CN108183811A - 基于业务分类的车联网接入连通系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于业务分类的车联网接入连通系统及其控制方法，根据车联网应用场景将业务类型进行优先级分类，结合各类业务特性建立车联网业务服务模型，在此基础上，针对终端连接接入多个业务平台，提出分级连通接入方法。采用上述方式时，终端与多个平台信息交互较频繁、信息量较大，因此采用业务服务模型结合分级控制方式进行处理，以减少对终端其他功能执行速度的影响，且终端稳定性好、工作效率高。

Description

基于业务分类的车联网接入连通系统及其控制方法

技术领域

本发明属于车联网控制领域，尤其涉及一种基于业务分类的车联网接入连通系统及其控制方法。

背景技术

移动互联网背景下，车联网IoV(Internet of Vehicle,IoV)是最具发展前景的产业之一。因其规模效应和产业带动作用，车联网正成为物联网示范应用的首选，其时代特征是基于车载通信的泛在互联和智慧服务。车联网应用可有效缓解城市交通拥堵、减少车辆尾气污染、减小车辆安全隐患、优化车主行驶路线、缩短旅途时间，让旅途更具可预测性。车联网产业的推进不仅对于汽车制造业带来颠覆式影响，也将更加深刻的影响汽车后服务业。在交通物流市场的政府、公交和企业用车则需要借助信息化手段提高管理水平，提升运营效率。

目前来说，当前车联网的集成化、智能化水平都在不断提升，但由于车联网(包括对应关联机械或装置)工作环境恶劣，尘土、风雨、振动载荷等因素都有可能引发设备故障，且有些故障成因复杂、故障点隐蔽，不易判断，导致整台设备不能运行，给车联网运营企业带来一定的经济损失。

总体来说，目前车联网载具机械业内普遍存在的几类突出问题严重制约着车联网企业的发展与行业的进步。

(1)信息孤立。各种车载终端和监控管理系统的接口和协议不统一，造成分布于各地的规模工程机械之间大多处于信息孤立状态，无法满足载具机械施工向协同化、集群化、高效节能的发展形势。

(2)维护成本高。车联网载具机械总量大、分布散，且多数处于恶劣的作业环境中，系统通信无法有效监测，造成设备故障很难及时预警，无法满足设备维护的主动性与及时性需求。

(3)服务水平亟待提高。车联网企业服务响应慢，排故效率低，配件供应不及时，导致客户满意度差，用户需求难以得到高品质满足，急需改善服务水平。

在车联网集群发展方面，已公开的发明专利主要有：一种海量多协议车联网终端接入的技术(CN201410676634.9)，其提出了一种针对车联网服务提供海量多协议终端上报协议、数据解析、指令下发、数据处理、数据缓存及存储，并提供基本的位置服务接口的技术。该技术以接入终端与数据接入(DAS)、数据接入(DAS)与数据处理(DPS)、数据处理(DPS)与数据缓存(DCS)、数据接入(DAS)与数据缓存(DCS)、数据接入(DAS)与指令控制管理(ICM)等为基础，通过引入分布式部署、负载均衡机制以及集群式数据处理来保证扩展性，从而增强了支撑层的可扩展性，同时也能更好的保证通信的效率和服务的稳定性。但在该专利中，主要将车联网的不同业务进行分类部署，但未涉及车联网基于业务分类的开放业务模型和接入连通方法。

在已公开的发明专利：一种车路通信下行无线资源分配算法(CN201510182002.1)，提出了一种车路通信下行无线资源分配系统，包括业务流输入模块，还包括与业务流输入模块相连的业务分类器，用于对业务流进行分类；业务分类器上连接有第一调度模块和第二调度模块，第一调度模块用于差异化调度实时业务流，第二调度模块用于调度非实时业务流；第一调度模块还与第二调度模块相连，使得优先调度实时业务流，当实时业务流调度完毕且无线资源有剩余时，开始调度非实时业务流。但该发明主要集中在对不同业务的资源调度，但对开放业务模型和接入连通方面都未提到。

在已授权的发明专利：M2M平台业务处理的方法和M2M平台(CN201010233072.2)，提出了一种M2M平台业务处理的方法和M2M平台，上述方法包括：接收终端发送的业务请求；根据业务请求需要的能力，选择对应的应用；转发业务请求至所述对应的应用，并反馈所述应用的响应结果至终端。该发明主要将M2M平台作为业务处理的中间平台，但对业务分级和分级连通等相关内容未有涉及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供了一种采用业务服务模型结合分级控制方式进行处理，以减少对终端其他功能执行速度的影响，且终端稳定性好、工作效率高。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种基于业务分类的车联网接入连通方法，具体包含如下步骤：

