CN103023632B - 一种无线网卡的通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于无线网卡的通讯方法，系统检测无线网卡存在时，加载相关无线网卡驱动，向用户守护进程汇报有网卡插入，用户守护进程收到通知之后加载驱动胶合层模块，建立一个虚拟网卡；划分无线频道为一个控制信道和多个服务信道；当检测到存在一块无线网卡时，将该无线网卡设置为控制信道网卡，工作在控制信道上；当检测到存在两块无线网卡时，将一块无线网卡设置为控制信道网卡，工作在控制信道上，设置另一块无线网卡设置为服务信道网卡，工作在服务信道上；控制信道网卡根据需要广播服务信道网卡的信道协调信息。本法能够确保紧急重要数据的快速传输，同时保证普通服务数据的传输。而且，能够根据需要协调普通服务数据传输所使用的信道。

Description

一种无线网卡的通讯方法

技术领域

本发明属于通讯领域，特别涉及一种无线网卡的通讯方法。

背景技术

交通环境下汽车以及路边基站之间组成的汽车网络中，通常利用802.11无线通信方式进行交换数据。在交通环境下，数据有不同的重要性和紧急性，可以分为紧急重要数据和普通服务数据两种。紧急重要数据包括信道控制信息及重要的交通信息，比如已经使用的服务信道、发生车祸、前车减速等信息，这些数据要尽快、完整地传输以通知临近车辆及交通管理机构，；普通服务数据包括普通的娱乐及商务信息，比如邮件、新闻、广播等，相比紧急重要数据，允许传输时间较长。区分数据的重要性和紧急性，可使得传输数据时有的放矢。

目前的网卡/系统在同一短时间内只工作在单个特定的频道，在单无线网卡系统上很难做到同时完善支持传输紧急重要数据和普通服务数据。两种数据可以在同一信道上传输，使用QOS方法以标志数据的重要性，或者不断在两个信道上切换，不同信道用于传输不同类型数据，但不断的切换成本较高。这些效果均比不上双网卡双信道并行工作。

一个网卡一般为半双工模式，发送和接收不可以同时进行。802.11使用的介质访问控制为载波侦听多路访问（CSMA）。一般网卡在发送数据要先进行载波监听，只有介质空闲时才允许发送帧。如果两个以上的网卡同时监听到介质空闲并发送帧时，则会产生冲突现象，这使发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。当在一个信道上工作的网卡越来越多，网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。若能使用两个信道进行协作通信，定义控制信道和服务信道，使用控制信道传输信道控制、交通安全等重要信息，服务信道传输普通信息，那么就可以有效减少冲突，提高通信效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种无线网卡的通讯方法，能够确保紧急重要数据的快速传输，同时保证普通服务数据的传输。而且，能够根据需要协调普通服务数据传输所使用的信道。

本发明的技术方案为：

一种基于无线网卡的通讯方法，系统检测无线网卡存在时，加载相关无线网卡驱动，向用户守护进程汇报有网卡插入，用户守护进程收到通知之后加载驱动胶合层模块，建立一个虚拟网卡；划分无线频道为一个控制信道和多个服务信道；

当检测到存在一块无线网卡时，将该无线网卡设置为控制信道网卡，工作在控制信道上，用来传输紧急重要数据；

当检测到存在两块无线网卡时，将一块无线网卡设置为控制信道网卡，工作在控制信道上，用来传输紧急重要数据；设置另一块无线网卡设置为服务信道网卡，工作在服务信道上，用来传输普通服务数据；控制信道网卡根据需要广播服务信道网卡的信道协调信息。

即服务信道网卡的工作频率由控制信道网卡发布的参数决定，且服务信道可以根据应用需要划分优先级。

当存在两块无线网卡时，两块无线网卡相互兼容，同时为802.11a/n网卡或者同时为802.11b/g网卡。

所述两块无线网卡被绑定成一块虚拟网卡提供给上层系统使用，上层系统检测到有无线网卡存在时，加载驱动，向用户守护进程汇报有网卡插入，用户守护进程收到通知之后加载驱动胶合层模块，建立一个虚拟网卡。

