CN101877831B - 一种车载设备向中心发送数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种车载设备向中心发送数据的方法，涉及具有GPS的车载设备的通信方法。该方法中，车载设备向中心发送数据的过程包含：登录中心，获得中心为本设备确定的时间同步基准即本设备的时隙号和时基累加数；按本设备GPS时钟定时递增本设备的时基累加数；在本设备的时基累加数与时隙数的取余值等于本设备的时隙号时向中心上传数据。中心为车载设备确定时间同步的基准的过程包含：在车载设备登录中心时，修正中心的当前时隙号；将中心的时基累加数和当前时隙号发送给该设备；按中心的格林尼治时间的标准时钟定时递增时基累加数。各车载设备以分时的方式按照各自的时隙与中心进行通讯，在不改变中心的数据吞吐量的情况下，提高中心的数据最大容限。

Description

一种车载设备向中心发送数据的方法

技术领域

本发明涉及一种具有GPS的车载设备的通信方法。 

背景技术

公众移动通信是指电信运营商为大众提供的话音、数据及多媒体承载业务的网络，具有全国覆盖、移动漫游、业务互通等网络特点。依据其技术演进分为1G、2G、3G等，典型的2G技术体制有GSM、CDMA等，典型的3G技术体制有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等。我国目前已进入3G网络运营，其中，中国移动公司运营TD-SCDMA网络，中国电信公司运营CDMA2000网络，中国联通运营WCDMA网络。在数据承载业务方面2G网络有GPRS、CDMA1X等两种模式，3G网络有HSPA/HSPA、EV-DO、TD-HSDPA/TD-HSUPA等三种模式，速率从9.6kbps到5.8Mbps。 

不论是那一种网络数据承载模式，均采用了TCP/IP协议栈作为数据传输协议，实现移动终端与互联网的通信，满足了任意终端设备与计算机网络的任意接入和实时通信，其网络示意如3图所示。 

其中，移动终端可以任意时间、地点独立地接入移动通信网络，与确定的(以互联网地址IP识别)计算机网络及信息系统建立数据通信链路，实现由TCP、UPD协议承载的信息双向传输。由此，基于公众移动通信数据业务构成的机器到机器(M2M)信息传输就成为一种多对一的通信模型，如图4所示。 

用户1至用户N与中心的信息传输如果没有一种共同存在的机制进 行制约，那么用户进行信息传输的时刻也是独立且没有关联的，由此将存在中心信息传输的所需的最大速率将是每个用户同一时刻信息传输速率的总和，也即中心接入互联网的通信带宽将是无穷大。 

基于中心监控的公众移动通信车载设备群体，所做的事情主要有两种情形：一是定期地分别采集本车辆上面的各种信息以及从自身携带的GPS接收机获取当前的地理信息，然后将这些信息通过无线网络上传至中心；二是不定期地向中心上报一些实时性要求较高的数据，以及对中心下发的数据指令进行响应。在平常情况下，整个群体内的所有车载设备绝大部分时间里是工作在前面一种情形，因此我们可以视为车载设备处于定时传输数据的工作模式下。由于中心的处理能力不是无限的，而衡量中心的一个最基本最重要的指标就是数据吞吐量R。车载设备各自传输数据的行为可以视为相互独立的事件，预期有N个车载设备，每隔T秒向中心发送数据，则理论上中心的数据吞吐量R为单位时间内同时向网控中心发送数据的平均车载设备数量：R＝N(预期车载终端总数)/T(传输时间间隔)。但是，实际上决定数据吞吐量R的却是同时向网控中心发送数据的车载终端瞬间连接数最大值。比如：在最恶劣的情况下，瞬间的连接数最大值为R＝N。这样在设计中心的数据最大容限时就必须考虑设计把容限设计得较高，需要大幅度提高硬件的成本。 

发明内容

本发明旨在提供一种车载设备向中心发送数据的方法，可以提升中心对基于公众移动通信的数据处理容限而无需提升中心的数据吞吐 量。 

本发明的技术方案是：一种车载设备向中心发送数据的方法，包含中心为车载设备确定时间同步基准的过程和车载设备向中心发送数据的过程； 

车载设备向中心发送数据的过程包含的步骤有： 

步骤A，登录中心，获得中心为本设备确定的时间同步基准即本设备的时隙号和时基累加数； 

步骤B，按本设备GPS时钟定时递增本设备的时基累加数； 

步骤C，在本设备的时基累加数与时隙数的取余值等于本设备的时隙号时向中心上传数据； 

中心为车载设备确定时间同步的基准的过程包含的步骤有： 

步骤G，在车载设备登录中心时，修正中心的当前时隙号；将中心的时基累加数和当前时隙号发送给该设备； 

步骤H，按中心格林尼治时间的标准时钟定时递增时基累加数。 

在优化的实施例中：所述的步骤G中，中心在车载设备登录时修正当前时隙号的方式为：中心在第一台车载设备登录时，将中心的当前时隙号置1；中心在后续设备登录时递增中心的当前时隙号，若该当前时隙号大于时隙数，则将该当前时隙号置1。如此顺序地轮番分配时隙号，可以使每个时隙中均等地分配到已登录的车载设备，而保证中心在每个时隙中均等地处理各车载设备上传的数据，而避免拥挤现象引起的错误，从而保证通信的可靠性。 

