CN105430697B - 预测信道切换时间的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预测信道切换时间的方法及装置，其中，该方法包括：接收服务端发送的服务公告帧和N个时间公告帧；在接收到用户确认邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息；根据信道切换的周期、信道切换延迟时间信息、所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息。因此，本发明实施例提供的预测信道切换时间的方法及装置，能够精准预测信道切换时间，从而保证了服务端与接收端之间的信道切换时切换时机一致，有效的降低网络的资源消耗和延迟所引起的不确定性，提高了数据传输的通信效率。

Description

预测信道切换时间的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种预测信道切换时间的方法及装置。
背景技术
随着全球汽车保有量的大幅度上升、交通安全事故频发以及道路拥堵问题与日俱增，因此汽车厂商、交管部门、科研院所、科技公司都在努力的探索如何提升交通顺畅、降低交通事故的方案。车间通信技术是近几年日渐成熟的技术，它可以通过专用短距离通信协议，将车辆间的运行状态相互告之，并以此来预测潜在的危险以及车辆周边的交通状况。因此在车联网内的通信成功率是关键，通信成功率有和通信信道间的时间同步性有巨大的关联，所以在车间网络中，通信信道的时间同步性是重中之重。
目前车间网络存在信道分配的问题，在美国，联邦通信委员会为车间网络分配了75Mhz的频谱资源，划分成7个信道，其中1个为CCH，控制信道，用于交互车间的安全相关信息，其余6个SCH，服务信道，用于车与基础交通设置交互周边路况信息，因此在单射频模块的条件下，存在信道切换的情况。美国标准IEEE1609.4规定，每50毫秒进行一次控制信道、服务信道的切换，用以保证安装单射频模块的车辆既可以接收安全类消息，也同时可以接收周边道路信息。但在信道切换时，需要保证通信范围内的所有节点的切换时机是相同的，否则会导致节点间信道的错位，严重影响通信效率。
相关技术中车间网络中时间同步的方案主要有三类，基于发送者的时间同步机制、基于发送者、接收者的时间同步机制和基于接收者、接收者的时间同步机制。由于基于发送者、接收者的同步机制需要经历网络发现阶段和网络同步2个阶段，并且每个阶段都需要进行双向的数据交互，造成带宽的资源占用；基于接收者、接收者的时间同步机制由于存在不确定性的分组传输延迟，对信道切换这种要求时间同步精度高的场景并不适用。然而，基于发送者的时间同步机制，基准点一般为路边单元，采用广播的机制，将时间同步信息传递给其它节点，降低了交换信息量、节省了传输带宽。
相关技术中，发送者的时间同步机制的经典算法是FTSP(Flooding TimeSynchronization Protocol，洪泛时钟同步协议)，FTSP具有根节点只需要发送一个广播消息，发送节点通过泛洪机制就可以使它的邻居节点达到时间同步的特点，并且该算法可以对时钟漂移和时钟偏移的问题进行线性回归估计。然而，上述算法并不适合应用在车间网络中，这主要是因为车间网络的带宽有限，节点快速的接入、离开的特点，如果使用泛洪机制会带来网络风暴，耗尽网络资源的特性，以及频繁的计算根节点与叶子节点的维护表，带来巨大的系统开销。
目前，在车间网络中，信道切换的同步方法基本流程如下，服务提供者向服务接收者发起邀请，接收者如果对此信道上的服务感兴趣，就会执行该服务信道的切换。这种通用的做法只会在流程上满足信道切换的需求，但实际上由于接收节点的信道切换的时间不确定性20至30毫秒，以及服务信道与控制信道的保持时间很短50毫秒，因此真正的可用信道传输率只有50％左右，大大的降低了通信效率。
综上所述，在车间网络中信道切换时，如何在时间同步的基础上加入精准预测信道切换时间是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种预测信道切换时间的方法，该方法能够精准预测信道切换时间，从而保证了服务端与接收端之间的信道切换时切换时机一致，有效的降低网络的资源消耗和延迟所引起的不确定性，提高了数据传输的通信效率。
本发明的另一个目的在于提出一种预测信道切换时间的装置。
为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种预测信道切换时间的方法，包括以下步骤：接收服务端发送的服务公告帧和N个时间公告帧，其中，所述服务公告帧中包含邀请信息，第i个时间公告帧中包含信道切换延迟时间信息和所述服务端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，其中，N为正整数，且N由信道切换的周期和传输所述服务公告帧所消耗的时间确定，其中，1≤i≤N；在接收到用户确认所述邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息；根据所述信道切换的周期、所述信道切换延迟时间信息、所接收到的所述服务端的信道切换时间点信息和所获取到的所述接收端的信道切换时间点信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，其中，K大于N。
