CN101604982A - 同频覆盖下感应切换的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及同频覆盖下感应切换的方法，该方法包括以下步骤：利用节点之间发送的广播报文，感知距离过于靠近的相邻车头；检测到过近的车头之后，发起车头车尾切换过程，使用距离较远的车尾和基站通信；利用事先建立的车头车尾传输通道，将数据转发到车尾，从车尾传回车头基站发来的业务数据报文；检测到车头距离保证相互干扰消除之后，发起车尾到车头的切换过程，恢复使用车头与基站通信。与现有技术相比，本发明有效地解决双频或多频组网对无线频率资源的浪费，同时避免单频组网时两列列车之间的无线干扰。另外本发明算法简单，实现稳定可靠。

Description

同频覆盖下感应切换的方法
技术领域
本发明涉及同频组网情况下，两组无线通信节点之间因为距离靠得过近而相互间产生严重干扰的问题，特别涉及同频覆盖下感应切换的方法。
背景技术
目前在地铁，轻轨，城际铁路等具有线性轨道的环境下，为提供高带宽的车地间实时通信，需要安装一定的无线通信系统。在线路侧面安装通信基站，而在列车车厢的顶部或者驾驶室内安装车载台。由于列车线路通常为复线，向两个方向行驶的列车都需要通信，因此线路两侧都需要通信基站，不同方向的列车分别和就近一侧的基站通信。由于两条轨道之间距离很近，如果两列列车的车载台位置靠近时，相互能收到比较强的对方信号。也就是说如果两列车使用相同频点进行通信时，会形成强烈的相互干扰。因此现有方案都使用双频的组网策略：线路两侧各使用一个频点。但是这种方法具有明显的缺点：因为两车相会的几率大大小于相互错开的机会，为了短暂的相会而另外增加使用一个频点，这是对无线频率资源的严重浪费。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现稳定可靠的同频覆盖下感应切换的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：同频覆盖下感应切换的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)利用节点之间发送的广播报文，感知距离过于靠近的相邻车头；
(2)检测到过近的车头之后，发起车头车尾切换过程，使用距离较远的车尾和基站通信；
(3)利用事先建立的车头车尾传输通道，将数据转发到车尾，从车尾传回车头基站发来的业务数据报文；
(4)检测到车头距离保证相互干扰消除之后，发起车尾到车头的切换过程，恢复使用车头与基站通信。
所述的车头车尾均设有车载台。
所述的广播报文发送包括以下步骤：
(1)节点设置发送广播报文定时器；
(2)广播报文定时器超时后，构造广播报文；
(3)发送广播报文，并重启广播定时器；
(4)更新邻居节点列表，将每个邻居的未感知计数器加1，若计数超过最大允许的未感知数目，则将该邻居从其邻居列表中删除；
(5)对所有删除的邻居节点，若邻居和本节点不属于同一个线路、邻居为车头、本节点为车头、且本车的当前处理节点在车尾，则启动切换恢复定时器。
所述的广播报文接收包括以下步骤：
(1)读取广播报文中的节点标识，根据节点标识在本地邻居表中查找，若没有找到，则根据标识在邻居表中创建新的邻居项；
(2)为查找到或者新创建的邻居项，更新信号强度值，向物理层查询本次接收广播报文的信号强度，作为本节点和邻居之间的信号值，清除邻居的未感知计数器为0；
(3)再读取广播报文中该邻居的线路号，若邻居和本节点不属于同一个线路，且邻居为车头，本节点为车头，两点之间信号强度高于门限值，则启动切换过程。
所述的切换过程中所有的列车内的业务流量转到车尾的车载台上，可通过在车头和车尾的车载台之间事先建好的传输通道中转数据，从基站到车尾的业务数据报文也会从通道传给车头。
所述的切换恢复定时器对超时的处理包括以下步骤：
(1)若本节点不是车头，则退出；
(2)若本列车的当前处理节点在车头，则退出；
(3)启动切换过程，切换中所有列车内的业务流量转回车头的车载台，车头数据不再通过车头车尾间的通道发往车尾。
与现有技术相比，本发明有效地解决双频或多频组网对无线频率资源的浪费，同时避免单频组网时两列列车之间的无线干扰。另外本发明算法简单，实现稳定可靠。
附图说明
图1是本发明同频覆盖下感应切换的方法的当前处理节点在车头时的示意图；
图2是本发明同频覆盖下感应切换的方法的当前处理节点切换到车尾的示意图；
图3是本发明同频覆盖下感应切换的方法的当前处理节点切换回车头的示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本发明包括移动节点(即车载台)，基站(BS)，基站控制器等。上述系统组成部分的主要功能为：车载台为列车内其他设备提供连接地面的无线通路；基站负责和车载台无线通信，并且连接基站控制器等地面有线通信设备。其它设备与本发明无直接关联，不再此描述。列车上需要安装两个车载台，车头车尾各一个；基站天线需覆盖沿着线路的两侧(例如使用两个朝不同方向的定向天线)。
在线性轨道环境的车地无线通信中，为了防止两条线路间列车的相互干扰，通常采用双频或者多频组网，造成无线资源的浪费。本专利采用了创新的方法，提出了在同频覆盖下依靠列车间感应对方的存在并快速切换到车尾，避免同频干扰的方法。
车载台和基站周期性(例如50ms)发送广播报文，报文中包含本节点的信息。通过接收到的探测报文的信号强度和报文内所含的信息，接收节点可以知道它的邻居节点和到邻居节点的信号强度。
每列车同时只有车头或车尾一个车载台在工作，起始时为车头的车载台在工作。当车头节点检测到其他车头节点在附近，即两节点之间的信号强度足够高，则发起业务节点从车头到车尾的切换。车头节点随后检测到无其他车头节点在附近之后，业务节点再从车尾切换回车头。
每个节点内部包含本节点的相关信息：本节点的类型(基站或车载台)，本节点所在线路编号，车载台的类型(车头或车尾)，本节点的标识(例如MAC地址或IP地址)；以及邻居节点的列表：每个本节点可感知的邻居的信息，和本节点到邻居节点的信号强度。
发送广播报文流程如下：
(1)节点设置发送报文广播报文定时器，例如50ms。
(2)广播报文定时器超时后，构造广播报文，其中包含的切换相关信息：本节点信息和邻居信息表，内容和本地存储的相同。
(3)发送广播报文，并重启广播定时器。
(4)更新邻居节点列表：将每个邻居的“未感知”计数器NO_SENSE_COUNT加1。如果NO_SENSE_COUNT计数超过的最大允许的“未感知”数目，例如3，则将该邻居从其邻居列表中删除。
(5)对所有删除的邻居节点，分别做如此处理：如果邻居和本节点不属于同一个线路，且邻居为车头，本节点为车头，且本车当前处理节点在车尾，则启动“切换恢复”定时器，例如时长为20ms。
接收广播报文流程如下：
(1)读取广播报文中的节点标识。根据节点标识在本地邻居表中查找。如果没有找到，则根据标识在邻居表中创建新的邻居项。
(2)为查找到或者新创建的邻居项，更新信号强度值：向物理层查询本次接收广播报文的信号强度，作为本节点和邻居之间的信号值。为防止信号值波动，该值可做必要的融合平滑处理。清除邻居的“未感知”计数器NO_SENSE_COUNT为0。
(3)再读取广播报文中该邻居的线路号：如果邻居和本节点不属于同一个线路，且邻居为车头，本节点为车头，且本车当前处理节点在车头，且则两点之间信号强度高于门限值HANDOVER_THRESH，则启动切换过程。切换过程中所有的列车内的业务流量转到车尾的车载台上：可通过在车头和车尾的车载台之间事先建好的传输通道(例如IP Socket连接)中转数据。从基站到车尾的业务数据报文也会从通道传给车头。
“切换恢复”定时器超时的处理流程如下：
(1)若本节点不是车头，则退出；
(2)若本列车的当前处理节点在车头，则退出；
(3)启动切换过程，切换中所有列车内的业务流量转回车头的车载台，车头数据不再通过车头车尾间的通道发往车尾。

