CN105101315A - 远程操控移动通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远程操控移动通信方法，包括主动切换模式和被动切换模式；所述的被动切换模式，移动端移出当前所连接基站的信号覆盖区域外时，搜索信号覆盖移动端实时位置的基站，并选择其中一个最优基站进行连接；所述的主动切换模式，移动端在移动过程中，不断搜索信号覆盖移动端实时位置的基站，若所搜索到的基站信号强度高于当前连接的基站信号强度，则选择信号强度高的基站进行切换。本发明还公开了一种远程操控移动通信系统。本发明根据不同基站发送的无线信号质量、自身所处的地理位置特征以及负荷量来选择和更改连接一个基站，是让移动终端尽量能够与恰当的基站进行连接，最大限度满足高带宽高可靠的信息传输要求。

Description

远程操控移动通信系统及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种远程操控移动通信系统及方法。

背景技术

海港码头的集装箱吊装作业一直以来由人工现场操控(操作和监控)来完成，现场操控存在着安全性和效率问题，技术发展趋势是采用远程操控并结合自动操控，并逐步过渡到全自动操控。远程操控的一个核心问题是通信问题，即如何把活动图像信息、语音信息、操作和控制信息等有效地和准确地进行远程传输。港区作业远程操控通信系统的要求带宽大，能够进行高清视频传输；要求可靠性高，符合工业控制要求。现有吊装作业远程操控的通信系统采用有线通信技术，因为有线通信技术能够满足高带宽高可靠的信息传输要求。但是，吊装作业的吊车是要在其所有作业区范围内移动的，有线通信会带来许多不便之处，在现场还需人工完成断线接线等工作，仍然存在安全性和效率问题。

随着机器换人技术发展的推进，装备的远程操控得到了越来越广泛的应用。由于码头装备具有很强的移动性以及位置不确定性，装备在移动过程中，配备的无线收发装置通常采用常规的IEEE802.11标准，即装备在接入某一基站后，始终与该基站保持无线通信连接，进行数据收发，只有当装备移动至基站信号覆盖区域以外(检测不到基站信号)时，才会选择当前区域内的基站进行连接，也就是本发明所述的被动切换，但是这种被动切换也存在着一定的缺陷，切换后基站的信号强度无法保证，基站所处的位置可能距离装备较远，以及可能存在接入该基站的装备过多，影响通讯质量。

现有技术中，公开号为CN101641982B的专利文献提供了一种在无线网络中切换通信的方法，包括：从源基站接收无线通信服务；接收用于向多个目标基站发送调度请求信号的多个已分配上行链路控制信道；从所述多个目标基站接收定时超前量TA信息；在所述多个已分配上行链路控制信道中的至少一个已分配上行链路控制信道上，向所述多个目标基站中选定的目标基站发送调度请求，其中所述TA信息用于发送所述调度请求。即当移动设备在服务区中移动时，可以在一个或多个基站之间切换设备的通信。例如，当可用基站可提供相比于当前与移动设备通信的基站更好的信号或服务时，可将设备切换至可用基站。

上述的现有技术中，仅描述根据信号强度进行基站切换，但是在实际使用过程中，信号质量或强度仅是评价两者之间通信质量的一个方面，应综合考虑基站的位置以及当前基站的负载量，来选择最优的连接基站，保持无线通信的可靠性和稳定性。

发明内容

为克服无线通信中存在的技术问题，本发明提供了一种远程操控移动通信系统及方法，让移动终端(也称为移动端)跟据接收到的不同基站发送的无线信号质量、自身所处的地理位置特征以及不同基站已经连接的移动终端数目来选择和更改连接一个基站，是让移动终端尽量能够与恰当的基站进行连接，最大限度满足高带宽高可靠的信息传输要求。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种远程操控移动通信方法，包括主动切换模式和被动切换模式；

所述的被动切换模式，是一种提供持续服务保障的一种切换模式，当移动端移出当前所连接基站的信号覆盖区域外(包括基站信号过弱或过强的情况)时，搜索信号覆盖移动端实时位置的基站，并选择其中一个最优基站进行连接；

所述的主动切换模式，是一种提供最优服务质量的一种切换模式，移动端在移动过程中，不断搜索信号覆盖移动端实时位置的基站，若所搜索到的基站信号强度高于当前连接的基站信号强度但不是过强，则选择信号强度高的基站进行切换。

本发明的方法包括主动切换模式和被动切换模式。被动切换模式中，移动端移出当前基站的信号覆盖区域时重新选择基站进行连接；在主动切换模式中，移动端在移动过程中，不断采样临近基站的信号强度，并选择信号强度高的基站进行切换连接，始终保持较好的无线信号质量。

