CN102316023B - 路口交通信号控制机与交通控制中心无线通信方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种路口交通信号控制机与交通控制中心无线通信方法和装置。本方法通过放置于路口交通信号控制机中的基于3G技术的无线通信装置实现路口交通信号控制机与交通控制中心之间的无线通信，步骤包括路口交通信号控制机向交通控制中心上传数据、交通控制中心向路口交通信号控制机下传数据两个过程。路口交通信号控制机通过网线连接无线通信装置，并通过该装置与3G基站无线连接，从而接入3G网络，再通过3G运营商的有线网络与位于交通控制中心的专用中继服务器相连接，最终接入交通控制中心网络。本发明可靠性强，易于安装和维护，无需修改原有线通信系统的硬件和软件，且与原有有线通信方式相比，在建设和运行阶段都具有明显的优势。

Description

路口交通信号控制机与交通控制中心无线通信方法和装置

技术领域

本专利涉及交通信息传输技术领域，具体地说，是一种交通信息实时无线传输的方法和装置。

背景技术

随着现代社会对交通运输的依赖性越来越强，交通控制系统受到的重视程度也越来越大。城市道路的交通控制主要是对交通信号的控制，在交通信号控制系统的总体架构中，分布在各个路口的交通信号控制机和交通控制中心服务器之间的通信层是整个系统的关键环节，它是交通控制中心连接各个交通路口、获取实时路况以及实施智能交通控制的基础。

现行的交通信息传输方案主要有有线传输方案和基于第2.5代移动通信技术GPRS(GeneralPacketRadioService，通用分组无线服务技术)的交通信息传输方案。有线传输方案主要是利用光纤接入或租用电信光缆传输交通信号，这种方法虽然稳定可靠，但施工成本投入大，扩展性较差，设备维护也不方便，因而在发展前景、环境适应等方面存在较大不足；而基于第2.5代移动通信技术GPRS的交通信息传输方案，则由于GPRS网络技术自身的不足，在交通信息传输过程中的通信时延、数据带宽等方面的局限性较大。

采用基于第3代移动通信技术的3G网络，则可避免上述问题。3G技术相比较GPRS技术，技术更加成熟，数据带宽更大，稳定性和可靠性更强。此外它利用在不同网络间的无缝漫游技术，可将无线通信系统和因特网连接起来，用于数据传输等应用，完全满足交通数据传输对实时性的要求。在费用方面，3G网络使用的费用是以消费者的数据传输量来计费，可以永远在线，能够提供一种高效、低成本的无线分组数据业务。对于交通信息传输过程中这种间断的、突发性的和频繁的、点多分散的中小流量的数据传输，以及偶尔的大数据量传输，十分适用。并且，随着3G通信技术的发展，3G网络覆盖、通信质量及通信成本等方面的优化，3G网络将更加有利于交通信息的传输。

发明内容

1)发明目的

一方面，现行的交通信息有线传输方案虽然稳定可靠，但施工成本投入大，扩展性较差，设备维护也不方便，因而在发展前景、环境适应等方面存在较大不足。另一方面，基于第2.5代移动通信技术GPRS的交通信息传输方案，则由于GPRS网络技术自身的不足，在交通信息传输过程中的通信时延、数据带宽等方面的局限性较大。

为了解决以上问题，本发明提供了一种路口交通信号控制机至控制中心的无线通信方法和装置。该方法和装置不需要额外的现场土木施工，对环境造成的破坏小，建设周期时间短，大大降低了交通信息传输系统的建设和运行维护的成本，而且进一步提高了交通信息无线传输过程中的实时性、稳定性、安全性等方面的性能。

2)技术方案

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种路口交通信号控制机至控制中心的无线通信方法，用于路口交通信号控制机与交通控制中心之间交通信息数据的传输。

一种路口交通信号控制机与交通控制中心的无线通信方法，包括步骤：

1)路口交通信号控制机向交通控制中心发送上行传输数据，步骤包括：

101)把路口交通信号控制机得到的交通信息数据通过数据线缆传给嵌入式数据处理模块；

102)嵌入式数据处理模块先把交通信息数据封装为数据包；再将封装后的数据包通过无线传输的方式发送到公共通信网络中；

103)中继服务器通过公共通信网络接收所述数据包后，进行数据解析，得到路口交通信号控制机传出的交通信息数据；

104)中继服务器将解析所得的交通信息数据通过数据线缆发送到交通控制中心，完成上行数据传输过程；

2)交通控制中心向路口交通信号控制机发送下行传输数据，步骤是所述步骤101)～105)的逆过程，具体包括：

201)交通控制中心把数据通过数据线缆传给中继服务器；

202)中继服务器将来自交通控制中心的数据封装为数据包；再将封装后的数据包通过无线传输的方式发送到公共通信网络中

203)嵌入式数据处理模块通过公共通信网络接收所述数据包后，进行数据解析，得到交通控制中心数据；

204)嵌入式数据处理模块将解析所得的来自交通控制中心的数据通过数据线缆发送到路口交通信号控制机，完成下行数据传输过程；

所述步骤1)和2)中，嵌入式数据处理模块和中继服务器之间采用面向数据流的TCP数据传输方式通过公共通信网络进行通信。

所述步骤101)中，路口交通信号控制机通过UDP协议发出交通信息数据，嵌入式数据处理模块通过原始套接字RAWSOCKET接收来自路口交通信号控制机的交通信息数据。

