CN107820285A - 一种无线信道主动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无线信道主动控制方法，该方法用于轨道交通信号系统，车载设备DCS子系统的切换单元实时检测所在车辆当前使用信道的信道质量，并通过车载ATO子系统把信道质量信息实时传递到轨旁设备，使轨旁设备实现实时管理不同AP管辖区域内的信道质量情况；在列车执行越区切换时，所述的车载ATO子系统先向轨旁设备发送获取信道质量的请求消息；所述的轨旁设备在收到车载ATO子系统发出的请求消息后，向车载ATO子系统发送下一个AP区域的信道质量消息；车载ATO子系统根据收到消息中的信道质量情况选择一个最优的信道作为切换信道，以此告知车载设备DCS子系统实施切换。与现有技术相比，本发明具有准确性高、系统切换时间短和系统抗干扰能力强等优点。

Description

一种无线信道主动控制方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种无线信道主动控制方法。
背景技术
目前，主流的CBTC轨道信号系统已经是轨道交通系统中核心标配的信号系统。截止2015年末，国内地区总计26个城市开通城轨交通116条线路，运营线路总长度达3618公里。其中，地铁2658公里，占73.4％；其他制式城轨交通规模960公里，占比达26.6％。2015年度新增运营线路长度445公里，同比增加14％。绝大多数地铁线路使用CBTC轨道交通信号系，均采用基于802.11系列WiFi技术的CBTC。
2012年底南方某城市的地铁信号系统发生移动WiFi设备的干扰事件，严重影响了地铁运营秩序。由于CBTC系统所使用的802.11系列频段为ISM，属于公用频段，无法实现私有频率占用。对于如此规模既有地铁运营线路，从频率划分的角度解决问题有相当的障碍存在。同时，由于802.11系列技术本身并不是设计用于移动通信的技术制式，因此在系统越区切换上存在技术弱势，从而影响了整个系统的移动性。
当前系统的移动切换处理原则有如下三个阶段：扫描测量，阈值判断，动作切换。在这一过程中均占用系统有效资源，导致系统切换延时较大，在中低速情况下，由于车速本身较低，系统性能影响范围有限。当车速越来越高的条件下，切换所带来的性能影响显著加大(速度对于扫描测量有影响)。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无线信道主动控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种无线信道主动控制方法，该方法用于轨道交通信号系统，该轨道交通信号系统包括车载设备DCS子系统、车载ATO子系统和轨旁设备，所述的车载设备DCS子系统的切换单元实时检测所在车辆当前使用信道的信道质量，并通过车载ATO子系统把信道质量信息实时传递到轨旁设备，使轨旁设备实现实时管理不同AP管辖区域内的信道质量情况；
该方法包括以下步骤：
S1：在列车执行越区切换时，所述的车载ATO子系统先向轨旁设备发送获取信道质量的请求消息；
S2：所述的轨旁设备在收到车载ATO子系统发出的请求消息后，向车载ATO子系统发送下一个AP区域的信道质量消息；
S3：车载ATO子系统根据收到消息中的信道质量情况选择一个最优的信道作为切换信道，以此告知车载设备DCS子系统实施切换。
步骤S3中信道切换操作具体为：
S301：车载ATO子系统向车载设备DCS子系统发送切换请求消息；
S302：车载设备DCS子系统收到切换请求消息后启动动作切换；
S303：车载设备DCS子系统断开与当前信道的连接；
S304：车载设备DCS子系统建立与切换信道的连接，使用切换请求消息中提供的信道。
所述信道质量信息包括信噪比。
列车执行越区切换时间点为列车车头到达当前AP与下一个AP覆盖区域重叠处时。
该方法中ATO子系统向轨旁子系统发送的信道质量的消息格式为：ATO id+AP id+Channel id+Channel SNR；
ATO id：ATO的识别号；
AP id：当前所在的AP识别号；
Channel id：当前使用的信道识别号；
Channel SNR：当前使用的信道信噪比。
该方法中ATO子系统向轨旁子系统发送的获取信道质量请求的消息格式为：ATOChannel Request+ATO id+Current AP id+Next AP id；
ATO Channel Request：ATO信道请求；
ATO id：ATO的识别号；
Current AP id：当前所在的AP识别号；
Next AP id：将要切换到的AP识别号。
该方法中轨旁子系统向ATO子系统发送的信道质量的消息格式为：ZC id+AP id+Channel_1id+Channel_1SNR+Channel_n id+Channel_n SNR；
ZC id：ZC的识别号；
AP id：当前列车所在的AP识别号；
Channel_1id：信道1识别号；
Channel_1SNR：信道1的信噪比；
Channel_n id：信道n识别号；
Channel_n SNR：信道n的信噪比。
该方法中ATO子系统向DCS子系统发送的切换请求的消息格式为：ATO switchrequest+ATO id+ATO countdown+staMAC+apMAC+Channel id；
ATO switch request：请求切换命令，用于告知DCS子系统是否请求切换；
ATO id：用于告知DCS子系统ATO的识别号；
ATO countdown：基于当前控车曲线计算出的至重叠区域的时间预估；
staMAC：用于告知DCS子系统重叠区域目标AP的MAC地址；
apMAC：用于告知DCS子系统本车配置的车载设备的MAC地址；
Channel id：用于告知DCS子系统将要使用的信道id。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、无线信道切换由系统被动测量判断策略变为结合确定信息的主动执行策略，提高了准确性；