所述虚拟网卡接收的数据中包含标志数据性质和长度的结构，虚拟网卡根据标志选择无线网卡来发送，如果是紧急重要数据，则选择控制信道网卡来发送，如果是普通数据数据，则选择服务信道网卡来发送。

所述网卡有两种工作方式，分别为：一种是无需探测、身份认证和关联步骤加入，网络直接传输数据；一种是在需要探测、身份认证和关联步骤加入，网络传输数据。

所述控制信道块网卡不能工作时，服务信道网卡取代控制信道块网卡工作在控制信道上传输紧急重要数据传输。

本发明的有益效果：采用本发明，可以确保紧急重要数据的快速通信，又可以满足一些普通服务数据的传输，高效地利用两个信道来传输数据。对紧急重要数据传输来说，本发明还实现冗余以防控制信道上的网卡无法工作情况。

附图说明

图1为一段75MHZ宽带的无线信道划分示例图。

图2是本发明将双网卡的虚拟成一个网卡的示意图。

图3是多个无线系统的框架图。

图4是双无线网卡并行工作示意图。

图5为链路层帧的数据结构。

具体实施方式

如图1所示，无线网卡所工作的频段分为一个控制信道和几个服务信号，图1中信道4为控制信道，其余为服务信道。控制信道的选择是尽量避开常受干扰的信道，比如雷达、GPS等干扰。本发明中使用的所有无线网卡必须互相兼容，可以同时为802.11a，或者同时为802.11b/g。其中服务信道网卡是可选的，当没有服务信道网卡时，系统只有一块网卡工作在控制信道上，进行传输紧急重要数据。这种情景不属于本发明的主要场景，但并非不允许这种场景存在。本说明如无特别说明，均以系统系统存在服务信道网卡为例。

服务信道可以根据应用需要划分优先级，控制信道是专门用来传输紧急重要数据，包括信道协调信息、车祸、减速、停车等交通安全信息。服务信道是用来传输普通服务数据，包括普通娱乐信息和商务信息，比如邮件、网页、新闻、广播等数据。设置其中一块网卡一直工作在固定的控制信道上，该信道用于传输紧急重要信息。另一块网卡工作在服务信道上，会根据控制信道上所广播的信道信息而设置工作频段。普通服务数据只能在服务信道上传输。由于控制信道网卡一直工作在固定的专用频率上，且这个频率会被限制保护，因此保证紧急重要数据的传输。对于普通服务数据，紧急重要性较低，使用上比较自由，可通过控制信道协调另一块网卡选择空闲的服务信道进行传输。当控制信道网卡由于一些原因而不能工作时，服务信道网卡将取代控制信道网卡工作在控制信道上传输紧急重要数据传输。

如图2所示，驱动胶合层负责把系统的两块网卡虚拟成一个网卡，提供给上层使用，对上层传递下来的数据根据数据标志选择控制信道网卡或服务信道网卡来发送。系统启动时，系统检测到无线网卡存在时，则加载相关网卡驱动，然后向用户守护进程汇报插入网卡情况。用户守护进程收到事件通知时，则将加载驱动胶合层模块，再次检测网卡插入情况，然后建立一个虚拟网卡，并向系统汇报虚拟网卡是否支持普通服务数据传输功能。

驱动胶合层模块检测到系统只有一块网卡时，则把该唯一的无线网卡设置作在控制信道上。若再检测存在第二块无线网卡，则将第二块网卡设置成工作在服务信道上。运行过程中，驱动胶合层根据上层传递下来数据检查标志，如果是紧急重要数据，则选择控制信道网卡来发送。若是普通服务数据，则选择服务信道网卡来发送，当系统只有控制信道网卡而没有服务信道网卡时，则向上汇报不支持普通服务数据传输，并且丢弃普通服务数据。同时在运行过程中，驱动胶合层若检测到控制信道出错无法工作时，比如被人为拔出、硬件故障，则把服务信道网卡设置成控制信道工作模式。

如图3所示，控制信道网卡均标为网卡A，服务信道网卡均标为网卡B。网卡可以在系统启动之前插入到系统上，也可以在启动之后再插入到系统上。对于前者，系统启动后会枚举网卡，其中命名编号小的网卡设为控制信道网卡，编号大的网卡设置为服务信道网卡对后后者，先插入到系统被驱动程序识别的无线网卡设置控制信道网卡，后插入被识别的无线网卡设置服务信道网卡。