优选的，在所述的被动切换模式时，评价最优基站的因素包括信号强度、地理位置以及负荷量。

在移动终端移出当前连接基站的信号覆盖区域外时，通过被动切换模式选择新的基站进行连接，连接之间应检测基站的信号强度，若信号强度在设定的范围内的基站有多个，称为有效基站群，那么需要从信号强度、地理位置以及负荷量这三个方面对各基站进行评价；首先选择信号信号强度在设定的范围内的有效基站，根据地理位置在有效基站中选取临近基站，然后在临近基站中选择负荷量小的基站进行连接。

优选的，所述的主动切换模式中，存在以下两种主动切换方式：

切换后基站的信号强度至少比当前基站的信号强度大10db；

若当前基站的信号强度小于设定值，选择搜索到的信号强度较高的基站进行连接。

若当前基站的信号强度过弱(小于低端设定值)，选择搜索到的信号强度较高但不过高(高于高端设定值)的基站进行连接；若当前基站的信号强度过高，则选择搜索到的信号强度较高但不过高的基站进行连接。信号强度过弱，信噪比太低会产生较大误码，传输的有效带宽只能调低，当信号强度低于移动终端的灵敏度，说明移动终端处于盲区或者信号覆盖区域之外，传输的有效带宽为零；随着信号强度变高，信噪比变好，误码低，传输的有效带宽也可以调高；信号强度过高，移动终端的信号接收系统产生饱和现象，信噪比反而降低，会产生较大误码，传输的有效带宽只能调低甚至降为零。所以，对信号强度设置低端设定值(比如-80dbm)，和高端设定值(比如-20dbm)有助于让移动终端信噪比处于良好状态，保持较好的有效带宽。

第一种切换方式：若存在有效基站的信号强度大于当前连接基站信号强度的10db，连接后的信号质量明显好于当前连接的基站，则可进行主动切换。第二切换方式：若当前基站的信号强度过弱或过强，会影响数据传输的质量，也可以选择主动切换至信号强度较高的基站。上述两种切换方式，均优先考虑基站的信号强度。

优选的，若搜索到多个待切换的基站，根据每个基站的负荷量进行继续筛选；

优选的，根据每个基站的地理位置，从所搜索到的基站中筛选出与移动端位置临近的基站。

搜索到信号强度较高的基站后，根据地理位置，优先选择临近的基站进行连接，一般选择距离移动端Y米(Y值可设定)以内的基站，以保证通信质量，更进一步的，结合临近基站的负荷量，选择负荷量最少的临近基站连接，使所要连接的临近基站的负荷量不超过Z(Z值可设定)。

优选的，基站切换时采用先连后断的方式，即先与信号强度好的基站连接，再切断与当前基站的连接，并要求切换时间小于0.1s。

优选的，在所述的主动切换模式中，连续多次采集基站的信号强度取平均值；进一步优选的，至少每间隔1S评价各基站的信号强度，每次评价时至少连续采集三次信号强度。

进行主动切换时，每间隔一段时间对各基站的信号强度进行采样，每次采样时至少连续采集三次，取信号强度的平均值来评价基站的信号强度，但是若某一基站的一个采集数据与平均值差异较大，表示该基站的信号不稳定，应予以排除，以保证所要连接的基站信号质量稳定。

本发明还提供了一种远程操控移动通信系统，包括：

无线通信模块，用于移动端与基站进行数据收发；

搜索模块，用于搜索移动端所处实时位置对应的基站；

信号比较模块，用于判断各基站的信号强度；

定位模块，用于确定移动端和各基站的地理位置；

负荷探测模块，用于确定基站的负荷量；

切换模块，用于控制无线通信模块进行基站切换。

本发明中，无线通信模块用于移动端与基站的通信连接，搜索模块用于搜索基站，通过定位模块来确定与移动端位置临近的基站群，由信号比较模块来评价各基站的信号强度，进一步可利用负荷探测模块确认各基站的负荷量，来选择最优的基站进行主动切换或被动切换。

本发明把基站部署到作业场所的不同地点，把移动终端部署到移动装备上，这样，移动装备上的操控信息，包括活动图像信息，都可以通过基站经支撑网络(通常是有线网络)连接到远程操控中心，移动装备没有物理通信线连接着，可以自由移动，比有线连接提高安全性和效率；由于有多个基站，而且移动终端可以与一个基站建立无线通信连接并且能够快速切换到与另一个基站建立无线通信连接，这样能够保证移动装备在移动中通信不中断，并且每个基站服务的移动终端数目有限，从而，克服了有线通信带来许多不便之处，又能满足高带宽高可靠的信息传输要求。

