移情况进行处理，各种状态转移情况由标准化的事件和动作结合特定的事件和动作而设定。...

【技术特征摘要】
1.一种用于智能交通领域的专用短程通信的LLC子层状态控制方法，其中，在无连接无确认模式下，路侧单元和车载单元的LLC子层在就绪状态下经由MAC层接收到对方的命令PDU时，将该命令PDU转送给应用层以由应用层进行处理，并且，在接收到应用层的命令PDU发送请求时，通过MAC子层发送该命令rou;或者，在无连接有确认模式下，路侧单元的LLC子层在空闲状态下接收到应用层的命令PDU 发送请求时，通过mac子层向车载单元发送该命令rou，随后进入等待状态，在接收到车载单元的正确的响应PDU后回到空闲状态；车载单元的LLC子层在就绪状态下经由MAC子层接收到路侧单元发送的命令PDU时，根据接收的命令rou，从预设的多种状态转移处理中选择性进行状态转移处理后回到就绪状态；其中，所述车载单元的LLC子层的各种状态转移处理由标准化的事件和动作结合特定的事件和动作而设定，分别向路侧单元发回不同的响应rou，这些状态转移处理分为正常响应处理，其中，车载单元的LLC子层能够及时处理命令rou ；延迟响应处理，其中，车载单元的LLC子层能够处理命令rou，但是处理速度较慢； 异常响应处理，其中，命令rou的接收有误，或者车载单元的LLC子层不能处理命令 PDU ；以及重传响应处理，其中，命令PDU是上一个传送过的命令的重新传送，并且，其中，所述路侧单元的LLC子层根据当前所处的状态、从应用层接收的命令PDU 以及从车载单元接收的响应rou，按照预设的多种状态转移情况进行处理，各种状态转移情况由标准化的事件和动作结合特定的事件和动作而设定。2.根据权利要求I所述的LLC子层状态控制方法，其中，所述标准化的事件和动作是在 DSRC国标GB/T 20851. 22007中规定的事件原语和动作原语。3.根据权利要求I或2所述的LLC子层状态控制方法，其中，车载单元LLC子层的正常响应处理包括以下处理在出现事件 RECEIVE_ACn_CMD (SQC=V (RI)，P=O, INFOONULL)并且 RECEIVE_ STATUS O =OK时，S卩，当接收的命令PDU不是重传命令、无需从车载单元取回数据并且信息域不为空，而且命令rou的信息域接收成功时，车载单元的LLC子层采取动作DATA_ACK_ INDICATION 和 SEND_ACn_RSP (SQR=I-SQC, F=O, C=OK, R=NR, LSDU=NULL)，即，车载单元的 LLC 子层将命令PDU中的数据信息传送给应用层，并且响应PDU的信息域中的数据设置为空，向路侧单元发送空的确认数据帧；以及在出现事件 RECEIVE_ACn_CMD (SQC=V (RI)，P=I, INFOONULL)、RECEIVE_STATUS O =OK 并且access()=ok时，即，当接收的命令pdu不是重传命令、需要从车载单元取回数据、信息域不为空，命令rou的信息域接收成功，而且命令pdu所请求的响应数据存在且可用时，车载单元的 LLC 子层采取动作 DELETE_SAVE_BUFFER、REPLY_INDICATION(LSDU=INF0)、 SAVE:=GIVEN_LSDU、REPLY_UPDATE_STATUS_INDICATION 和 SEND_ACn_RSP (SQR=I-SQC, F=I, C=OK, R=OK, LSDu=SAVE)，即车载单元的LLC子层删除缓冲区中存储的数据，将命令PDU中的数据传送给应用层，将应用层提供的数据存储在所述缓冲区中，通知应用层已经更新，将存储在缓冲区的数据作为响应rou的信息域中的数据而发回给路侧单元，并且将响应rou的信息域的状态子域中的响应状态指示符设置为指示已经包含所请求的数据。4.根据权利要求I或2所述的LLC子层状态控制方法，其中，车载单元的延迟响应处理包括以下处理在出现事件 RECEIVE_ACn_CMD (SQC=V (RI)，P=I, INFOONULL)、RECEIVE_STATUS O =OK 并且ACCESS O OOK时，S卩，当接收的命令PDU不是重传命令、需要从车载单元取回数据、信息域不为空，命令rou的信息域接收成功，而且命令PDU所请求的响应数据尚不可用时，采取动作 DELETE_SAVE_BUFFER、REPLY_INDICATION(LSDU=INF0)、和 SEND_ACn_RSP(SQR=I-S QC, F=I, C=OK, R=NE, LSDU=NULL)，即车载单元的LLC子层删除缓冲区中存储的数据，将命令 pdu中的数据传送给应用层，将响应rou的信息域中的数据设置为空，并且将所述响应状态指示符设置为指示响应数据尚未提交，同时，LLC子层等待应用层提供数据。5.根据权利要求4所述的LLC子层状态控制方法，其中，车载单元的LLC子层在将命令PDU中的数据传送给应用层之后，等待应用层提供数据，直到出现事件REPLY_UPDATE_ REQUEST,即应用层向LLC子层通知所请求的数据已经就绪并且指示LLC子层存储该数据， LLC 子层在得到通知后采取动作 SAVE:=GIVEN_LSDU 和 REPLY_UPDATE_STATUS_INDICATION， 即接收所请求的数据并将所述数据存储在缓冲区中，并且通知应用层已经更新。6.