会有一个系统充当中心节点AP，其余系统均为客户端。系统启动时，中心节点AP的控制信道网卡，即网卡A会定期的发送信道协调信息，以及根据需要发送紧急重要数据。客户端的控制信道网卡（网卡A）监听控制信道上的信息，加入网络。传输紧急重要数据时，中心节点AP和客户端直接在控制信道上传输紧急重要数据。

系统1、系统2的网卡B在服务信道1上和AP的网卡B进行普通服务数据传输，而系统3的网卡B和系统4的网卡B在另一个服务信道2之间进行数据传输。这些服务信道在使用完毕时，系统将在控制信道上向中心节点通知。对图2来说，每个系统均使用了双无线网卡，均使用了两个信道。对整个图来说，使用了一个控制信道和两个服务信道。

传输大量普通服务数据时：

（1）中心节点发送

中心节点直接在控制信道上发布信道协调信息，声明将要使用的服务信道频率。然后系统之间在服务信道上建立通讯进行大量普通服务数据传输。

（2）客户端发送

客户端先在控制信道上向中心节点AP发送请求。中心节点AP收到请求后，将根据需要广播服务信道频道值，最终客户端的服务信道网卡（网卡B）将在服务信道上建立通讯进行传输。当传输结束时，会通过控制信道网卡（网卡A）控制信道通知AP普通服务数据传输已结束。

控制信道上，大部分数据是中心节点AP下行发送给各个客户端，各个客户端较少在控制信道上发送数据给中心节点AP，除了少量必须回应数据或请求数据。目的是尽量减少CSMA冲突几率。普通服务数据不局限于中心节点AP和终端之间传输，它们也可以在终端之间进行传输。

如图5所示，应用层使用裸套接字接口（rawsocket）直接指定虚拟网卡进行发送数据。其中传输数据帧分成几部分：

一个字段表示整个数据包的长度；

一个字段表示数据的类型，区分紧急重要数据和普通服务数据，；

剩下部分为要传输的数据。

这三部分作为链路层帧的数据。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述所述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种基于无线网卡的通讯方法，其特征在于：系统检测无线网卡存在时，加载相关无线网卡驱动，向用户守护进程汇报有网卡插入，用户守护进程收到通知之后加载驱动胶合层模块，建立一个虚拟网卡；划分无线频道为一个控制信道和多个服务信道；

当检测到存在一块无线网卡时，将该无线网卡设置为控制信道网卡，工作在控制信道上，用来传输紧急重要数据；

当检测到存在两块无线网卡时，将一块无线网卡设置为控制信道网卡，工作在控制信道上，用来传输紧急重要数据；设置另一块无线网卡设置为服务信道网卡，工作在服务信道上，用来传输普通服务数据；控制信道网卡根据需要广播服务信道网卡的信道协调信息；

所述控制信道块网卡不能工作时，服务信道网卡取代控制信道块网卡工作在控制信道上传输紧急重要数据传输。

2.根据权利要求1所述的基于无线网卡的通讯方法，其特征在于：当存在两块无线网卡时，两块无线网卡相互兼容，同时为802.11a/n网卡或者同时为802.11b/g网卡。

3.根据权利要求2所述的基于无线网卡的通讯方法，其特征在于所述两块无线网卡被绑定成一块虚拟网卡提供给上层系统使用，上层系统检测到有无线网卡存在时，加载驱动，向用户守护进程汇报有网卡插入，用户守护进程收到通知之后加载驱动胶合层模块，建立一个虚拟网卡。

4.根据权利要求3所述的基于无线网卡的通讯方法，其特征在于所述虚拟网卡接收的数据中包含标志数据性质和长度的结构，虚拟网卡根据标志选择无线网卡来发送，如果是紧急重要数据，则选择控制信道网卡来发送，如果是普通服务数据，则选择服务信道网卡来发送。

5.根据权利要求4所述的基于无线网卡的通讯方法，其特征在于所述网卡有两种工作方式，分别为：一种是无需探测、身份认证和关联步骤加入，网络直接传输数据；一种是在需要探测、身份认证和关联步骤加入，网络传输数据。