根据本发明实施例的预测信道切换时间的方法，首先接收服务端发送的服务公告帧和N个时间公告帧，而后在接收到用户确认邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，最后根据信道切换的周期、信道切换延迟时间信息、所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息。因此，该方法能够精准预测信道切换时间，从而保证了服务端与接收端之间的信道切换时切换时机一致，有效的降低网络的资源消耗和延迟所引起的不确定性，提高了数据传输的通信效率。
另外，根据本发明上述预测信道切换时间的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一个实施例中，在所述根据所述信道切换的周期、所述信道切换延迟时间信息、所接收到的所述服务端的信道切换时间点信息和所获取到的所述接收端的信道切换时间点信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息之后，还包括：在所述第K个信道切换周期时，控制所述接收端根据所预测的信道切换时间点信息执行信道切换，以实现所述接收端和所述服务端的信道的时间同步。
在本发明的一个实施例中，基于信道切换时间同步算法，根据所述信道切换的周期、所述信道切换延迟时间信息、所接收到的所述服务端的信道切换时间点信息和所获取到的所述接收端的信道切换时间点信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，包括：基于最小二乘算法，根据所接收到的所述服务端的信道切换时间点信息和所获取到的所述接收端的信道切换时间点信息计算所述接收端和所述服务端之间的线性斜率α和截距β；根据所述线性斜率α、所述截距β、所述信道切换的周期、所述服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息和所述信道切换延迟时间信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息。
在本发明的一个实施例中，通过以下公式计算所述线性斜率α，
其中，Tsi为所述服务端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，Tri为所述接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，为Tsi的算术平均值，为Tri的算术平均值，
其中，通过以下公式计算所述截距β，
其中，根据所述线性斜率α、所述截距β、所述信道切换的周期、所述服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息和所述信道切换延迟时间信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息的公式为：
Tr(K)＝α(Ts(N)+(K-N)*100)+β+Tsd
其中，T为所述信切的周期，Tr(K)为所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，Tr(K)为所述服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息,Tsd为所述信道切换延迟时间信息。
在本发明的一个实施例中，所述信道切换的周期为100ms，所述服务端与所述接收端处于车间网络中。
为实现上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种预测信道切换时间的装置，包括：接收模块，用于接收服务端发送的服务公告帧和N个时间公告帧，其中，所述服务公告帧中包含邀请信息，第i个时间公告帧中包含信道切换延迟时间信息和所述服务端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，其中，N为正整数，且N由信道切换的周期和传输所述服务公告帧所消耗的时间确定，其中，1≤i≤N；获取模块，用于在接收到用户确认所述邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息；预测模块，用于根据所述信道切换的周期、所述信道切换延迟时间信息、所接收到的所述服务端的信道切换时间点信息和所获取到的所述接收端的信道切换时间点信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，其中，K大于N。
根据本发明实施例的预测信道切换时间的装置，首先通过接收模块接收服务端发送的服务公告帧和N个时间公告帧，而后通过获取模块在接收到用户确认邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，最后预测模块根据信道切换的周期、信道切换延迟时间信息、所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息。因此，该装置能够精准预测信道切换时间，从而保证了服务端与接收端之间的信道切换时切换时机一致，有效的降低网络的资源消耗和延迟所引起的不确定性，提高了数据传输的通信效率。
上述预测信道切换时间的装置还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一个实施例中，所述预测模块，还用于：在所述第K个信道切换周期时，控制所述接收端根据所预测的信道切换时间点信息执行信道切换，以实现所述接收端和所述服务端的信道的时间同步。
