CN102869043B - 一种基于wlan的轨道通信系统的数据中转方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于WLAN的轨道通信系统的数据中转方法，包括：步骤一，轨旁服务器将待发送的摄像头产生的RAW-IP数据、目的车载STA的MAC地址、及当前与目的车载STA通信的轨旁AP的IP地址封装成TCP数据包，发送给当前与目的车载STA通信的轨旁AP；步骤二，当前与目的车载STA通信的轨旁AP解封装所述TCP数据包，将待发送的摄像头产生的RAW-IP数据、目的车载STA的MAC地址、和目的车载服务器的IP地址重新封装成UDP数据包，发送给目的车载STA；步骤三，目的车载STA解封UDP数据包，将待发送的RAW-IP数据发送给目的车载服务器。本发明克服了动态路由协议存在的收敛时间的缺点。
Description
技术领域
本发明属于铁路无线通信技术领域，涉及一种基于WLAN的轨道通信系统的数据中转方法。
背景技术
在地铁中，使用WLAN技术实现列车和轨旁之间的通信。当列车在轨道上行驶时，列车上的车载STA节点需要不停的在轨旁的AP上切换。不但无线链路链接需要频繁建立，网络路由也频繁变化。网络路由的频繁变化会影响数据的实时传输。当轨旁服务器需要往某辆列车上发送数据时，轨旁服务器首先将数据发送到轨旁AP，通过轨旁AP来实现数据中转，从而大大减少轨旁AP与车载STA的切换时间。
在现有的技术方案中，一般采用动态路由协议。在动态路由协议中，路由器在刚刚开始工作时，只知道到直接连接的网络的距离(此距离定义为1)。以后，每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器交换并更新路由信息。经过若干次更新后，所有的路由器最终都会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址。但是在地铁通信中由于列车在轨道上行驶时，列车上的车载STA节点需要不停的在轨旁的AP上切换，不但无线链路需要频繁建立链接，网络路由也会频繁变化，因此需要频繁的进行路由更新。而动态路由存在着一个网络收敛时间，网络收敛时间是指一个网络终结点更新了它的路由表，并且重新把分组转发到新的接口所需的时间。如果网络收敛时间过长将严重影响到对时延敏感的应用，比如视频出现马赛克现象或者停顿，这将大大影响到视频监控系统的效果。使用动态路由存在以下缺点：1)需要占用路由器资源(CPU时间、内存和链路带宽)；2)管理员需要掌握更多的网络知识才能进行配置、验证和故障排除工作。
基于WLAN的轨道通信系统的结构如图1所示，当车载服务器向轨旁服务器发送数据的时候，不管车载STA把数据发送到哪个地面节点AP，其数据都可以到达轨旁服务器；而在轨旁服务器向车载服务器发送数据时，由于列车是运动的，车载STA与轨旁AP的连接是时刻变化的，所以此时轨旁服务器不知道需要把数据发往哪个AP，也就是地面到列车的数据流方向性不确定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于WLAN的轨道通信系统的数据中转方法，。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种基于WLAN的轨道通信系统的数据中转方法，包括：
步骤一，轨旁服务器将待发送的摄像头产生的RAW-IP数据、目的车载STA的MAC地址、及当前与目的车载STA通信的轨旁AP的IP地址封装成TCP数据包，发送给所述当前与目的车载STA通信的轨旁AP；
步骤二，当前与目的车载STA通信的轨旁AP解封装所述TCP数据包，然后将所述待发送的摄像头产生的RAW-IP数据、目的车载STA的MAC地址、和目的车载服务器的IP地址重新封装成UDP数据包，发送给目的车载STA；
