CN109644435A - 利用移动型tvws的公交车通信网络无线回传系统及其应用方法 - Google Patents

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CN109644435A CN201880001187.3A CN201880001187A CN109644435A CN 109644435 A CN109644435 A CN 109644435A CN 201880001187 A CN201880001187 A CN 201880001187A CN 109644435 A CN109644435 A CN 109644435A
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Abstract

本发明涉及一种利用移动型TVWS通信装置提供公交车通信网络无线回传的无线回传系统及其应用方法。本发明公开了一种在公交车上利用TVWS(TV White Space)频段进行数据通信的利用TVWS的无线回传系统，其特征在于，包括：TVWS DB服务器，其基于定位信息提供可用TVWS信道信息；多个主式(master)移动型TVWS装置，其沿着所述公交车路线沿线设置；以及一个以上从式(slave)移动型TVWS装置，其设置在所述公交车上。所述主式移动型TVWS装置获得本装置定位信息，向所述TVWS DB服务器传输获得的定位信息而接收可用TVWS信道信息，基于所述可用TVWS信道信息选择要使用的TVWS信道，利用所述选择的TVWS信道与所述从式移动型TVWS装置传输数据；所述从式移动型TVWS装置为所述公交车内信息通信器材提供数据服务，利用通过所述主式移动型TVWS装置选择的TVWS信道与所述主式移动型TVWS装置传输数据。本发明提供一种利用TVWS通信的无线回传系统，为公交车的信息通信器材提供数据通信服务。

Description

利用移动型TVWS的公交车通信网络无线回传系统及其应用 方法
技术领域
本发明涉及一种利用移动型TVWS通信装置为公交车通信网络提供无线回传的无线回传系统及其应用方法，具体涉及一种利用实施TVWS通信的主从式移动型TVWS装置构筑公交车通信网络无线回传系统，为安装在公交车上的信息通信器材以及Wi-Fi AP提供互联网服务的利用移动型TVWS的公交车通信网络无线回传系统及其应用方法。
背景技术
最近大城市的所有公交车都囊括在智能交通管控系统里，向中心服务器传输本车定位信息，并基于该定位信息，告知公交车使用者公交车到站时间等，非常方便。
但是，要想提供上述服务，需要建立公交车和中心服务器之间的数据通信。要想使移动的公交车提供数据通信服务，只能通过无线得到实现。目前，将LTE、3G、WiBro等移动通信系统用于传输数据的无线回传。但是，使用上述收费移动通信系统时，每月都要支付使用费，应用费用或许过高。
无线Wi-Fi可作为解决上述问题的备选方案，但使用无线Wi-Fi时，如果是固定型，不需要特别具备管控功能，但以移动模式设置在公交车上移动时，需要增添管控功能，这每年需要消耗多达几百亿韩元的应用费用。
此外，还推出了利用TVWS(Television White Space)频段无线回传将运营费用降低至最低的备选方案。
发明内容
技术问题
为了解决传统技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种利用TVWS频段通信的公交车通信网络数据通信无线回传系统。
另外，本发明还提供一种利用TVWS的无线回传系统中各TVWS装置的实现构成及应用方法。
技术方案
为了达到本发明的上述目的，本发明提供一种在公交车上利用TVWS(TV WhiteSpace)频段进行数据通信的利用TVWS的无线回传系统，其特征在于，包括：TVWS DB服务器，其基于定位信息提供可用TVWS信道信息；多个主式(master)移动型TVWS装置，其沿着所述公交车路线沿线设置；以及一个以上从式(slave)移动型TVWS装置，其设置在所述公交车上，所述主移动型TVWS装置获得本装置定位信息，向所述TVWS DB服务器传输获得的定位信息而接收可用TVWS信道信息，基于所述可用TVWS信道信息选择要使用的TVWS信道，利用所述选择的TVWS信道与所述从式移动型TVWS装置传输数据；所述从式移动型TVWS装置为所述公交车内信息通信器材提供数据服务，利用通过所述主式移动型TVWS装置选择的TVWS信道与所述主式移动型TVWS装置传输数据。
