CN103747422B - 基于wlan平台的微型应急多媒体指挥调度系统及其数据传输方法 - Google Patents

Abstract

基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统及其数据传输方法，涉及通信技术领域。它是为了解决现有技术中处于突发性紧急情况时，指挥调度系统建立缓慢，机动性差的问题。本发明采用N个无线接入点BP与无线终端设备组成多播群组，实现应急多媒体指挥调度，例如：火灾现场，突发事件的应急指挥等。用以解决现有技术中处于突发性紧急情况时，指挥调度系统建立缓慢，机动性差的问题。本发明适用于微型应急多媒体指挥调度。

Description

基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统及其数据传输方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及WLAN网络多跳通信和多媒体流传输领域。

背景技术

当今社会，日益增多的大型集会类事件给现有通信系统带来极大的压力，而且一系列的突发情况，如自然灾害，恐怖袭击等时间不断为政府部门的工作带来极大的困扰。随着群体性事件和自然灾害的频发，基于事故现场的移动临时指挥部建设成为各级政府部门的重要工作。应急通信是指在出现自然的或人为的突发性紧急情况时，利用各种通信资源，进行保障救援，紧急救助和必要通信的特殊通信机制。当严重的自然灾害发生时，通信基础设置通常会瘫痪，而在该场景下为有效的进行救援、抢险，救援人员往往要花费大量的人力物力来完成应急通信系统的基础设计建立上。结果就是由于通信指挥系统搭建不及时而导致诸如救援、抢险等事情的延误。

发明内容

本发明解决现有技术中处于突发性紧急情况时，指挥调度系统建立缓慢，机动性差的问题，从而提供基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统及其数据传输方法。

基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统，它包括N个无线接入点BP和无线终端设备；N为正整数；

所述N个无线接入点与无线终端设备组成多播群组；

每个无线接入点BP均包括嵌入式微处理器1、电源模块9、一号无线网卡2、二号无线网卡3、以太网接口4和JTAG接口电路5；

嵌入式微处理器1内嵌Linux操作系统；

一号无线网卡2的无线信号输入或输出端与嵌入式微处理器1的一号无线信号输出或输入端连接；一号无线网卡2支持802.11a/b/n协议与组播协议，用于作为中继节点实现无线终端设备与其它无线接入点BP之间的连接及数据的接收或发送；

二号无线网卡3的无线信号输入或输出端与嵌入式微处理器1的二号无线信号输出或输入端连接；二号无线网卡支持802.11a/b/n协议与组播协议，用于与其它无线接入点BP之间的连接及数据的接收或发送；