所述的时隙数为中心监控的预期车载设备总数除以中心数据吞吐 量的商。如此确定时隙数，可以大幅度地提升中心的数据处理容限。 

本发明车载设备向中心发送数据的方法，根据制约用户同一时刻发起信息传输的机制之一就是采用统一的时间基准，将时间划为时间片，在同一时刻下仅允许规定的用户组进行信息传输的原理。和GPS系统的时钟具有全球用户时间精确同步的优势，采用GPS时钟是用户时间基准的最佳时钟源。依据基于公众移动通信的车载设备的GPS时钟与中心的标准时钟均采用标准格林尼治时间的特点，使用标准格林尼治时间数据作为中心和各车载终端共同使用的标准时间信息，并定时按各自的时钟定时递增本身的时基累加数；中心以各车载设备登录中心时的时基累加数和当前时隙号作为该车载设备的时间同步基准。车载设备在本车载设备的时基累加数与时隙数的取余值等于本车载设备的时隙号时向中心上传数据。所以，各车载设备都能够以GPS时钟为基准，以分时的方式按照时隙与中心进行通讯，如此，中心的通信带宽要求将随用户组数M的确定而降低M倍。达到提升中心的数据处理容限而无需提升中心的数据吞吐量的发明目的。本发明的方法可以在中心现有硬件设施的条件下，大幅度地增加被监控的车载终端的数量并显著的改善通信可靠性且便于实施。 

附图说明

图1为本发明车载设备向中心发送数据的方法一个实施例中车载设备向中心发送数据的流程图。 

图2为图1实施例中的中心为各车载设备确定时基累加数和时隙号的流程图。 

图3为移动终端通过互联网与计算机网络通信的网络结构示意图。 

图4为多个移动终端对一个计算机网络的通信模型结构示意图。 

具体实施方式

本发明车载设备向中心发送数据的方法利用中心配备的标准时钟(格林尼治时间)和在中心监控下的多个基于公众移动通信的车载设备的GPS接收机的硬件输出的GPS时钟(格林尼治时间)来获取所有设备都可同步的时钟源，以此来确定时隙的基准。利用中心在第一时间收到车载设备的登录请求帧时对车载设备进行时隙号的分配，有了时隙的基准，有了时隙的分配，就能够组合形成“时分传输”的机制。使得相互独立的车载设备之间能够同步，以及与中心进行同步，每个单位时间内只有符合时隙要求的车载设备能够发送数据，时隙结束则停止发送，从而提升中心的数据处理容限。 

本发明车载设备向中心发送数据的方法包含中心为车载设备确定时间同步基准的过程和车载设备向中心发送数据的过程。 

本发明车载设备向中心发送数据的方法一个实施例中车载设备向中心发送数据的流程如图1所示： 

步骤10，某个车载设备通过无线网络向中心发送登录请求帧，登录中心。从中心获得本设备的时隙号和时基累加数，执行步骤11。 

步骤11，该车载设备按本设备的GPS时钟定时递增本设备的时基累加数，执行步骤12。 

步骤12，该车载设备检查是否要上传数据，是则执行步骤13， 否则返回步骤11。 

步骤13，该车载设备检查是否本设备的时基累加数与时隙数的取余值＝本设备的时隙号，是则执行步骤14，否则返回步骤11。 

步骤14，该车载设备通过无线网络向中心上传数据；执行步骤11。 

中心为车载设备确定时间同步基准的处理流程如图2所示： 

步骤20，中心通过无线网络收到第一台车载设备的登录请求帧，接受该车载设备登录；中心将自身的时基累加数置0，当前时隙号置1；中心通过无线网络将时基累加数和当前时隙号发送给该设备，执行步骤21。 