在本发明的一个实施例中，基于信道切换时间同步算法，所述预测模块，还用于：基于最小二乘算法，根据所接收到的所述服务端的信道切换时间点信息和所获取到的所述接收端的信道切换时间点信息计算所述接收端和所述服务端之间的线性斜率α和截距β；根据所述线性斜率α、所述截距β、所述信道切换的周期、所述服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息和所述信道切换延迟时间信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息。
在本发明的一个实施例中，通过以下公式计算所述线性斜率α，
其中，Tsi为所述服务端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，Tri为所述接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，为Tsi的算术平均值，为Tri的算术平均值，
其中，通过以下公式计算所述截距β，
其中，根据所述线性斜率α、所述截距β、所述信道切换的周期、所述服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息和所述信道切换延迟时间信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息的公式为：
Tr(K)＝α(Ts(N)+(K-N)*100)+β+Tsd
其中，T为所述信切的周期，Tr(K)为所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，Tr(K)为所述服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息,Tsd为所述信道切换延迟时间信息。
在本发明的一个实施例中，所述信道切换的周期为100ms，所述服务端与所述接收端处于车间网络中。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的预测信道切换时间的方法的流程图。
图2是通用的信道切换的示意图。
图3是改进后的信道切换的示意图。
图4是根据本发明一个实施例的预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息的细化流程图。
图5是根据本发明一个具体实施例的预测信道切换时间的方法的流程图。
图6是根据本发明实施例的预测信道切换时间的方法的整体流程图。
图7是根据本发明一个实施例的预测信道切换时间的装置的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的预测信道切换时间的方法及装置。
图1是根据本发明一个实施例的预测信道切换时间的方法的流程图。
如图1所示，该预测信道切换时间的方法包括以下步骤：
S1，接收服务端发送的服务公告帧和N个时间公告帧。
其中，服务公告帧中包含邀请信息，第i个时间公告帧中包含信道切换延迟时间信息和服务端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，其中，N为正整数，且N由信道切换的周期和传输服务公告帧所消耗的时间确定，其中，1≤i≤N。
在本发明的一个实施例中，上述信道切换的周期为100ms，服务端与接收端处于车间网络中。
其中，上述服务端可以是路边单元，上述接收端可以是车辆。
其中，需要理解的是，上述路边单元可以用来向周边的车辆建立服务信道，并交互服务数据，并且上述路边单元可以是车间网络中的时间同步的根节点。其中，上述路边单元可以是多个。
例如，当正常行驶中的车辆进入车间网络的范围内时，车辆接收路边单元(服务端)发送的服务公告帧和时间公告帧，通常在车间网络中，由于服务公告帧的交互流程比较复杂，需要多次握手才能完成，耗费时间基本在1秒钟以上，在1秒钟的时间内，由于车间网络的信道切换周期为100ms，因此，该车辆可以接收到8-10个时间公告帧。
其中，需要理解的是，该实施例中所说邀请信息可以是邀请车辆加入服务的信息，其中，该服务可包括车辆预警距离提醒服务、交通状态提醒服务器和行驶状态提醒服务等。
S2，在接收到用户确认邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息。
具体地，当接收端接收到用户确认邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息。
例如，用户确认邀请信息的确认指令后，车辆(接收端)将分别获取车辆(接收端)在第1至第N个信道切换周期的信道切换时间点信息。
其中，需要理解的是，当车辆(接收端)接收到路边单元(服务端)发送的1个时间公告帧时，获取车辆(接收端)在第1个信道切换周期的信道切换时间点信息；当车辆(接收端)接收到路边单元(服务端)发送的2个时间公告帧时，获取车辆(接收端)在第2个信道切换周期的信道切换时间点信息；依次类推，直至获取到车辆(接收端)在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息。
S3，根据信道切换的周期、信道切换延迟时间信息、所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，其中，K大于N。