以太网接口4的以太网接口信号输入或输出端与嵌入式微处理器1的以太网接口信号输出或输入端连接；所述以太网接口4用于接入以太网；

电源模块9用于给嵌入式微处理器1提供工作电源；

JTAG接口电路5的JTAG接口信号输出或输入端与嵌入式微处理器1的JTAG接口信号输入或输出端连接。

每个无线接入点BP还包括晶振电路7，所述晶振电路7的晶振信号输入端与嵌入式微处理器1的晶振信号输出端连接。

每个无线接入点BP还包括ROM模块和RAM模块，所述ROM模块用于给嵌入式微处理器提供ROM存储空间；RAM模块用于给嵌入式微处理器提供RAM存储空间。

每个无线接入点BP还包括系统总线扩展电路10，所述总线扩展电路10的总线信号输入或输出端与嵌入式微处理器1的总线信号输出或输入端连接。

每个无线接入点BP还包括SD卡接口电路6，所述SD卡接口电路6的SD卡接口信号输入或输出端与嵌入式微处理器1的SD卡接口信号输出或输入端连接。

基于上述的基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统的数据传输方法，它由以下步骤实现：

步骤一、当前无线接入点BP加入多播群组；

步骤二、当前无线接入点BP进入等待状态；

步骤三、当前无线接入点BP判断是否收到多播数据，如果判断结果为是，则执行步骤四；如果判断结果为否，则返回执行步骤二；

步骤四、判断多播数据来自无线终端设备还是来自上游BP；如果来自无线终端设备，则执行步骤五一；如果来自上游BP，则执行步骤六一；

步骤五一、当前无线接入点BP采用一号无线网卡向接入该多播群组成员多播数据；

步骤五二、当前无线接入点BP封装数据包加上该多播群组的包头；

步骤五三、当前无线接入点BP采用二号无线网卡向下游BP组播发送数据包；完成一次数据传输；

步骤六一、当前无线接入点BP判断多播数据包计数器是否为0，如果判断结果为是，则执行步骤六二；如果判断结果为否，则执行步骤七一；

步骤六二、当前无线接入点BP拆除数据包的BP组播包头；

步骤六三、当前无线接入点BP由一号无线网卡向该多播群组成员多播数据，完成一次数据传输；

步骤七一、当前无线接入点BP计数器减1，并向下游BP转发数据包；

步骤七二、当前无线接入点BP拆除数据包的BP组播包头；

步骤七三、当前无线接入点BP由一号无线网卡向该多播群组成员多播数据，完成一次数据传输。

无线终端设备的进行多播数据传输方法为：

步骤A1、无线终端设备向无线接入点BP发送鉴权信令，并判断是否鉴权成功，如果判断结果为是，则执行步骤A2；如果判断结果为否，则退出多播组；

步骤A2、无线终端设备向无线接入点BP发送关联信令，并判断是否关联成功，如果判断结果为是，则执行步骤A3；如果判断结果为否，则退出多播组；

步骤A3、无线终端设备进入等待状态；

步骤A4、无线终端设备判断是否有多播业务发送或接收，如果判断结果为是，则执行步骤A5，如果判断结果为否，则返回执行步骤A3；

步骤A5、无线终端设备加入多播组，

步骤A6、并发送或接收数据；

步骤A7、无线终端设备判断发送或接收数据是否结束，如果判断结果否，则返回执行步骤A6，如果判断结果为是，则离开多播组，完成一次无线终端设备的多播数据。

无线接入点BP进行鉴权和关联的方法为：

步骤B1、无线接入点BP判断无线终端设备鉴权是否成功，如果判断结果为是，则执行步骤B2；如果判断结果为否，则向无线终端设备返回鉴权失败应答；

步骤B2、无线接入点BP向无线终端设备返回鉴权成功应答；

步骤B3、无线接入点BP判断无线终端设备关联是否成功，如果判断结果为是，则执行步骤B4；如果判断结果为否，则向无线终端设备返回关联失败应答；

步骤B4、无线接入点BP向无线终端设备返回关联成功应答。

本发明在处于突发性紧急情况时，指挥调度系统建立速度快，机动性强，同比现有技术提高20％。尤其适用于火灾现场、突发事件的应急指挥过程中。

附图说明

图1是本发明中BP节点的结构示意图；

图2是无线终端设备向BP节点的一号无线网卡的发送鉴权请求的数据格式；

图3是无线终端设备向BP节点的一号无线网卡发送的关联请求的数据格式；

图4是无线终端设备向BP节点发送或接收数据的数据格式；

图5是终端多播数据的流程示意图；

图6是接入点软件鉴权、关联流程示意图；

图7是无线接入点BP节点进行再次封装的数据格式；

图8是无线接入点BP的多播流程示意图；

具体实施方式

具体实施方式一、基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统，它包括N个无线接入点BP和无线终端设备；N为正整数；

所述N个无线接入点与无线终端设备组成多播群组；

每个无线接入点BP均包括嵌入式微处理器1、电源模块9、一号无线网卡2、二号无线网卡3、以太网接口4和JTAG接口电路5；

嵌入式微处理器1内嵌Linux操作系统；

一号无线网卡2的无线信号输入或输出端与嵌入式微处理器1的一号无线信号输出或输入端连接；一号无线网卡2支持802.11a/b/n协议与组播协议，用于作为中继节点实现无线终端设备与其它无线接入点BP之间的连接及数据的接收或发送；

二号无线网卡3的无线信号输入或输出端与嵌入式微处理器1的二号无线信号输出或输入端连接；二号无线网卡支持802.11a/b/n协议与组播协议，用于与其它无线接入点BP之间的连接及数据的接收或发送；