步骤1，构建车联网运营监控系统框架；

步骤2，根据车联网应用场景将车联网终端业务化；

步骤3，对步骤2业务化的车联网终端进行业务准包装，进而建立互联网业务服务模型；

步骤4，采用优先级定义的方式完成车联网终端通信的连通管理。

作为本发明一种基于业务分类的车联网接入连通方法的进一步优方案，所述车联网运营监控系统框架包含云架构平台、n+1个平台和m个车联网终端，其中m和n均为正整数；所述车联网终端与平台直接通信，或所述车联网终端通过云架构平台与平台通信。

作为本发明一种基于业务分类的车联网接入连通方法的进一步优方案，业务化的车联网终端包含标准业务模块、数据关联字典模块、接入管理模块、优先级规则、基础软件模块；

其中，标准业务模块，用于处理车联网业务中的标准业务需求；

数据关联字典模块，用于设定各个标准业务模块的数据字段和协议格式要求；

接入管理模块，用于实现车联网终端接入的有效性与带宽策略管理；

优先级规则，用于定义每个标准业务模块的优先等级；

基础软件模块，用于提供基础的软件功能。

作为本发明一种基于业务分类的车联网接入连通方法的进一步优方案，在步骤3中，所述互联网业务服务模型包含定位追踪、网络质量、信令数据、在线状态、运动速率、参数设置、远程控制模块、升级管理模块、待机/重启模块、传感器感知信息采集模块、告警通知模块和电池电量模块。

作为本发明一种基于业务分类的车联网接入连通方法的进一步优方案，在步骤3中，所述互联网业务服务模型包含定位追踪模块、网络质量模块、信令数据模块、在线状态模块、运动速率模块、参数设置模块、远程控制模块、升级管理模块、待机/重启模块、传感器感知信息采集模块、告警通知模块和电池电量模块；

所述定位追踪模块，用于负责车辆定位和地图跟踪功能；

网络质量模块，用于将车联网终端数据采集的网络状态数据映射为无线网络覆盖质量；信令数据模块主要指车联网终端联网，与基站交互的信令数据；

在线状态模块，用于显示终端的在线和离线信息；

运动速率模块，用于获取基于车联网终端采集的GPS位置等数据计算获得的车辆运行速率信息；

参数设置模块，用于负责管理车联网终端的数据上报间隔、终端数据上报策略；

远程控制模块，用于将指令执行至车联网终端，再由该终端执行至终端接口对应的目标器件或设备等；

升级管理模块，用于负责对车联网终端的软件固件进行管理；

待机/重启模块根据车联网终端配置的策略执行对应的待机或重启操作；

传感器感知信息采集模块主要由车联网终端装备的传感器模块实现相应的传感操作，通过加速度传感器采集车辆加速度信息、采集车联网终端的外置电源的电源信息；

告警通知模块，用于根据车联网终端配置的策略执行对应的报警操作；

电池电量模块，用于负责对车联网终端的外置电源进行电源电压采样和监测，当出现电源欠压将自动触发告警事件。

作为本发明一种基于业务分类的车联网接入连通方法的进一步优方案，所述标准业务模块包含远程定位、轨迹追踪、状态监控、告警上报、工作模式查询与配置和网络质量评测；

其中，远程定位，用于定位车联网终端所在位置信息；

轨迹追踪，用于追踪车联网终端运行轨迹；

状态监控，用于监控车联网终端的运行状态；

告警上报，用于将车联网终端的异常运行状态进行报警上报；

工作模式查询与配置，用于车联网终端工作模式的查询和配置；

网络质量评测，用于对车联网终端的网络进行质量评测。

作为本发明一种基于业务分类的车联网接入连通方法的进一步优方案，在步骤4中，优先级设置为一级优先连通的终端业务类型、二级优先连通的终端业务类型和三级优先连通的终端业务类型；