具体地，服务端将获取的接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，发送至接收端，而后接收端根据信道切换的周期、信道切换延迟时间信息、所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，其中，K大于N。
在本发明的一个实施例中，如图2和3所示，在通用的信道切换的流程中增加了路基侧广播的信道切换的时间同步公告帧序列，接收端在收到这些帧对后，通过信道切换时间同步算法推算(例如基于最小二乘法的线性回归预测信道切换时间算法)出在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，而后在K周期时刻进行车辆节点的信道切换。
其中，需要理解是的，该实施例中所说路基侧广播可以是路边单元(服务端)周期性的广播。
其中，需要理解是的，只有在服务端的通信范围内的接收端才能接收到服务端发送的服务公告帧和时间公告帧，且服务端是基于单跳广播发送上述服务公告帧和时间公告帧的，因此，在预测信道切换时间的过程中，可不考虑可将各节点的中断处理延迟和无线传输延迟，从而可以降低延迟的不确定性。
在本发明的实施例中，上述FTSP算法的簇头可以设定为路边单元(服务端)。
在本发明的一个实施例中，如图4所示，基于信道切换时间同步算法，根据信道切换的周期、信道切换延迟时间信息、所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息的具体过程可包括：
S31，基于最小二乘算法，根据所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息计算接收端和服务端之间的线性斜率α和截距β。
S32，根据线性斜率α、截距β、信道切换的周期、服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息和信道切换延迟时间信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息。
其中，在本发明的一个实施例中，通过下述公式(1)计算线性斜率α，
其中，Tsi为服务端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，Tri为接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，为Tsi的算术平均值，为Tri的算术平均值，
其中，通过下述公式(2)计算截距β，
其中，根据线性斜率α、截距β、信道切换的周期、服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息和信道切换延迟时间信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息的公式(3)为：
Tr(K)＝α(Ts(N)+(K-N)*100)+β+Tsd (3)
其中，T为信切的周期，Tr(K)为接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，Tr(K)为服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息,Tsd为信道切换延迟时间信息。
进一步地，在本发明的一个实施例中，如图5所示，在根据信道切换的周期、信道切换延迟时间信息、所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息之后，该方法还可以包括：
S4，在第K个信道切换周期时，控制接收端根据所预测的信道切换时间点信息执行信道切换，以实现接收端和服务端的信道的时间同步。
例如，当车辆(接收端)得到在第K个信道切换周期时，控制车辆(接收端)根据所预测的信道切换时间点信息执行信道切换，以实现车辆(接收端)和路边单元(服务端)的信道的时间同步。
根据本发明实施例的预测信道切换时间的方法，首先接收服务端发送的服务公告帧和N个时间公告帧，而后在接收到用户确认邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，最后根据信道切换的周期、信道切换延迟时间信息、所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息。由此，准确了接收端的预测信道切换时间，从而保证了服务端与接收端之间的信道切换时切换时机一致，有效的降低网络的资源消耗和延迟所引起的不确定性，提高了数据传输的通信效率。
通常整个车间网络由多个车间子网络组成，每个车间子网络都有一个簇首(服务端)，在监控车辆驶入簇首的可通信范围后，该车辆可同时收到簇首广播的服务公告帧和时间公告帧，由于服务公告帧的交互流程比较复杂，需要多次握手才能完成，耗费时间基本在1秒钟以上，在1秒钟的时间内，由于车间网络的信道切换周期为100ms，因此，该车辆可以接收到8-10个时间公告帧，又由于各个车辆的时钟漂移是一定的，所以，车辆的信道切换时间与簇首的信道切换时间偏差是线性的，通过最小二乘法的线性回归来预测车辆的信道切换时间。
下面结合图6对预测信道切换时间的过程进行介绍，如图6所示，该预测信道切换时间的方法的整体流程包括以下步骤：
S101，确定子网络的簇首。
S102，子网络簇首采集周期性采集信道切换时的时间点。
S103，将信道切换的时间点以及信道切换延迟组入时间公告帧。
S104，周期性的广播时间公告帧。
S105，周期性的接收到服务提供者的时间公告帧并保存。