以太网接口4的以太网接口信号输入或输出端与嵌入式微处理器1的以太网接口信号输出或输入端连接；所述以太网接口4用于接入以太网；

电源模块9用于给嵌入式微处理器1提供工作电源；

JTAG接口电路5的JTAG接口信号输出或输入端与嵌入式微处理器1的JTAG接口信号输入或输出端连接。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统的区别在于，每个无线接入点BP还包括晶振电路7，所述晶振电路7的晶振信号输入端与嵌入式微处理器1的晶振信号输出端连接。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统的区别在于，每个无线接入点BP还包括ROM模块和RAM模块，所述ROM模块用于给嵌入式微处理器提供ROM存储空间；RAM模块用于给嵌入式微处理器提供RAM存储空间。

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统的区别在于，每个无线接入点BP还包括系统总线扩展电路10，所述总线扩展电路10的总线信号输入或输出端与嵌入式微处理器1的总线信号输出或输入端连接。

具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统的区别在于，每个无线接入点BP还包括SD卡接口电路6，所述SD卡接口电路6的SD卡接口信号输入或输出端与嵌入式微处理器1的SD卡接口信号输出或输入端连接。

本发明的技术方案如下：

基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统主要由无线接入点和无线终端设备构成。这两部分的特征如下所示：

无线接入点：

基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统无线接入点与传统接入点不同，具有一定基站控制能力，称为BP(base-station point)。

1、无线接入点配置两个无线网卡，支持802.11a/b/n协议与组播协议，采用Linux操作系统完成支撑；

2、双网卡中一个对用户终端提供无线接入点的组播接入功能，一个提供接入点节点之间数据中继传输；

3、BP的鉴权和频率配置等参数控制，采用基于存储卡的文件配置模式，BP加电后读取存储卡上的配置文件，完成用户接入频点中继频点的设置；

无线终端设备：

基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统的无线终端设备为已安装应急多媒体指挥调度系统终端软件并且已取得授权文件的无线终端。该终端硬件平台可以是安卓系统或IOS系统的通用用户终端，也可以为用户定制终端，但要求平台有WLAN硬件支持。其中应急多媒体指挥调度系统终端软件具有以下特征：

(1)用户终端软件，仅考虑应急指挥等场合应用需求，只用组播协议传输数据；

(2)用户保密协议、系统频率配置等参数，采用现有存储卡模式，在存储卡上制定配置文件，用户终端启动后读取配置文件(配置内容后续详细列出)；

(3)用户终端软件支持语音业务组播/接受、免提与按键对讲，语音信号的本地录音存储；摄像头视频信号的发送、接收与本地存储；

(4)软件采用MIC信号激活，MIC输入信号幅度超过门限产生数据分组。

本实施方式中各部分内容的具体功能为：

嵌入式微处理器：该模块为无线接入点的处理核心。该模块采用低功耗ARM架构。系统控制处理采用嵌入式Linux操作系统。

一号无线网卡：WLAN网卡1，支持802.11a/b/n协议与组播协议，负责应急多媒体指挥调度系统终端与应急多媒体指挥调度系统接入点之间的连接及数据的接收、发送。

二号无线网卡：WLAN网卡2，支持802.11a/b/n协议与组播协议，负责多个应急多媒体指挥调度系统接入点之间的连接及数据的接收、发送。

以太网接口：应急多媒体指挥调度系统接入点预留有线网络接口，各接入点可以在有线网络环境健全的情况下(如需要安保控制的酒店、大厦等)通过有线网络进行通信。

SD卡接口电路：作为配置文件载体，存储有用户保密协议、系统频率配置参数,在应急多媒体指挥调度系统接入点开机时对其进行系统配置。

ROM和RAM模块：为应急多媒体指挥调度系统接入点的系统运行的程序字和数据字存储空间，辅助嵌入式微处理器完成系统相应功能完成。

电源模块：为应急多媒体指挥调度系统接入点的供电系统，应急多媒体指挥调度系统接入点配备两种供电方式。可以通过外部照明电路进行供电，在外部供电系统失效的情况下可以通过接入点内部配置的锂电池进行供电。内置电池供电同样为接入点的便携移动性提供了大大的方便。接入点在锂电池供电情况下可以无间断运行6小时以上，且内置锂电池可以随时手动更换。