其中，一级优先连通的终端业务类型，包含终端越域报警、终端电量欠压报警、网络弱覆盖的车联网终端业务类型，采用长连接时延的请求时延；

二级优先连通的终端业务类型，包含位置数据、车辆数据和电源数据的车联网终端业务类型，采用自定义时延1的请求时延；

三级优先连通的终端业务类型，包含开放位置数据、开房车辆数据、开放网络测试数据的车联网终端业务类型，采用自定义自定义时延2的请求时延。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明将提出一种基于业务分类的车联网接入连通方法，根据车联网应用场景将业务类型进行优先级分类，结合各类业务特性建立车联网业务服务模型，在此基础上，针对终端连接接入多个业务平台，提出分级连通接入方法。采用上述方式时，终端与多个平台信息交互较频繁、信息量较大，因此采用业务服务模型结合分级控制方式进行处理，以减少对终端其他功能执行速度的影响，且终端稳定性好、工作效率高。

2、采用上述方式时，终端与多个平台信息交互较频繁、信息量较大，因此采用业务服务模型结合分级控制方式进行处理，以减少对终端其他功能执行速度的影响，且终端稳定性好、工作效率高。

附图说明

图1是本发明的车联网运营监控系统框架示意图；

图2是车联网终端业务化示意图；

图3是互联网业务服务模型示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

系统架构如图1所示。从图中可看出，车联网终端可与平台1通信，也可与平台2通信，并且可通过平台C与平台2通信(见图1中的步骤①和②)。以此类推，说明车联网终端既要与自身业务平台通信，同时通过云架构平台(如平台C)与其他多个平台进行通信。

图2是车联网终端业务化示意图。以“基础软件模块”作为基座，通过定义“远程定位”、“轨迹追踪”、“状态监控”、“告警上报”、“工作模式查询与配置”和“网络质量评测”等标准业务模块，集中处理车联网业务中的通用需求，便于车联网业务流程的设计与底层功能代码开发的分解与组合，实现各应用插件业务逻辑的独立性，业务组装更灵活且节约二次开发成本。“接入管理”模块主要实现终端接入的有效性与带宽策略管理，“优先级规则”模块定义了每个标准业务模块的优先等级，“数据关联字典”模块设定了各个标准业务模块的数据字段和协议格式要求。

互联网业务服务模型如图3所示。通过业务数据模型将终端业务行为进行了精细定义，并可根据新的业务类型重新进行了业务数据的重新封装，从而形成新的业务数据模型。如“定位追踪”、“网络质量”、“信令数据”、“在线状态”、“运动速率”、“参数设置”等业务数据就构成了“网络质量评测”标准业务模块。

作为本发明一种基于业务分类的车联网接入连通方法的进一步优方案，在步骤3中，所述互联网业务服务模型包含定位追踪模块、网络质量模块、信令数据模块、在线状态模块、运动速率模块、参数设置模块、远程控制模块、升级管理模块、待机/重启模块、传感器感知信息采集模块、告警通知模块和电池电量模块；

所述定位追踪模块，用于负责车辆定位和地图跟踪功能；

网络质量模块，用于将车联网终端数据采集的网络状态数据映射为无线网络覆盖质量；信令数据模块主要指车联网终端联网，与基站交互的信令数据；

在线状态模块，用于显示终端的在线和离线信息；

运动速率模块，用于获取基于车联网终端采集的GPS位置等数据计算获得的车辆运行速率信息；

参数设置模块，用于负责管理车联网终端的数据上报间隔、终端数据上报策略；

远程控制模块，用于将指令执行至车联网终端，再由该终端执行至终端接口对应的目标器件或设备等；

升级管理模块，用于负责对车联网终端的软件固件进行管理；

待机/重启模块根据车联网终端配置的策略执行对应的待机或重启操作；

传感器感知信息采集模块主要由车联网终端装备的传感器模块实现相应的传感操作，通过加速度传感器采集车辆加速度信息、采集车联网终端的外置电源的电源信息；

告警通知模块，用于根据车联网终端配置的策略执行对应的报警操作；

电池电量模块，用于负责对车联网终端的外置电源进行电源电压采样和监测，当出现电源欠压将自动触发告警事件。

随着低功率广域网的部署，越来越多的终端接入网络，终端与接入管理平台信息交互较频繁、叠加信息量较大，本发明采用优先级定义的方式进行车联网终端通信的连通管理，减少由于联网对终端自身执行速度的影响，提高终端自身通信效率，并优化运营商网络信道占用。