这里，所述主式移动型TVWS装置包括：TVWS接口，其利用TVWS信道与所述从式移动型TVWS装置收发数据；网络接口，其与TCP/IP网络连接进行数据通信；GPS模块，其基于接收的GPS信号获得定位信息；以及CPU，其控制所述主式移动型TVWS装置的应用，中继所述TVWS接口和所述网络接口之间的数据传输，还可以包括实施WiFi AP功能并与Wi-Fi终端进行数据通信的WiFi接口。
并且，所述从式移动型TVWS装置包括：一个以上TVWS接口，其利用TVWS信道与所述多个主式(master)移动型TVWS装置中至少一个收发数据；串行接口，其为所述公交车内信息通信器材提供数据服务；LAN接口，其为所述公交车内信息通信器材提供数据服务；以及CPU，其管控所述从式移动型TVWS装置，中继所述一个以上TVWS接口、所述串行接口及所述LAN接口之间的数据传输，所述CPU基于所述一个以上TVWS接口分别使用的信道的质量，选择所述一个以上TVWS接口中之一传输数据，而对其余不传输数据。
所述从式移动型TVWS装置的又另一实施例中，包括：一个以上TVWS模块，其利用TVWS信道与所述多个主式(master)移动型TVWS装置中之一收发数据；路由器，其配备为所述公交车内信息通信器材提供数据服务的一个以上LAN接口，进行所述一个以上TVWS模块、所述一个以上LAN接口及CPU之间的数据路由；以及CPU，其管控所述从式移动型TVWS装置，提供为所述公交车内信息通信器材提供数据服务的串行接口，管控所述路由器路由，所述一个以上TVWS模块分别利用TVWS信道收发数据；以及本地CPU，其处理TCP/IP协议，所述CPU管控所述路由器的路由，以使其基于所述一个以上TVWS模块分别使用的信道的质量，选择所述一个以上TVWS模块中之一传输数据，而其余不传输数据。
并且，所述主式移动型TVWS装置，检测从所述TVWS DB服务器获得的各可用信道的接收信号强度(Received Signal Strength Indication；RSSI)，并选择接收信号强度最弱的可用信道作为要使用的TVWS信道；或者从所述多个主式移动型TVWS装置的另外主式移动型TVWS装置获得使用的TVWS信道信息，并从所述TVWS DB服务器获得的可用信道中的除了所述另外主式移动型TVWS装置使用的TVWS信道之外的其余可用信道中，选择一个可用信道作为要使用的TVWS信道；或者所述利用TVWS的无线回传系统还包括确定所述多个主式移动型TVWS装置使用的TVWS信道的NMS服务器时，向所述NMS服务器传输从所述TVWS DB服务器接收的所述可用TVWS信道信息，将由所述NMS做出决定并传输的TVWS信道作为所述要使用的TVWS信道。
并且，利用TVWS的无线回传系统还包括L3开关，其选择在所述从式移动型TVWS装置和所述TVWS DB服务器之间负责数据中继的所述多个主式移动型TVWS装置中之一。所述L3开关基于所述从式移动型TVWS装置传输的数据，储存所述从式移动型TVWS装置使用的主式移动型TVWS装置，并选择所述储存的主式移动型TVWS装置作为负责所述从式移动型TVWS装置和所述TVWS DB服务器之间数据中继的主式移动型TVWS装置。
为了达到本发明的上述目的，本发明权利要求1所述的无线回传系统中，选择主式移动型TVWS装置使用的TVWS信道的方法包括：获得所述主式移动型TVWS装置定位信息的步骤；获得所述定位信息中可用信道信息的步骤；对于获得的所述可用信道分别检测接收信号强度的步骤；以及选择经检测接收信号强度最弱的可用信道作为要使用的TVWS信道的步骤。
此时，获得所述定位信息中可用信道信息的步骤包括向TVWS DB服务器传输所述定位信息的步骤以及从所述TVWS DB服务器接收可用信道信息的步骤。
权利要求1所述的无线回传系统中，选择主式移动型TVWS装置要使用的TVWS信道的又另一方法包括：获得所述主式移动型TVWS装置定位信息的步骤；获得所述定位信息中可用信道信息的步骤；获得权利要求1所述无线回传系统内另外主式移动型TVWS装置使用的信道信息的步骤；对于所述可用信道中的除了所述另外主式移动型TVWS装置使用的信道之外的各其余可用信道检测接收信号强度的步骤；以及选择经检测接收信号强度最弱的可用信道作为要使用的TVWS信道的步骤。