S106，与簇首交互判断是否需要进行信道切换，如果是，则执行步骤S107，如果否，则返回步骤S105。
S107，基于最小二乘法的线性回归算法预估下一刻切换信道时间偏差。
S108，加入本节点的信道切换延迟信道切换。
S109，执行信道切换操作并接收服务数据。
其中，上述子网络为车间网络的子网络，即车间子网络。
根据本发明实施例的预测信道切换时间的方法，首先接收服务端发送的服务公告帧和N个时间公告帧，而后在接收到用户确认邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，最后根据信道切换的周期、信道切换延迟时间信息、所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息。因此，该方法能够精准预测信道切换时间，从而保证了服务端与接收端之间的信道切换时切换时机一致，有效的降低网络的资源消耗和延迟所引起的不确定性，提高了数据传输的通信效率。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种预测信道切换时间的装置。
图7是根据本发明一个实施例的预测信道切换时间的装置的方框示意图。
如图7所示，该预测信道切换时间的装置包括接收模块100、获取模块200和预测模块300。
具体地，接收模块100用于接收服务端发送的服务公告帧和N个时间公告帧，其中，服务公告帧中包含邀请信息，第i个时间公告帧中包含信道切换延迟时间信息和服务端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，其中，N为正整数，且N由信道切换的周期和传输服务公告帧所消耗的时间确定，其中，1≤i≤N。
在本发明的一个实施例中，上述信道切换的周期为100ms，服务端与接收端处于车间网络中。
其中，上述服务端可以是路边单元，上述接收端可以是车辆。
其中，需要理解的是，上述路边单元可以用来向周边的车辆建立服务信道，并交互服务数据，并且上述路边单元可以是车间网络中的时间同步的根节点。其中，上述路边单元可以是多个。
例如，当正常行驶中的车辆进入车间网络的范围内时，车辆通过接收模块100接收路边单元(服务端)发送的服务公告帧和时间公告帧，通常在车间网络中，由于服务公告帧的交互流程比较复杂，需要多次握手才能完成，耗费时间基本在1秒钟以上，在1秒钟的时间内，由于车间网络的信道切换周期为100ms，因此，该车辆可以接收到8-10个时间公告帧。
其中，需要理解的是，该实施例中所说邀请信息可以是邀请车辆加入服务的信息，其中，该服务可包括车辆预警距离提醒服务、交通状态提醒服务器和行驶状态提醒服务等。
获取模块200用于在接收到用户确认邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息。
具体地，当接收端接收到用户确认邀请信息的确认指令之后，获取模块200分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息。
例如，用户确认邀请信息的确认指令后，获取模块200将，分别获取车辆(接收端)在第1至第N个信道切换周期的信道切换时间点信息。
其中，需要理解的是，当车辆(接收端)接收到路边单元(服务端)发送的1个时间公告帧时，获取模块200获取车辆(接收端)在第1个信道切换周期的信道切换时间点信息；当车辆(接收端)接收到路边单元(服务端)发送的2个时间公告帧时，获取模块200获取车辆(接收端)在第2个信道切换周期的信道切换时间点信息；依次类推，直至获取模块200获取到车辆(接收端)在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息。
预测模块300用于根据信道切换的周期、信道切换延迟时间信息、所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，其中，K大于N。
在本发明的实施例中，如图2和3所示，在通用的信道切换的流程中增加了路基侧广播的信道切换的时间同步公告帧序列，接收端在收到这些帧对后，通过信道切换时间同步算法推算(例如基于最小二乘法的线性回归预测信道切换时间算法)出在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，而后在K周期时刻进行车辆节点的信道切换。
其中，需要理解是的，该实施例中所说路基侧广播可以是路边单元(服务端)周期性的广播。
其中，需要理解是的，只有在服务端的通信范围内的接收端才能接收到服务端发送的服务公告帧和时间公告帧，且服务端是基于单跳广播发送上述服务公告帧和时间公告帧的，因此，在预测信道切换时间的过程中，可不考虑可将各节点的中断处理延迟和无线传输延迟，从而可以降低延迟的不确定性。
在本发明的实施例中，上述FTSP算法的簇头可以设定为路边单元(服务端)。
在本发明的一个实施例中，基于信道切换时间同步算法，预测模块300，还用于基于最小二乘算法，根据所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息计算接收端和服务端之间的线性斜率α和截距β；根据线性斜率α、截距β、信道切换的周期、服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息和信道切换延迟时间信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息。