如表一所示，连通优先级设置为一级、二级、三级，也可根据实际情况设定更多优先级。一级优先连通的终端业务类型，如终端越域报警、终端电量欠压报警、网络弱覆盖等业务类型，终端将与对应IP实时访问并进行数据交互，即连通时延为TCP或UDP长连接的时间间隔 (如5秒钟)。二级优先连通的终端业务类型，可根据自定义时延(如1分钟)并结合终端当前网络状况进行数据上报的处理；三级优先连通的终端业务类型的时延可自定义设定(如1 小时)，如某个IP用于与第三方平台进行数据同步并开放，访问时延可设定为1小时。

表一

当车联网终端本次联网失败时，终端支持采集数据本地存储，在下一次连接网络状态良好后，根据连通优先级规则将数据打包上传至平台。

在上述的多个IP连通场景下，根据优先级设定规则，单路IP连接断线时，重连IP，重连不成功就继续重连，重连的时延取决于终端业务类型对应的请求时延；当重连次数超过n 次，重新启动模块。由于单路连接此路断线，数据就无法发出去，也接收不到GPRS数据，所以如此重复即可。

对于多路连接，任一路IP断线，重连断线的IP，重连不成功次数超过n次，重新启动模块。而此时就会有个问题，以两路IP为例，若两个IP中，一直只有一路连接不上，另一路还是可以正常工作的，由于重新启动模块需要启动时间，如此操作，就会出现频繁重启模块的现象，从而影响连接正常的一路的工作。

表二为定义的终端重新连通的协议定义。

表二

2字节

4字节

1字节

1字节

2字节

2字节

2字节

1字节

包头

包编号

数据类型

连接状态

重连阈值

延时阈值

校验位

包尾

对终端来说，每路IP连接状态定义分为3种：“S1”时表示连接断开；“S2”时表示连接成功；为“S3”时表示等待重连状态。

(1)流程1：

由终端判断多个IP都处于S1状态时：

步骤1，执行连接操作，重连断线的各个IP。

步骤2，如所有IP都连接成功，则将IP分别置为S2状态，各计数器清零；否则延时T1时间，再次执行步骤1且重连次数加1。

如多个IP中，有IP被连接成功，也有IP未被连接成功，且终端采样数据属于正常业务流，则转到流程2；否则转到流程3。

步骤3，如连接成功，则进入S2状态，各计数器清零；否则一直执行步骤1超过N1次就执行重启模块流程，重启次数加1。

如多个IP中，有IP被连接成功，也有IP未被连接成功，且终端采样数据属于正常业务流，则转到流程2；否则转到流程3。

步骤4，模块重启后，将重新执行步骤1。

若模块重启次数超过N2次，所有IP还被能成功连接，则终端选择延时T2时间后，再次执行步骤1，一般T2时间设置为T1时间的2倍或数倍。

(2)流程2：

当终端判断有IP已连接，还有IP未被成功连接，且根据采样数据判断自身处于二级优先业务类型的工作状态，分为两种情况：

步骤1，重新执行连接未被成功连上的IP；

步骤2，如连接成功，则进入步骤5，否则延时T1时间，再次执行步骤1，且重连次数加1。

步骤3，一直执行步骤1超过N1次，N1清零，如连接成功则进入步骤6；如未连接成功，则终端执行采样数据本地保存且选择延时T2时间后，再次执行步骤1，一般T2时间设置为 T1时间的2倍。

步骤4，，一直执行步骤1超过N1次，N1清零，如连接成功则进入步骤6；如未连接成功，则终端执行采样数据本地保存且选择延时T3时间后，再次执行步骤1，一般T3时间设置为T1时间的数倍。

步骤5，执行重启模块流程，模块重启后，将重新执行步骤1。

步骤6，进入S2状态，各计数器清零，执行流程4进行数据报送。

(3)流程3：

当终端判断有IP已连接，还有IP未被成功连接，且根据采样数据判断已连接IP存在一级优先数据业务的工作状态：

步骤1，由终端将异常业务数据或提示业务数据上报给成功连接的IP对应的平台；

步骤2，如该平台是控制管理平台，则由该平台将该类数据分发给对应执行平台或人员；

步骤3，该类数据被成功由控制管理平台接收后，终端进入流程2。

(4)流程4：

由终端将各个正常业务流数据(如表三所示)进行本机保存，当所有IP被成功连接后则进入数据上报流程，采用如下流程进行数据拆包、封包和发送。根据终端数据发送时的包长阈值Nmax，定义业务流数据包的长度阈值为N。

表三

表四是业务流数据包存储格式；

表四

步骤1，判断终端保存的业务数据包的大小，当所有业务流数据包大小且参照表二封包大小小于发送包长阈值Nmax时，则直接封包及完成数据上报，否则执行拆包及重新封包流程 2。