并且，权利要求8所述的无线回传系统中，选择主式移动型TVWS装置要使用的TVWS信道的方法包括：获得所述主式移动型TVWS装置定位信息的步骤；获得所述定位信息中可用信道信息的步骤；向NMS服务器传输所述可用信道信息的步骤；所述NMS服务器基于所述可用信道信息及权利要求8所述无线回传系统内另外主式移动型TVWS装置正在使用的信道，选择所述主式移动型TVWS装置要使用的信道的步骤；所述NMS服务器传递已选定所述主式移动型TVWS装置要使用的信道的步骤；以及选择所述传递的信道作为要使用的TVWS信道的步骤，进一步，还包括对于获得的各所述可用信道检测接收信号强度的步骤。向NMS服务器传输所述可用信道信息的步骤包括向NMS服务器同时传输所述各可用信道信息及检测到的各可用信道的接收信号强度的步骤；所述NMS服务器选择所述主式移动型TVWS装置要使用的信道的步骤包括：从所述可用信道中的除了所述另外主式移动型TVWS装置使用的信道之外的其余各可用信道中，选择经检测接收信号强度最弱的可用信道作为所述主式移动型TVWS装置要使用的信道的步骤。
为了达到本发明的上述目的，本发明权利要求9所述的无线回传系统中，L3开关选择用于负责从式移动型TVWS装置和TVWS DB服务器之间数据中继的主式移动型TVWS装置的方法包括：基于各从式移动型TVWS装置传输的数据，由各从式移动型TVWS装置储存用于传输数据的主式移动型TVWS装置(以下称作第1主式移动型TVWS装置)的步骤；选择储存的所述第1主式移动型TVWS装置作为负责从式移动型TVWS装置和TVWS DB服务器之间进行数据中继的主式移动型TVWS装置的步骤；以及基于各从式移动型TVWS装置传输的数据，各从式移动型TVWS装置为传输数据使用的主式移动型TVWS装置(以下称作第2主式移动型TVWS装置)与所述第1主式移动型TVWS装置不相同时，储存所述第2主式移动型TVWS装置而更新的步骤。
有益效果
为了达到本发明的上述目的，本发明中在公交车上利用TVWS(TV White Space)频段进行数据通信的利用TVWS的无线回传系统，包括：TVWS DB服务器，其基于定位信息提供可用TVWS信道信息；多个主式(master)移动型TVWS装置，其沿着所述公交车路线沿线设置；以及一个以上从式(slave)移动型TVWS装置，其设置在所述公交车上，所述主式移动型TVWS装置获得本装置定位信息，将获得的定位信息提供给所述TVWS DB服务器而接收可用TVWS信道信息，基于所述可用TVWS信道信息选择要使用的TVWS信道，利用所述选择的TVWS信道与所述从式移动型TVWS装置传输数据；所述从式移动型TVWS装置为所述公交车内信息通信器材提供数据服务，利用通过所述主式移动型TVWS装置选择的TVWS信道与所述主式移动型TVWS装置传输数据。
这里，所述主式移动型TVWS装置包括：TVWS接口，其利用所述从式移动型TVWS装置和TVWS信道收发数据；网络接口，其与TCP/IP网络连接进行数据通信；GPS模块，其基于接收的GPS信号获得定位信息；以及CPU，其控制所述主式移动型TVWS装置的应用，中继所述TVWS接口和所述网络接口之间的数据传输，还可以包括实施WiFi AP功能并与Wi-Fi终端进行数据通信的WiFi接口。
并且，所述从式移动型TVWS装置包括：一个以上TVWS接口，其利用TVWS信道与所述多个主式(master)移动型TVWS装置中至少一个收发数据；串行接口，其为所述公交车内信息通信器材提供数据服务；LAN接口，其为所述公交车内信息通信器材提供数据服务；以及CPU，其管控所述从式移动型TVWS装置，中继所述一个以上TVWS接口、所述串行接口及所述LAN接口之间的数据传输。所述CPU基于所述一个以上TVWS接口分别使用的信道的质量，选择所述一个以上TVWS接口中之一传输数据，而其余不传输数据。