其中，在本发明的一个实施例中，通过下述公式(1)计算线性斜率α，
其中，Tsi为服务端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，Tri为接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，为Tsi的算术平均值，为Tri的算术平均值，
其中，通过下述公式(2)计算截距β，
其中，根据线性斜率α、截距β、信道切换的周期、服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息和信道切换延迟时间信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息的公式(3)为：
Tr(K)＝α(Ts(N)+(K-N)*100)+β+Tsd (3)
其中，T为信切的周期，Tr(K)为接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，Tr(K)为服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息,Tsd为信道切换延迟时间信息。
进一步地，在本发明的实施例中，预测模块300，还用于在第K个信道切换周期时，控制接收端根据所预测的信道切换时间点信息执行信道切换，以实现接收端和服务端的信道的时间同步。
例如，当车辆(接收端)得到在第K个信道切换周期时，预测模块300控制车辆(接收端)根据所预测的信道切换时间点信息执行信道切换，以实现车辆(接收端)和路边单元(服务端)的信道的时间同步。
根据本发明实施例的预测信道切换时间的装置，首先通过接收模块接收服务端发送的服务公告帧和N个时间公告帧，而后通过获取模块在接收到用户确认邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，最后预测模块根据信道切换的周期、信道切换延迟时间信息、所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息。由此，准确了接收端的预测信道切换时间，从而保证了服务端与接收端之间的信道切换时切换时机一致，有效的降低网络的资源消耗和延迟所引起的不确定性，提高了数据传输的通信效率。
通常整个车间网络由多个车间子网络组成，每个车间子网络都有一个簇首(服务端)，在监控车辆驶入簇首的可通信范围后，该车辆可同时收到簇首广播的服务公告帧和时间公告帧，由于服务公告帧的交互流程比较复杂，需要多次握手才能完成，耗费时间基本在1秒钟以上，在1秒钟的时间内，由于车间网络的信道切换周期为100ms，因此，该车辆可以接收到8-10个时间公告帧，又由于各个车辆的时钟漂移是一定的，所以，车辆的信道切换时间与簇首的信道切换时间偏差是线性的，通过最小二乘法的线性回归来预测车辆的信道切换时间。
需要说明的是，前述对预测信道切换时间的方法实施例的解释说明也适用于该实施例的预测信道切换时间的装置，此处不再赘述。
根据本发明实施例的预测信道切换时间的装置，首先通过接收模块接收服务端发送的服务公告帧和N个时间公告帧，而后通过获取模块在接收到用户确认邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，最后预测模块根据信道切换的周期、信道切换延迟时间信息、所接收到的服务端的信道切换时间点信息和所获取到的接收端的信道切换时间点信息预测接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息。因此，该装置能够精准预测信道切换时间，从而保证了服务端与接收端之间的信道切换时切换时机一致，有效的降低网络的资源消耗和延迟所引起的不确定性，提高了数据传输的通信效率。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种预测信道切换时间的方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收服务端发送的服务公告帧和N个时间公告帧，其中，所述服务公告帧中包含邀请信息，第i个时间公告帧中包含信道切换延迟时间信息和所述服务端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，其中，N为正整数，且N由信道切换的周期和传输所述服务公告帧所消耗的时间确定，其中，1≤i≤N；
在接收到用户确认所述邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息；
根据所述信道切换的周期、所述信道切换延迟时间信息、所接收到的所述服务端的信道切换时间点信息和所获取到的所述接收端的信道切换时间点信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，其中，K大于N；
其中，根据所述信道切换的周期、所述信道切换延迟时间信息、所接收到的所述服务端的信道切换时间点信息和所获取到的所述接收端的信道切换时间点信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，包括：
基于最小二乘算法，根据所接收到的所述服务端的信道切换时间点信息和所获取到的所述接收端的信道切换时间点信息计算所述接收端和所述服务端之间的线性斜率α和截距β；