步骤2，由终端将n个业务流数据包存储格式数据，封装至表二格式的业务流数据包中，并执行数据上报；重复执行步骤2直至所有业务流程数据完成上报。

Claims (6)

1.一种基于业务分类的车联网接入连通方法，其特征在于：具体包含如下步骤：

步骤1，构建车联网运营监控系统框架；

步骤2，根据车联网应用场景将车联网终端业务化；

步骤3，对步骤2业务化的车联网终端进行业务准包装，进而建立互联网业务服务模型；

步骤4，采用优先级定义的方式完成车联网终端通信的连通管理。

2.根据权利要求1所述的一种基于业务分类的车联网接入连通方法，其特征在于：所述车联网运营监控系统框架包含云架构平台、n+1个平台和m个车联网终端，其中m和n均为正整数；所述车联网终端与平台直接通信，或所述车联网终端通过云架构平台与平台通信。

3.根据权利要求1所述的一种基于业务分类的车联网接入连通方法，其特征在于：业务化的车联网终端包含标准业务模块、数据关联字典模块、接入管理模块、优先级规则、基础软件模块；

其中，标准业务模块，用于处理车联网业务中的标准业务需求；

数据关联字典模块，用于设定各个标准业务模块的数据字段和协议格式要求；

接入管理模块，用于实现车联网终端接入的有效性与带宽策略管理；

优先级规则，用于定义每个标准业务模块的优先等级；

基础软件模块，用于提供基础的软件功能。

4.根据权利要求1所述的一种基于业务分类的车联网接入连通方法，其特征在于：在步骤3中，所述互联网业务服务模型包含定位追踪模块、网络质量模块、信令数据模块、在线状态模块、运动速率模块、参数设置模块、远程控制模块、升级管理模块、待机/重启模块、传感器感知信息采集模块、告警通知模块和电池电量模块；

所述定位追踪模块，用于负责车辆定位和地图跟踪功能；

网络质量模块，用于将车联网终端数据采集的网络状态数据映射为无线网络覆盖质量；信令数据模块主要指车联网终端联网，与基站交互的信令数据；

在线状态模块，用于显示终端的在线和离线信息；

运动速率模块，用于获取基于车联网终端采集的GPS位置等数据计算获得的车辆运行速率信息；

参数设置模块，用于负责管理车联网终端的数据上报间隔、终端数据上报策略；

远程控制模块，用于将指令执行至车联网终端，再由该终端执行至终端接口对应的目标器件或设备等；

升级管理模块，用于负责对车联网终端的软件固件进行管理；

待机/重启模块根据车联网终端配置的策略执行对应的待机或重启操作；

传感器感知信息采集模块主要由车联网终端装备的传感器模块实现相应的传感操作，通过加速度传感器采集车辆加速度信息、采集车联网终端的外置电源的电源信息；

告警通知模块，用于根据车联网终端配置的策略执行对应的报警操作；

电池电量模块，用于负责对车联网终端的外置电源进行电源电压采样和监测，当出现电源欠压将自动触发告警事件。

5.根据权利要求3所述的一种基于业务分类的车联网接入连通方法，其特征在于：所述标准业务模块包含远程定位、轨迹追踪、状态监控、告警上报、工作模式查询与配置和网络质量评测；

其中，远程定位，用于定位车联网终端所在位置信息；

轨迹追踪，用于追踪车联网终端运行轨迹；

状态监控，用于监控车联网终端的运行状态；

告警上报，用于将车联网终端的异常运行状态进行报警上报；

工作模式查询与配置，用于车联网终端工作模式的查询和配置；

网络质量评测，用于对车联网终端的网络进行质量评测。

6.根据权利要求1所述的一种基于业务分类的车联网接入连通方法，其特征在于：在步骤4中，优先级设置为一级优先连通的终端业务类型、二级优先连通的终端业务类型和三级优先连通的终端业务类型；

其中，一级优先连通的终端业务类型，包含终端越域报警、终端电量欠压报警、网络弱覆盖的车联网终端业务类型，采用长连接时延的请求时延；

二级优先连通的终端业务类型，包含位置数据、车辆数据和电源数据的车联网终端业务类型，采用自定义时延1的请求时延；

三级优先连通的终端业务类型，包含开放位置数据、开房车辆数据、开放网络测试数据的车联网终端业务类型，采用自定义自定义时延2的请求时延。