步骤三，目的车载STA解封所述UDP数据包，然后将所述待发送的摄像头产生的RAW-IP数据发送给目的车载服务器。
作为本发明的一种优选方案，步骤二中，所述目的车载服务器的IP地址是通过第三IP-MAC数据表获得的；所述第三IP-MAC数据表设置在轨旁AP中；所述第三IP-MAC数据表存储有至少1辆列车的服务器-站地址；每辆列车的服务器-站地址均包括自身车上的车载服务器的IP地址和车载STA的MAC地址。
作为本发明的另一种优选方案，步骤一中，所述目的车载STA的MAC地址是通过存储在轨旁服务器中的第二IP-MAC数据表获得的；所述第二IP-MAC数据表存储有车载STA的MAC地址，及当前与车载STA通信的轨旁AP的IP地址；所述第二IP-MAC数据表中的轨旁AP的IP地址是随着列车的行驶不断更新的。
作为本发明的再一种优选方案，所述轨旁服务器还存储有第一IP-MAC数据表；所述第一IP-MAC数据表存储有至少1辆列车的摄像头-站地址；每辆列车的摄像头-站地址均包括自身车上的摄像头的IP地址和车载STA的MAC地址。
作为本发明的再一种优选方案，所述数据中转方法还包括车载服务器向轨旁服务器发送数据的过程，该过程包括：
步骤一’，车载服务器将摄像头产生的RAW-IP数据封装成数据包发送给车载STA；
步骤二’，车载STA将所述数据包发送给当前与自身通信相连的轨旁AP；
步骤三’，所述当前与自身通信相连的轨旁AP先解封出RAW-IP数据，然后将RAW-IP数据发送给轨旁服务器。
本发明的有益效果在于：本发明所述的基于WLAN的轨道通信系统的数据中转方法实现了在轨旁AP和车载STA频繁切换的情景下的数据中转，减少了切换时间，克服了动态路由协议存在的收敛时间的缺点。
附图说明
图1为基于WLAN的轨道通信系统的结构示意图；
图2为本发明所述的车载服务器向轨旁服务器发送数据的过程示意图；
图3为本发明所述的轨旁服务器向车载服务器发送数据的过程示意图；
图4为本发明所述的第一IP-MAC数据表的格式示意图；
图5为本发明所述的第二IP-MAC数据表的格式示意图；
图6为本发明所述的第三IP-MAC数据表的格式示意图。
具体实施方式
本发明采用AP数据中转技术来解决了如何在网络结构频繁发生变化的情况下实现下行数据中转的问题。由于同一台主机不同进程可以用进程号来唯一标识，但是在网络环境下进程号并不能唯一标识该进程，而TCP/IP主要引入了网络地址、端口和连接等概念来解决网络间进程标识问题，因此本发明通过在车载服务器端封装包含摄像头产生的RAW-IP数据、当前连接的STA的MAC地址、轨旁AP的IP地址的数据包来解决网络间进程标识问题。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
实施例一
本实施例提供一种基于WLAN的轨道通信系统的数据中转方法，该方法包括车载服务器向轨旁服务器发送数据的过程和轨旁服务器向车载服务器发送数据的过程。下面分别对数据传输的2个过程进行详细描述。
如图2所示，车载服务器向轨旁服务器发送数据的过程为：
1)车载服务器将摄像头产生的RAW-IP数据封装成数据包发送给车载STA；
2)车载STA将所述数据包发送给与自身通信相连的轨旁AP；
3)所述轨旁AP先解封出RAW-IP数据，然后将RAW-IP数据发送给轨旁服务器；
如图3所示，轨旁服务器向车载服务器发送数据的过程为：
4)轨旁服务器建立有2个IP-MAC数据表，分别为第一IP-MAC数据表和第二IP-MAC数据表。
如图4所示，第一IP-MAC数据表存储有至少1辆列车的摄像头-站地址；每辆列车的摄像头-站地址均包括自身车上的摄像头的IP地址和车载STA的MAC地址；
每辆列车均设有2个车载STA，分别为车头STA、车尾STA；列车也可根据实际需要设置2个以上车载STA。
如图5所示，第二IP-MAC数据表存储有车载STA的MAC地址，及与车载STA通信的轨旁AP的IP地址；由于列车是运行的，所以与车载STA通信的轨旁AP是变化的，因此第二IP-MAC数据表中的轨旁AP的IP地址是随着列车的行驶不断更新的。