晶振电路：嵌入式微处理器工作的辅助配件。

JTAG接口电路：该模块为应急多媒体指挥调度系统接入点的调试接口，为系统升级或者维修的情况下的数据传递接口。

系统总线扩展电路：该模块为应急多媒体指挥调度系统接入点的升级接口，预留有IIC SPI，USB等接口方便接入点在功能扩展时与其他设备的连接。

具体实施方式六、基于具体实施方式一的基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统的数据传输方法，

终端多播软件流程：

1、终端从配置存储卡中读取自身鉴权信息，向BP无线网卡1发送鉴权请求，数据格式如图2，如果鉴权不成功，则退出软件。如果鉴权成功，进入2；

2、终端发送如图3的数据，与BP一号无线网卡进行关联。如果收到BP返回的“成功”应答帧，则进入3，否则退出。

3、终端等待是否有多播数据需要发送或接受，若有数据发送或接收，则终端建立多播套接口，并加入多播组，而后向BP一号无线网卡发送或接收数据，数据格式如图4。

4、发送或接收数据结束后，终端退出多播组。

接入点软件流程：

1、鉴权、关联流程(由一号无线网卡处理完成)；

2、BP收到终端鉴权后对鉴权信息进行鉴权，如果鉴权成功则返回鉴权成功应答，负责发送失败应答，并结束流程；

3、BP收到终端关联信息后对关联信息后进行设置，如果关联成功则返回关联成功应答，否则发送失败应答并结束流程。

多播流程：

1、BP加入多播组后等待接收多播数据。

2、当接收到多播数据之后，判断多播数据来自接入该BP的终端(由一号无线网卡还是来自上游BP。

3、如果多播数据来自接入该BP的终端，则先由BP上的一号无线网卡向接入该BP的多播组成员终端多播发送数据；然后通过IP隧道技术将数据包再次封包，加上BP组播包头(源IP地址设为BP上的二号无线网卡的地址)，由BP上的二号无线网卡向下游BP发送数据。再次封包如图7所示。

4、如果多播数据来自接入上游BP，则首先判断多播数据包计数器是否为0。如果为0，则拆除BP组播包头，还原多播数据包，并由一号无线网卡向接入该BP的多播组成员终端发送数据；如果多播数据包计数器不为0，则将数据包计数器减1，由BP上的二号无线网卡向下游BP转发数据，然后拆除BP组播包头，还原原多播数据包，并由一号无线网卡向接入该BP的多播组成员终端发送数据。

Claims (8)

1.基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统，它包括N个无线接入点BP和无线终端设备；N为正整数；

所述N个无线接入点BP与无线终端设备组成多播群组；

每个无线接入点BP均包括嵌入式微处理器(1)、电源模块(9)、一号无线网卡(2)、二号无线网卡(3)、以太网接口(4)和JTAG接口电路(5)；

嵌入式微处理器(1)内嵌Linux操作系统；

一号无线网卡(2)的无线信号输入或输出端与嵌入式微处理器(1)的一号无线信号输出或输入端连接；一号无线网卡(2)支持802.11a/b/n协议与组播协议，用于作为中继节点实现无线终端设备与其它无线接入点BP之间的连接及数据的接收或发送；

二号无线网卡(3)的无线信号输入或输出端与嵌入式微处理器(1)的二号无线信号输出或输入端连接；二号无线网卡支持802.11a/b/n协议与组播协议，用于与其它无线接入点BP之间的连接及数据的接收或发送；

以太网接口(4)的以太网接口信号输入或输出端与嵌入式微处理器(1)的以太网接口信号输出或输入端连接；所述以太网接口(4)用于接入以太网；

电源模块(9)用于给嵌入式微处理器(1)提供工作电源；

JTAG接口电路(5)的JTAG接口信号输出或输入端与嵌入式微处理器(1)的JTAG接口信号输入或输出端连接。

2.根据权利要求1所述的基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统，其特征在于每个无线接入点BP还包括晶振电路(7)，所述晶振电路(7)的晶振信号输入端与嵌入式微处理器(1)的晶振信号输出端连接。