根据所述线性斜率α、所述截距β、所述信道切换的周期、所述服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息和所述信道切换延迟时间信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息。
2.如权利要求1所述的预测信道切换时间的方法，其特征在于，在所述根据所述信道切换的周期、所述信道切换延迟时间信息、所接收到的所述服务端的信道切换时间点信息和所获取到的所述接收端的信道切换时间点信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息之后，还包括：
在所述第K个信道切换周期时，控制所述接收端根据所预测的信道切换时间点信息执行信道切换，以实现所述接收端和所述服务端的信道的时间同步。
3.如权利要求1所述的预测信道切换时间的方法，其特征在于，通过以下公式计算所述线性斜率α，
其中，Tsi为所述服务端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，Tri为所述接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，为Tsi的算术平均值，为Tri的算术平均值，
其中，通过以下公式计算所述截距β，
其中，根据所述线性斜率α、所述截距β、所述信道切换的周期、所述服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息和所述信道切换延迟时间信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息的公式为：
Tr(K)＝α(Ts(N)+(K-N)*100)+β+Tsd
其中，Tr(K)为所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，Tr(K)为所述服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息,Tsd为所述信道切换延迟时间信息。
4.如权利要求1-3任一项所述的预测信道切换时间的方法，其特征在于，所述信道切换的周期为100ms，所述服务端与所述接收端处于车间网络中。
5.一种预测信道切换时间的装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收服务端发送的服务公告帧和N个时间公告帧，其中，所述服务公告帧中包含邀请信息，第i个时间公告帧中包含信道切换延迟时间信息和所述服务端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，其中，N为正整数，且N由信道切换的周期和传输所述服务公告帧所消耗的时间确定，其中，1≤i≤N；
获取模块，用于在接收到用户确认所述邀请信息的确认指令之后，分别获取接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息；
预测模块，用于根据所述信道切换的周期、所述信道切换延迟时间信息、所接收到的所述服务端的信道切换时间点信息和所获取到的所述接收端的信道切换时间点信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，其中，K大于N；
所述预测模块，还用于：
基于最小二乘算法，根据所接收到的所述服务端的信道切换时间点信息和所获取到的所述接收端的信道切换时间点信息计算所述接收端和所述服务端之间的线性斜率α和截距β；
根据所述线性斜率α、所述截距β、所述信道切换的周期、所述服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息和所述信道切换延迟时间信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息。
6.如权利要求5所述的预测信道切换时间的装置，其特征在于，所述预测模块，还用于：
在所述第K个信道切换周期时，控制所述接收端根据所预测的信道切换时间点信息执行信道切换，以实现所述接收端和所述服务端的信道的时间同步。
7.如权利要求5所述的预测信道切换时间的装置，其特征在于，通过以下公式计算所述线性斜率α，
其中，Tsi为所述服务端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，Tri为所述接收端在第i个信道切换周期的信道切换时间点信息，为Tsi的算术平均值，为Tri的算术平均值，
其中，通过以下公式计算所述截距β，
其中，根据所述线性斜率α、所述截距β、所述信道切换的周期、所述服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息和所述信道切换延迟时间信息预测所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息的公式为：
Tr(K)＝α(Ts(N)+(K-N)*100)+β+Tsd
其中，Tr(K)为所述接收端在第K个信道切换周期的信道切换时间点信息，Tr(K)为所述服务端在第N个信道切换周期的信道切换时间点信息,Tsd为所述信道切换延迟时间信息。
8.如权利要求5-7任一项所述的预测信道切换时间的装置，其特征在于，所述信道切换的周期为100ms，所述服务端与所述接收端处于车间网络中。
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