Claims (6)

1.同频覆盖下感应切换的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)利用节点之间发送的广播报文，感知距离过于靠近的相邻车头；
(2)检测到过近的车头之后，发起车头车尾切换过程，使用距离较远的车尾和基站通信；
(3)利用事先建立的车头车尾传输通道，将数据转发到车尾，从车尾传回车头基站发来的业务数据报文；
(4)检测到车头距离保证相互干扰消除之后，发起车尾到车头的切换过程，恢复使用车头与基站通信。
2.根据权利要求1所述的同频覆盖下感应切换的方法，其特征在于，所述的车头车尾均设有车载台。
3.根据权利要求1所述的同频覆盖下感应切换的方法，其特征在于，所述的广播报文发送包括以下步骤：
(1)节点设置发送广播报文定时器；
(2)广播报文定时器超时后，构造广播报文；
(3)发送广播报文，并重启广播定时器；
(4)更新邻居节点列表，将每个邻居的未感知计数器加1，若计数超过最大允许的未感知数目，则将该邻居从其邻居列表中删除；
(5)对所有删除的邻居节点，若邻居和本节点不属于同一个线路、邻居为车头、本节点为车头、且本车的当前处理节点在车尾，则启动切换恢复定时器。
4.根据权利要求1所述的同频覆盖下感应切换的方法，其特征在于，所述的广播报文接收包括以下步骤：
(1)读取广播报文中的节点标识，根据节点标识在本地邻居表中查找，若没有找到，则根据标识在邻居表中创建新的邻居项；
(2)为查找到或者新创建的邻居项，更新信号强度值，向物理层查询本次接收广播报文的信号强度，作为本节点和邻居之间的信号值，清除邻居的未感知计数器为0；
(3)再读取广播报文中该邻居的线路号，若邻居和本节点不属于同一个线路，且邻居为车头，本节点为车头，两点之间信号强度高于门限值，则启动切换过程。
5.根据权利要求4所述的同频覆盖下感应切换的方法，其特征在于，所述的切换过程中所有的列车内的业务流量转到车尾的车载台上，可通过在车头和车尾的车载台之间事先建好的传输通道中转数据，从基站到车尾的业务数据报文也会从通道传给车头。
6.根据权利要求1所述的同频覆盖下感应切换的方法，其特征在于，所述的切换恢复定时器对超时的处理包括以下步骤：
(1)若本节点不是车头，则退出；
(2)若本列车的当前处理节点在车头，则退出；
(3)启动切换过程，切换中所有列车内的业务流量转回车头的车载台，车头数据不再通过车头车尾间的通道发往车尾。
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