同时，让移动终端跟据接收到的不同基站发送的无线信号质量、自身所处的地理位置特征以及不同基站已经连接的移动终端数目来选择和更改连接一个基站，是让移动终端尽量能够与恰当的基站进行连接，最大限度满足高带宽高可靠的信息传输要求。

附图说明

图1为实施例1中远程操控移动通信系统的结构示意图；

图2为实施例2中远程操控移动通信系统的结构示意图；

图3为实施例3中一种用于远程操控的移动终端的结构示意图；

图4为实施例4中一种用于远程操控的移动终端的结构示意图；

图5为实施例5中远程操控移动通信系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的远程操控移动通信系统，移动终端1跟据接收到的不同基站发送的无线信号质量来选择连接一个基站2，基站2通过可靠的有线或无线信道连接到支撑网络3，支撑网络3连接到操控中心4。

被动切换模式：移动终端1移出当前连接的基站2覆盖区域，根据自身所处的地理位置，选择连接另一个基站2。

进一步的，移动终端1能够跟据接收到的不同基站发送的无线信号质量、自身所处的地理位置特征选择和更改连接基站2。

再进一步的，移动终端1能够跟据接收到的不同基站发送的无线信号质量、自身所处的地理位置特征以及不同基站2负荷轻重来选择和更改连接一个基站2。

实施例2

如图1所示的远程操控移动通信系统，采用具有车地通信快速切换功能的无线接入点(简称AP)，其中固定AP21配置成瘦(Fit)模式，移动AP11配置成胖(Fat)模式，跟据接收到的不同固定AP21发送的无线信号质量来选择连接一个固定AP21，固定AP21通过可靠的有线或无线信道连接到支撑网络3，支撑网络3连接到操控中心4。

例如型号为(但不限于)AP8130D无线接入点产品具有所述的车地通信快速切换功能，通过适当的配置可以用作为固定AP21和移动AP11。

被动切换模式：移动AP11能够跟据自身所处的地理位置特征来选择连接一个固定AP21。

进一步的，移动AP11能够跟据接收到的不同固定AP21发送的无线信号质量、自身所处的地理位置特征选择和更改连接一个固定AP21。

再进一步的，移动AP11能够跟据接收到的不同基站发送的无线信号质量、自身所处的地理位置特征以及不同固定AP21负荷轻重来选择和更改连接一个固定AP21。

实施例3

如图3所示，一种用于远程操控的移动终端，包含第一天线模块31、无线模块32、控制与转发模块33、有线模块34，第一天线模块31与无线模块32连接，无线模块32与控制与转发模块33连接，控制与转发模块33与有线模块34连接；其中控制与转发模块33控制无线信号的连接以及在无线模块32和有线模块34之间转发数据；无线模块32通过第一天线模块31以无线方式连接基站，控制与转发模块33可以控制连接不同基站，控制与转发模块3能够跟据接收到的不同基站发送的无线信号质量、自身所处的地理位置特征以及不同基站负荷轻重来选择和更改连接一个基站。移动装备通过连接到有线模块34连接到移动终端，移动终端以无线方式连接到合适的基站，基站通过有线网络连接远程操控中心，从而实现远程操控中心与移动装备的宽带信息交互。

远程操控的移动终端通过主动切换选择基站，包含如下步骤：

步骤A:移动端在移动过程中实时搜索并检测基站的信号强度，找出信号强度在设定的范围内的基站(可能有多个)，这个基站群称为有效基站群；

步骤B：在有效基站群中，根据基站地理位置信息或基站的识别符找出临近基站(可能有多个)，这些临近基站的负载量没有超标，称为临近基站群；

步骤C：如果所述的移动终端没有连接任何基站，连接临近基站群中信号强度最强的基站；

步骤D：如果所述的移动终端所连接的基站不属于有效基站群，连接临近基站群中信号强度最强的基站；

步骤E：如果所述的移动终端所连接的基站属于有效基站群，如果连接的时间超过设定值并且所连接的基站的信号强度与临近基站群中最强的信号强度相比小于某个设定值时，更改连接到临近基站群中那个信号强度最强的基站。