2、无线切换由原来的三个步骤变为一个步骤，降低系统切换时间，提升系统通信效率；
3、在线监测系统通信质量，主动控制切换目标信道，避免切入受扰的无线信道，通过差异性，提升系统抗干扰性，进行确保系统高可用性；
4、本方案对既有信号系统架构没有修改，确保现有系统的稳定性以及安全性，这一点对既有地铁运行线路CBTC系统有非常高的应用价值，对现有投资是极大的保护。
附图说明
图1为本发明一种无线信道主动控制方法的原型验证演示方案；
图2为ATO子系统向轨旁子系统发送的信道质量的消息格式；
图3为ATO子系统向轨旁子系统发送的信道质量请求的消息格式；
图4为轨旁子系统向ATO子系统发送的信道质量的消息格式；
图5为ATO子系统向DCS子系统发送的切换请求的消息格式；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
参考图1，说明了本方案在地铁信号系统中的实际场景，包含以下几个阶段：
阶段1、每辆列车在运行中实时向轨旁设备发送信道质量报告消息；
阶段2、轨旁设备维护所有信道质量情况，对于未收到过报告消息的信道，设置其质量情况为默认信噪比；
阶段3、列车1在切换区域触发切换流程为(其中各消息格式参考图2～5)：
步骤301、车载ATO子系统向轨旁设备发送信道质量请求消息；
步骤302、轨旁子系统收到该请求后向该车载ATO子系统发送信道质量消息；
步骤303、车载ATO子系统根据该消息判断选择出最优信道；
步骤304、车载ATO子系统向车载设备DCS子系统发送切换请求消息；
步骤305、车载设备DCS子系统收到切换请求消息后启动动作切换；
步骤306、车载设备DCS子系统断开与AP1的连接；
步骤307、车载设备DCS子系统建立与AP2的连接，使用切换请求消息中提供的信道。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种无线信道主动控制方法，该方法用于轨道交通信号系统，该轨道交通信号系统包括车载设备DCS子系统、车载ATO子系统和轨旁设备，其特征在于，所述的车载设备DCS子系统的切换单元实时检测所在车辆当前使用信道的信道质量，并通过车载ATO子系统把信道质量信息实时传递到轨旁设备，使轨旁设备实现实时管理不同AP管辖区域内的信道质量情况；
该方法包括以下步骤：
S1：在列车执行越区切换时，所述的车载ATO子系统先向轨旁设备发送获取信道质量的请求消息；
S2：所述的轨旁设备在收到车载ATO子系统发出的请求消息后，向车载ATO子系统发送下一个AP区域的信道质量消息；
S3：车载ATO子系统根据收到消息中的信道质量情况选择一个最优的信道作为切换信道，以此告知车载设备DCS子系统实施切换。
2.根据权利要求1所述的一种无线信道主动控制方法，其特征在于，步骤S3中信道切换操作具体为：
S301：车载ATO子系统向车载设备DCS子系统发送切换请求消息；
S302：车载设备DCS子系统收到切换请求消息后启动动作切换；
S303：车载设备DCS子系统断开与当前信道的连接；
S304：车载设备DCS子系统建立与切换信道的连接，使用切换请求消息中提供的信道。
3.根据权利要求1所述的一种无线信道主动控制方法，其特征在于，所述信道质量信息包括信噪比。
4.根据权利要求1所述的一种无线信道主动控制方法，其特征在于，列车执行越区切换时间点为列车车头到达当前AP与下一个AP覆盖区域重叠处时。
5.根据权利要求1所述的一种无线信道主动控制方法，其特征在于，该方法中ATO子系统向轨旁子系统发送的信道质量的消息格式为：ATO id+AP id+Channel id+Channel SNR；
ATO id：ATO的识别号；
AP id：当前所在的AP识别号；
Channel id：当前使用的信道识别号；
Channel SNR：当前使用的信道信噪比。
6.根据权利要求1所述的一种无线信道主动控制方法，其特征在于，该方法中ATO子系统向轨旁子系统发送的获取信道质量请求的消息格式为：ATO Channel Request+ATO id+Current AP id+Next AP id；
ATO Channel Request：ATO信道请求；
ATO id：ATO的识别号；
Current AP id：当前所在的AP识别号；
Next AP id：将要切换到的AP识别号。
7.根据权利要求1所述的一种无线信道主动控制方法，其特征在于，该方法中轨旁子系统向ATO子系统发送的信道质量的消息格式为：ZC id+AP id+Channel_1 id+Channel_1SNR+Channel_n id+Channel_n SNR；
ZC id：ZC的识别号；
AP id：当前列车所在的AP识别号；
Channel_1 id：信道1识别号；
Channel_1 SNR：信道1的信噪比；
Channel_n id：信道n识别号；
Channel_n SNR：信道n的信噪比。
8.根据权利要求1所述的一种无线信道主动控制方法，其特征在于，该方法中ATO子系统向DCS子系统发送的切换请求的消息格式为：ATO switch request+ATO id+ATOcountdown+staMAC+apMAC+Channel id；
ATO switch request：请求切换命令，用于告知DCS子系统是否请求切换；
ATO id：用于告知DCS子系统ATO的识别号；
ATO countdown：基于当前控车曲线计算出的至重叠区域的时间预估；
staMAC：用于告知DCS子系统重叠区域目标AP的MAC地址；
apMAC：用于告知DCS子系统本车配置的车载设备的MAC地址；
Channel id：用于告知DCS子系统将要使用的信道id。
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