步骤G21，中心按自身的格林尼治时间的标准时钟定时递增自身的时基累加数，执行步骤22。 

步骤22，中心检查是否有新的车载设备登录，是则执行步骤23，否则返回步骤21。 

步骤23，中心递增自身的当前时隙号，执行步骤24。 

步骤24，中心检查是否自身的当前时隙号大于时隙数，是则执行步骤25，否则执行步骤26。 

步骤25，中心将自身的当前时隙号置1，执行步骤26。 

步骤26，中心通过无线网络将时基累加数和当前时隙号发送给该设备；执行步骤21。 

例如，有一种车载设备内置有GPS接收机，GPS接收机通过接收定位卫星的信号，来获取时间基准，时间基准间隔为1秒，精确到纳秒 级。每个车载设备以3秒的时间间隔向中心上传数据，预期共有6台车载设备(N＝6)要接入到中心，中心的吞吐量R＝2。如果不做任何改进，那么在最坏情况下中心只能在同一时间段处理2台车载设备上传的数据，另外4台车载设备上传的数据无法得到及时响应。因此我们引入本发明的分时机制。由于总的预期车载设备数量已知，因此可知时隙数：T＝N/R＝6/2＝3个。对照图2，这6台车载设备从中心获得本车载设备的时隙号和时基累加数的过程如下： 

当第一台车载设备成功登录中心后，(步骤20)；该车载设备领到了中心当前的时隙号t₁＝1，此车载设备的时基累加数(C₁)与中心当前的时基累加数(C＝0)同步为0。本车载设备下次上传数据的时间点则要等到自身的时基累加数(C₁)递增至与时隙数(T)取余的值(C₁％T)等于时隙号t₁的值(即1)时。 

中心多次执行步骤21和步骤22，递增自身的时基累加数。 

若第二台设备在中心的时基累加数C＝8时登录至中心，(步骤22)；中心分配给该车载设备的时隙号t₂＝2，并且把此车载设备的时基累加数(C₂)同步为8(步骤23、步骤24、步骤26)。该车载设备下次上传数据的时间点则要等到自身的时基累加数(C₂)递增至与时隙数(T)取余的值(C₂％T)等于时隙号t₂的值(即2)时。 

中心多次执行步骤21和步骤22，递增自身的时基累加数。 

第三台车载设备在中心的时基累加数C＝174时登录至中心，(步骤22)；中心分配给其时隙号t₃＝3，并且把此车载设备的时基累加数(C₃)同步为174(步骤23、步骤24、步骤26)。该车载设备下次 上传数据的时间点则要等到时基累加数(C₃)递增至与时隙数(T)取余的值(C₃％T)等于时隙号t₃的值(即3)时。 

中心多次执行步骤21和步骤22，递增自身的时基累加数。 

第四台车载设备在中心C＝2541时登录至中心(步骤22)；，中心分配给其时隙号t₄＝1(第一轮时隙分配已完毕，开始进行第二轮分配)，并且把此车载设备的时基累加数(C₄)同步为2541(步骤23、步骤24、步骤25、步骤26)。该车载设备下次上传数据的时间点则要等到自身的时基累加数(C₄)递增至与时隙数(T)取余的值(C₄％T)等于时隙号t₄的值(即1)时。此时，该车载设备与第一台车载设备在同一个时隙里上传数据。 

中心多次执行步骤21和步骤22，递增自身的时基累加数。 

第五、第六台车载设备陆续登录中心，经过类同第四台车载设备登录的操作后，第五、第六台车载设备也分别获取到时隙号t₅＝2和t₆＝3，分别与第二台车载设备或第三台车载设备在同一个时隙里向中心上传数据。 

至此，6台车载设备都能够分时地向中心上传数据，而中心每个时隙处理R＝2台车载设备的上传数据。从效果上看，容限R’＝N＝6，使得中心像是在同时N/R＝6/2＝3倍于吞吐量地向中心上传数据，从而扩大了中心的容限。 

以上所述，仅为本发明较佳实施例，不以此限定本发明实施的范围，依本发明的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应属于本发明涵盖的范围。 

Claims (1)

1.一种车载设备向中心发送数据的方法，包含中心为车载设备确定时间同步基准的过程和车载设备向中心发送数据的过程，其中以中心监控的预期车载设备总数除以中心数据吞吐量的商作为时隙数；

车载设备向中心发送数据的过程包含的步骤有：

步骤A，登录中心，获得中心为本设备确定的时间同步基准即本设备的时隙号和时基累加数；

步骤B，按本设备GPS时钟定时递增本设备的时基累加数；

步骤C，在本设备的时基累加数与时隙数的取余值等于本设备的时隙号时向中心上传数据；

中心为车载设备确定时间同步的基准的过程包含的步骤有：

步骤G，在车载设备登录中心时，修正中心的当前时隙号；修正当前时隙号的方式为：中心在第一台车载设备登录时，将中心的当前时隙号置1；中心在后续设备登录时递增中心的当前时隙号，若该当前时隙号大于时隙数，则将该当前时隙号置1；将中心的时基累加数和当前时隙号发送给该设备；

步骤H，按中心格林尼治时间的标准时钟定时递增时基累加数。

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