根据权利要求I或2所述的LLC子层状态控制方法，其中，车载单元的LLC子层的异常响应处理包括以下处理在出现事件RECEIVE_STATUS O OOK时，即当对命令I3DU的信息域接收失败时，车载单元的 LLC 子层采取动作 SEND_ACn_RSP(SQR=I-SQC, F=O, C=RECEIVE_ STATUS O，R=NR, LSDU=NULL)，即在向路侧单元发送的响应I3DU中，将信息域的状态子域中的接收状态指示符设置为接收失败；在出现事件 RECEIVE_STATUS O =OK 并且 RECEIVE_ACn_CMD (INF0=NULL)时，即当车载单元对命令rou的信息域接收成功、但是信息域为空时，车载单元采取动作SEND_ACn_RSP(S QR=I-SQC, F=O, C=OK, R=RS, LSDU=NULL)，即在向路侧单元发送的响应PDU中，将信息域的状态子域中的响应状态指示符设置为服务尚未激活。7.根据权利要求I或2所述的LLC子层状态控制方法，其中，车载单元的LLC子层的重传响应处理包括以下处理在出现事件RECEIVE_ACn_CMD (SQCOV (RI)，P=O, INFO)时，即当命令PDU为重传命令并且无需从车载单元取回数据时，车载单元的LLC子层采取动作SEND_ACn_RSP(SQR=I-SQC, F=O, C=V(RB)，R=NR, LSDU=NULL)，即将响应PDU的信息域中的数据设置为空，向路侧单元发送空的确认数据帧；在出现事件 RECEIVE_ACn_CMD (SQCOV (RI)，P=I, INFO)并且 ACCESS O =OK 时，即当命令 PDU为重传命令并且需要从车载单元取回数据、而且命令PDU所请求的响应数据存在且可用时，则车载单元的 LLC 子层采取动作 REPLY_INDICATI0N(LSDU=NULL)和 SEND_ACn_RSP (SQ R=I-SQC, F=I, C=V(RB)，R=OK, LSDU=SAVE)，即向应用层传递空数据，将存储在缓冲区的所请求数据作为响应rou的信息域中的数据而发回给路侧单元，并且将响应状态指示符设置为指示已经包含所请求的数据，以及在出现事件 RECEIVE_ACn_CMD (SQC〈>V(RI), P=l, INFO)并且 ACCESS O OOK 时，即当命令PDU为重传命令并且需要从车载单元取回数据、而且命令PDU所请求的响应数据尚不可用时，则车载单元的 LLC 子层采取动作 SEND_ACn_RSP (SQR=I-SQC, F=I, C=V (RB)，R=NE, LSDU =NULL)，即将响应rou的信息域中的数据设置为空，向路侧单元发送空的确认数据帧。8.根据权利要求I或2所述的LLC子层状态控制方法，其中，车载单元的LLC子层的状态转移为12种。9.根据权利要求I或2所述的LLC子层状态控制方法，其中，路侧单元的LLC子层的状态转移处理分为正常发送处理，其中，路侧单元的LLC子层在空闲状态下经MAC子层向车载单元发送从应用层传送的命令rou，随后进行等待确认状态或者等待数据状态；正常接收处理，其中，路侧单元的LLC子层在等待确认状态或者等待数据状态下，接收到来自车载单元的正常的响应rou，随后返回空闲状态；重新发送处理，其中，路侧单元的LLC子层在等待确认状态或者等待数据状态下向车载单元重新发送先前一个命令rou，随后仍然保持在等待确认状态或者等待数据状态；异常接收处理，其中，路侧单元的LLC子层接收到异常的响应rou，随后进入空闲状态或者保持在等待确认状态或等待数据状态；以及失败处理，其中，路侧单元的LLC子层向应用层通知失败。10.根据权利要求9所述的LLC子层状态控制方法，其中，路侧单元的LLC子层的正常发送处理包括以下处理在空闲状态下，当出现事件DATA_ACK_REQUEST时，即当应用层指示向车载单元发送数据时，路侧单元的LLC子层采取动作SEND_ACn_CMD(SQC=V(SI)，P=O))，即向车载单元发送命令F1DU,该命令PDU指示发送数据，随后进入等待确认状态；以及在空闲状态下，当出现事件REPLY_REQUEST时，即当应用层指示与车载单元交换数据时，路侧单元的LLC子层采取动作SEND_ACn_CMD(SQC=V(SI)，P=I))，即向车载单元发送命令rou，该命令PDU指示交换数据，随后进入等待数据状态。11.根据权利要求9所述的LLC子层状态控制方法，其中，路侧单元的LLC子层的正常接收处理包括以下处理在等待确认状态下出现事件RECEIVE_ACn_RSP(SQR〈>V(SI)，LSDU=NULL))时，即当接收到来自车载单元的数据为空的响应PDU时，路侧单元的LLC子层采取动作DATA_ACK_ STATUS_I ND I CAT I ON (STATUS=STATUS_SUBF I ELD)，即将响应PDU中返回的状态传递给应用层，随后进入空闲状态，以及，在等待数据状态下出现事件RECEIVE_ACn_RSP (SQROV(SI)，R=OK))时，即当接收到来自车载单元的响应状态指示符指示已经包含所请求的数据的响应PDU时,路侧单元的LLC 子层采取动作 REPLY_STATUS_INDICATION(STATUS=STATUS_SUBFIELD, LSDU=GIVED_LS...

【专利技术属性】
技术研发人员：张北海，李全发，薛金银，王梅，张晶晶，高文宝，李剑，张翔，
申请(专利权)人：北京速通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：