所述步骤102)和步骤202)中，转换成数据包形式的方法是，在每个数据包前加上包头，包头内容为该数据包的长度，对数据进行封装。

本方法的原理说明：对数据进行封包的原因是：路口交通信号控制机得到的交通信息数据通过数据线缆传给嵌入式数据处理模块，可以采用传输可靠性相对低一些的UDP协议，来降低成本；而无线通信环境复杂，需要的传输可靠性高的TCP方式，对于面向流的TCP传输方式，为了能够将独立的数据包区分开来，嵌入式数据处理模块需要把交通信息数据进行封包。

所述步骤103)和203)中，解析数据包的方法是，根据每个包头内的数据包长度，读取该长度的数据作为该包头对应的数据包内容，从TCP传输的数据流中得到独立完整的数据包，完成对数据的解析过程。

步骤104)，中继服务器将解析所得的交通信息数据封装为以太帧，经有线网络发送到交通控制中心；步骤201)，中继服务器是从网卡上截取所有的以太帧，经过分析和过滤得到交通控制中心发出的数据。

所述公共通信网络优选3G网络。

一种实现上述方法的无线传输装置，包括嵌入式数据处理模块、无线通信模块、电源和天线；所述电源为嵌入式数据处理模块和无线通信模块供电；

所述嵌入式数据处理模块与无线通信模块进行数据交换，无线通信模块通过天线进行无线信号的收/发。

所述嵌入式数据处理模块与无线通信模块通过USB协议连接。

包括以太网物理接口模块，以太网物理接口模块与嵌入式数据处理模块的数据输入/输出接口连接。

3)技术效果

本发明的技术效果主要体现在三个方面：

第一，相比较有线传输方案，无线传输方式无需额外的现场土木施工，成本低，易于安装和维护，能够带来更大的经济效益和社会效益，具有明显的优势。

第二，相比较基于第2.5代移动通信技术GPRS的交通信息传输方案，3G网络技术更加成熟，数据带宽更大，稳定性和可靠性更强。

第三，所述方法和装置在使用过程中无需对原有的路口交通信号控制机和交通控制中心服务器的内部程序及数据做任何修改，即插即用，简单方便，可实现透明传输。

附图说明

图1：示出了路口交通信号控制机至控制中心的无线通信装置结构示意框图；

图2：示出了路口交通信号控制机至控制中心的无线通信装置和过程；

图3：示出了路口交通信号控制机至控制中心的无线通信方法实例流程图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的具体实施方式。

图1所示是一个示意方框图，表示路口交通信号控制机与交通控制中心的无线通信装置结构示意框图。该装置在路口交通信号控制机向交通控制中心发送上行数据的传输过程中，能接收从路口交通信号控制机发出的上行传输数据，进行封装并无线发送到3G基站及其网络中。在交通控制中心向路口交通信号控制机发送下行数据传输过程中，该装置能从3G网络中无线接收交通控制中心发往路口交通信号控制机的下行传输数据，并发送给路口交通信号控制机。

如图1所示，该装置主要包括嵌入式数据处理模块、无线通信模块、电源和天线几个部分，此外还包括运行于装置上的应用程序。由图可见，嵌入式数据处理模块和无线通信模块之间由USB线连接，并被封装为一个机顶盒，以保证装置运行时的稳定性。机顶盒由外部电源供电，天线置于机顶盒上方，机顶盒对外开放一个网口，作为和交通信号控制机之间的网线连接接口。

图2所示为路口交通信号控制机至控制中心的无线通信装置和过程，示出了路口交通信号控制机与交通控制中心之间交通信息数据传输的过程以及所涉及的装置。

图3所示是对图2的一个具体描述，示出了用路口交通信号控制机至控制中心的无线通信方法传输路口交通信号控制机向交通控制中心发送的上行数据的一个实例流程图，下面将参考图3描述该传输过程。