在轨旁AP建立从轨旁服务器接收数据的socket连接，轨旁服务器将待发送的摄像头产生的RAW-IP数据、目的车载STA的MAC地址、及当前与目的车载STA通信的轨旁AP的IP地址封装成TCP数据包，发送给所述当前与目的车载STA通信的轨旁AP。
5)轨旁AP建立有第三IP-MAC数据表，如图6所示，所述第三IP-MAC数据表存储有至少1辆列车的服务器-站地址；每辆列车的服务器-站地址均包括自身车上的车载服务器的IP地址和车载STA的MAC地址；
当前与目的车载STA通信的轨旁AP解封装所述TCP数据包，然后将所述待发送的摄像头产生的RAW-IP数据、目的车载STA的MAC地址、和目的车载服务器的IP地址重新封装成UDP数据包，发送给目的车载STA。其中目的车载服务器的IP地址是通过第三IP-MAC数据表获得的。
6)目的车载STA解封所述UDP数据包，然后将所述待发送的摄像头产生的RAW-IP数据发送给目的车载服务器。
本发明实现了在轨旁AP和车载STA频繁切换的情景下的数据中转，减少了切换时间，克服了动态路由协议存在的收敛时间的缺点。
本发明采用静态路由协议解决了切换所带来的时间收敛问题，并具有下面几方面的优点：
1)占用的CPU处理时间少；2)便于管理员了解路由；3)易于配置。
本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。
Claims (4)
1.一种基于WLAN的轨道通信系统的数据中转方法，其特征在于，包括：
步骤一，轨旁服务器将待发送的摄像头产生的RAW-IP数据、目的车载STA的MAC地址、及当前与目的车载STA通信的轨旁AP的IP地址封装成TCP数据包，发送给所述当前与目的车载STA通信的轨旁AP；所述目的车载STA的MAC地址是通过存储在轨旁服务器中的第二IP-MAC数据表获得的；所述第二IP-MAC数据表存储有车载STA的MAC地址，及当前与车载STA通信的轨旁AP的IP地址；所述第二IP-MAC数据表中的轨旁AP的IP地址是随着列车的行驶不断更新的；
步骤二，当前与目的车载STA通信的轨旁AP解封装所述TCP数据包，然后将所述待发送的摄像头产生的RAW-IP数据、目的车载STA的MAC地址、和目的车载服务器的IP地址重新封装成UDP数据包，发送给目的车载STA；
步骤三，目的车载STA解封所述UDP数据包，然后将所述待发送的摄像头产生的RAW-IP数据发送给目的车载服务器。
2.根据权利要求1所述的基于WLAN的轨道通信系统的数据中转方法，其特征在于：步骤二中，所述目的车载服务器的IP地址是通过第三IP-MAC数据表获得的；所述第三IP-MAC数据表设置在轨旁AP中；所述第三IP-MAC数据表存储有至少1辆列车的服务器-站地址；每辆列车的服务器-站地址均包括自身车上的车载服务器的IP地址和车载STA的MAC地址。
3.根据权利要求1所述的基于WLAN的轨道通信系统的数据中转方法，其特征在于：所述轨旁服务器还存储有第一IP-MAC数据表；所述第一IP-MAC数据表存储有至少1辆列车的摄像头-站地址；每辆列车的摄像头-站地址均包括自身车上的摄像头的IP地址和车载STA的MAC地址。
4.根据权利要求1所述的基于WLAN的轨道通信系统的数据中转方法，其特征在于，所述数据中转方法还包括车载服务器向轨旁服务器发送数据的过程，该过程包括：
步骤一’，车载服务器将摄像头产生的RAW-IP数据封装成数据包发送给车载STA；
步骤二’，车载STA将所述数据包发送给当前与自身通信相连的轨旁AP；
步骤三’，所述当前与自身通信相连的轨旁AP先解封出RAW-IP数据，然后将RAW-IP数据发送给轨旁服务器。
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