实施例4

如图4所示，一种用于远程操控的移动终端，由带无线和有线网卡的电脑为基础构成，包含第二天线模块41、网卡模块42、中央处理模块43、有线网卡模块44，第二天线模块41与网卡模块42连接，网卡模块42与中央处理模块43连接，中央处理模块43与有线网卡模块44连接；其中中央处理模块43控制无线信号的连接以及在网卡模块42和有线网卡模块44之间转发数据；网卡模块42通过第二天线模块41以无线方式连接基站，中央处理模块43可以控制连接不同基站，中央处理模块43能够跟据接收到的不同基站发送的无线信号质量、自身所处的地理位置特征以及不同基站负荷轻重来选择和更改连接一个基站。移动装备通过连接到有线网卡模块44连接到移动终端，移动终端以无线方式连接到合适的基站，基站通过有线网络连接远程操控中心，从而实现远程操控中心与移动装备的宽带信息交互。

远程操控的移动终端通过主动切换选择基站，包含如下步骤：

步骤A:移动终端实时搜索并检测基站的信号强度，找出信号强度在设定的范围内并且负载在设定范围内的基站(可能有多个)，这个基站群称为有效基站群；

步骤B：在有效基站群中，根据基站地理位置信息或基站的识别符找出临近基站(可能有多个)，这些临近基站的负载量没有超标，称为临近基站群；

步骤C：如果所述的移动终端没有连接任何基站，连接临近基站群中信号强度最强的基站；

步骤D：如果所述的移动终端所连接的基站不属于有效基站群，连接临近基站群中信号强度最强的基站；

步骤E：如果所述的移动终端所连接的基站属于有效基站群，如果连接的时间超过设定值并且所连接的基站的信号强度与临近基站群中最强的信号强度相比小于某个设定值时，更改连接到临近基站群中那个信号强度最强的基站。

实施例5

一种远程操控移动通信系统，包括：

无线通信模块51，用于移动端与基站进行数据收发；

搜索模块53，用于搜索移动端所处实时位置对应的基站；

信号比较模块54，用于判断各基站的信号强度；

定位模块55，用于确定移动端和各基站的地理位置；

负荷探测模块56，用于确定基站的负荷量；

切换模块52，用于控制无线通信模块进行基站切换。

本实施例中，无线通信模块51用于移动端与基站的通信连接，搜索模块53用于搜索基站，通过定位模块55来确定与移动端位置临近的基站群，由信号比较模块54来评价各基站的信号强度，进一步可利用负荷探测模块56确认各基站的负荷量，来选择最优的基站进行主动切换或被动切换。

Claims (10)

1.一种远程操控移动通信方法，其特征在于，包括主动切换模式和被动切换模式；

所述的被动切换模式，移动端移出当前所连接基站的信号覆盖区域外时，搜索信号覆盖移动端实时位置的基站，并选择其中一个最优基站进行连接；

所述的主动切换模式，移动端在移动过程中，不断搜索信号覆盖移动端实时位置的基站，若所搜索到的基站信号强度高于当前连接的基站信号强度，则选择信号强度高的基站进行切换。

2.如权利要求1所述的远程操控移动通信方法，其特征在于，在所述的被动切换模式时，评价最优基站的因素包括信号强度、地理位置以及负荷量。

3.如权利要求1所述的远程操控移动通信方法，其特征在于，所述的主动切换模式中，切换后基站的信号强度至少比当前基站的信号强度大10db。

4.如权利要求1所述的远程操控移动通信方法，其特征在于，所述的主动切换模式中，若当前基站的信号强度小于设定值，选择搜索到的信号强度较高的基站进行连接。

5.如权利要求3和4所述的远程操控移动通信方法，其特征在于，若搜索到多个待切换的基站，根据每个基站的负荷量进行继续筛选。

6.如权利要求3和4所述的远程操控移动通信方法，其特征在于，根据每个基站的地理位置，从所搜索到的基站中筛选出与移动端位置临近的基站。

7.如权利要求1所述的远程操控移动通信方法，其特征在于，基站切换时采用先连后断的方式。

8.如权利要求1所述的远程操控移动通信方法，其特征在于，在所述的主动切换模式中，连续多次采集基站的信号强度取平均值。

9.如权利要求8所述的远程操控移动通信方法，其特征在于，至少每间隔1S评价各基站的信号强度，每次评价时至少连续采集三次信号强度。

10.一种远程操控移动通信系统，其特征在于，包括：

无线通信模块，用于移动端与基站进行数据收发；

搜索模块，用于搜索移动端所处实时位置对应的基站；

信号比较模块，用于判断各基站的信号强度；

定位模块，用于确定移动端和各基站的地理位置；

负荷探测模块，用于确定基站的负荷量；

切换模块，用于控制无线通信模块进行基站切换。