如图3所示，传输路口交通信号控制机向交通控制中心发送的上行传输数据的一个实例流程包括以下几个步骤：

第一步(S1)：路口交通信号控制机向交通控制中心发送上行传输数据。上行传输数据将首先通过路口交通信号控制机与无线传输装置之间相连接的网线，发送到无线传输装置；

第二步(S2)：无线传输装置内部的嵌入式数据处理模块通过网线接收路口交通信号控制机输出的上行传输数据，并对接收到的数据加上包头封装为数据包；

第三步(S3)：嵌入式数据处理模块将封装后的数据包通过无线通信模块无线发送到公共3G网络中；

第四步(S4)：中继服务器通过3G网络无线接收封装的上行传输数据包后，对封装的数据包进行数据解析，得到路口交通信号控制机传出的交通信息数据；

第五步(S5)：中继服务器将解析得到的与路口交通信号控制机输出相同的上行传输数据经有线线路发送到交通控制中心，完成上行传输数据的传输过程。

交通控制中心向路口交通信号控制机发送下行传输数据时，传输过程与路口交通信号控制机向交通控制中心发送的上行传输数据的传输过程类似。

前述的传输实例中，各个传输阶段的数据包的内容可以通过抓包的方法获得，从抓包所得数据包内容可以看出，路口交通信号控制机发出的数据内容和交通控制中心服务器接收到的数据内容完全相同，而中继服务器接收到的数据内容是在路口交通信号控制机发出的数据的基础上添加了若干包头的数据，与预期结果完全相符。

实际测试中，本发明的方法和装置在实际运行的1个小时内，丢包率为0.001751％，延时时间在200ms以内的数据包所占百分比为99.794％，可见本发明实时性能良好，满足交通信息实时传输的要求。

上述实施例和优点只是示例，不应作为本发明的限制，在不违背本发明权利要求范围和精神的情况下，可进行变化和修改。

Claims (3)

1.一种路口交通信号控制机与交通控制中心无线通信的传输装置，其特征是包括嵌入式数据处理模块、无线通信模块、电源和天线；所述电源为嵌入式数据处理模块和无线通信模块供电；

所述嵌入式数据处理模块与无线通信模块进行数据交换，无线通信模块通过天线进行无线信号的收/发；

本传输装置的工作步骤包括：

1)路口交通信号控制机向交通控制中心发送上行传输数据，步骤包括：

101)把路口交通信号控制机得到的交通信息数据通过数据线缆传给嵌入式数据处理模块；

102)嵌入式数据处理模块先把交通信息数据封装成数据包；再将封装后的数据包通过无线传输的方式发送到公共通信网络中；

103)中继服务器通过公共通信网络接收所述数据包后，进行数据解析，得到路口交通信号控制机传出的交通信息数据；

104)中继服务器将解析所得的交通信息数据通过数据线缆发送到交通控制中心，完成上行数据传输过程；

2)交通控制中心向路口交通信号控制机发送下行传输数据，步骤是所述步骤101)～ 104)的逆过程，具体包括：

201)交通控制中心把数据通过数据线缆传给中继服务器；

202)中继服务器将来自交通控制中心的数据封装成数据包；再将封装后的数据包通过无线传输的方式发送到公共通信网络中；

203)嵌入式数据处理模块通过公共通信网络接收所述数据包后，进行数据解析，得到交通控制中心数据；

204)嵌入式数据处理模块将解析所得的来自交通控制中心的数据通过数据线缆发送到路口交通信号控制机，完成下行数据传输过程；

所述步骤1)和2)中，嵌入式数据处理模块和中继服务器之间采用面向数据流的TCP数据传输方式通过公共通信网络进行通信；

步骤104)中，中继服务器将解析所得的交通信息数据封装为以太帧，经有线网络发送到交通控制中心；

步骤201)中，中继服务器从网卡上截取所有的以太帧，经过分析和过滤得到交通控制中心发出的数据；

所述步骤101)中，路口交通信号控制机通过UDP协议发出交通信息数据，嵌入式数据处理模块通过原始套接字RAWSOCKET接收来自路口交通信号控制机的交通信息数据；

所述步骤103)和203)中，解析数据包的方法是，根据每个包头内的数据包长度，读取该长度的数据作为该包头对应的数据包内容，从TCP传输的数据流中得到独立完整的数据包，完成对数据的解析过程；

所述步骤102)和步骤202)中，封装数据包的方法是，在每个数据包前加上包头，包头内容为该数据包的长度，对数据进行封装；

所述公共通信网络为3G网络。

2.根据权利要求1所述的路口交通信号控制机与交通控制中心无线通信的传输装置，其特征是所述嵌入式数据处理模块与无线通信模块通过USB协议连接。

3.根据权利要求1所述的路口交通信号控制机与交通控制中心无线通信的传输装置，其特征是包括以太网物理接口模块，以太网物理接口模块与嵌入式数据处理模块的数据输入/输出接口连接。