3.根据权利要求1所述的基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统，其特征在于每个无线接入点BP还包括ROM模块和RAM模块，所述ROM模块用于给嵌入式微处理器提供ROM存储空间；RAM模块用于给嵌入式微处理器提供RAM存储空间。

4.根据权利要求1所述的基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统，其特征在于每个无线接入点BP还包括系统总线扩展电路(10)，所述总线扩展电路(10)的总线信号输入或输出端与嵌入式微处理器(1)的总线信号输出或输入端连接。

5.根据权利要求1所述的基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统，其特征在于每个无线接入点BP还包括SD卡接口电路(6)，所述SD卡接口电路(6)的SD卡接口信号输入或输出端与嵌入式微处理器(1)的SD卡接口信号输出或输入端连接。

6.基于权利要求1的基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统的数据传输方法，其特征是：它由以下步骤实现：

步骤一、当前无线接入点BP加入多播群组；

步骤二、当前无线接入点BP进入等待状态；

步骤三、当前无线接入点BP判断是否收到多播数据，如果判断结果为是，则执行步骤四；如果判断结果为否，则返回执行步骤二；

步骤四、判断多播数据来自无线终端设备还是来自上游BP；如果来自无线终端设备，则执行步骤五一；如果来自上游BP，则执行步骤六一；

步骤五一、当前无线接入点BP采用一号无线网卡向接入该多播群组成员多播数据；

步骤五二、当前无线接入点BP封装数据包加上该多播群组的包头；

步骤五三、当前无线接入点BP采用二号无线网卡向下游BP组播发送数据包；完成一次数据传输；

步骤六一、当前无线接入点BP判断多播数据包计数器是否为0，如果判断结果为是，则执行步骤六二；如果判断结果为否，则执行步骤七一；

步骤六二、当前无线接入点BP拆除数据包的BP组播包头；

步骤六三、当前无线接入点BP由一号无线网卡向该多播群组成员多播数据，完成一次数据传输；

步骤七一、当前无线接入点BP计数器减1，并向下游BP转发数据包；

步骤七二、当前无线接入点BP拆除数据包的BP组播包头；

步骤七三、当前无线接入点BP由一号无线网卡向该多播群组成员多播数据，完成一次数据传输。

7.根据权利要求6所述的基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统的数据传输方法，其特征在于无线终端设备的进行多播数据传输方法为：

步骤A1、无线终端设备向无线接入点BP发送鉴权信令，并判断是否鉴权成功，如果判断结果为是，则执行步骤A2；如果判断结果为否，则退出多播组；

步骤A2、无线终端设备向无线接入点BP发送关联信令，并判断是否关联成功，如果判断结果为是，则执行步骤A3；如果判断结果为否，则退出多播组；

步骤A3、无线终端设备进入等待状态；

步骤A4、无线终端设备判断是否有多播业务发送或接收，如果判断结果为是，则执行步骤A5，如果判断结果为否，则返回执行步骤A3；

步骤A5、无线终端设备加入多播组，

步骤A6、并发送或接收数据；

步骤A7、无线终端设备判断发送或接收数据是否结束，如果判断结果否，则返回执行步骤A6，如果判断结果为是，则离开多播组，完成一次无线终端设备的多播数据。

8.根据权利要求7所述的基于WLAN平台的微型应急多媒体指挥调度系统的数据传输方法，其特征在于无线接入点BP进行鉴权和关联的方法为：

步骤B1、无线接入点BP判断无线终端设备鉴权是否成功，如果判断结果为是，则执行步骤B2；如果判断结果为否，则向无线终端设备返回鉴权失败应答；

步骤B2、无线接入点BP向无线终端设备返回鉴权成功应答；

步骤B3、无线接入点BP判断无线终端设备关联是否成功，如果判断结果为是，则执行步骤B4；如果判断结果为否，则向无线终端设备返回关联失败应答；

步骤B4、无线接入点BP向无线终端设备返回关联成功应答。