所述从式移动型TVWS装置的又另一实施例中，包括：一个以上TVWS模块，其利用TVWS信道与所述多个主式(master)移动型TVWS装置中之一收发数据；路由器，其配备为所述公交车内信息通信器材提供数据服务的一个以上LAN接口，实施所述一个以上TVWS模块、所述一个以上LAN接口及CPU之间的数据路由；以及CPU，其管控所述从式移动型TVWS装置，为所述公交车内信息通信器材提供数据服务的串行接口，管控所述路由器路由，所述一个以上TVWS模块分别利用TVWS信道收发数据；以及本地CPU，其处理TCP/IP协议，所述CPU管控所述路由器的路由，以使其基于所述一个以上TVWS模块分别使用的信道的质量，选择所述一个以上TVWS模块中之一传输数据，而其余不传输数据。
并且，所述主式移动型TVWS装置检测从所述TVWS DB服务器获得的各可用信道的接收信号强度(Received Signal Strength Indication；RSSI)，并选择接收信号强度最弱的可用信道作为要使用的TVWS信道；或者从所述多个主式移动型TVWS装置的另外主式移动型TVWS装置获得使用的TVWS信道信息，并从所述TVWS DB服务器获得的可用信道中的除了所述另外主式移动型TVWS装置使用的TVWS信道之外的其余可用信道中，选择一个可用信道作为要使用的TVWS信道；或者所述利用TVWS的无线回传系统还包括确定所述多个主式移动型TVWS装置使用的TVWS信道的NMS服务器时，向所述NMS服务器传输从所述TVWS DB服务器接收的所述可用TVWS信道信息，将由所述NMS做出决定并传输的TVWS信道作为所述要使用的TVWS信道。
并且，利用TVWS的无线回传系统还包括L3开关，其选择在所述从式移动型TVWS装置和所述TVWS DB服务器之间负责数据中继的所述多个主式移动型TVWS装置中之一。所述L3开关基于所述从式移动型TVWS装置传输的数据，储存所述从式移动型TVWS装置使用的主式移动型TVWS装置，并选择所述储存的主式移动型TVWS装置作为负责所述从式移动型TVWS装置和所述TVWS DB服务器之间数据中继的主式移动型TVWS装置。
为了达到本发明的上述目的，本发明权利要求1所述的无线回传系统中，选择主式移动型TVWS装置要使用的TVWS信道的方法包括：获得所述主式移动型TVWS装置定位信息的步骤；获得所述定位信息中可用信道信息的步骤；对于获得的所述各可用信道检测接收信号强度的步骤；以及选择经检测接收信号强度最弱的可用信道作为要使用的TVWS信道的步骤。
此时，获得所述定位信息中可用信道信息的步骤包括向TVWS DB服务器传输所述定位信息的步骤以及从所述TVWS DB服务器接收可用信道信息的步骤。
权利要求1所述的无线回传系统中，选择主式移动型TVWS装置使用的TVWS信道的又另一方法包括：获得所述主式移动型TVWS装置定位信息的步骤；获得所述定位信息中可用信道信息的步骤；获得权利要求1所述无线回传系统内另外主式移动型TVWS装置使用的信道信息的步骤；对于所述可用信道中的除了所述另外主式移动型TVWS装置使用的信道之外的各其余可用信道检测接收信号强度的步骤；以及选择经检测接收信号强度最弱的可用信道作为要使用的TVWS信道的步骤。
并且，权利要求8所述的无线回传系统中，选择主式移动型TVWS装置要使用的TVWS信道的方法包括：获得所述主式移动型TVWS装置定位信息的步骤；获得所述定位信息中可用信道信息的步骤；向NMS服务器传输所述可用信道信息的步骤；所述NMS服务器基于所述可用信道信息及权利要求8所述无线回传系统内另外主式移动型TVWS装置正在使用的信道，选择所述主式移动型TVWS装置要使用的信道的步骤；所述NMS服务器传递已选定所述主式移动型TVWS装置使用的信道的步骤；以及选择所述传递的信道作为要使用的TVWS信道的步骤，进一步，还包括对于获得的各所述可用信道检测接收信号强度的步骤。向NMS服务器传输所述可用信道信息的步骤包括向NMS服务器同时传输所述各可用信道信息及检测到的各可用信道的接收信号强度的步骤；所述NMS服务器选择所述主式移动型TVWS装置要使用的信道的步骤包括：从所述可用信道中的除了所述另外主式移动型TVWS装置使用的信道之外的其余各可用信道中，选择经检测接收信号强度最弱的可用信道作为所述主式移动型TVWS装置要使用的信道的步骤。
为了达到本发明的上述目的，本发明权利要求9所述的无线回传系统中，L3开关选择用于负责从式移动型TVWS装置和TVWS DB服务器之间数据中继的主式移动型TVWS装置的方法包括：基于各从式移动型TVWS装置传输的数据，存储由各从式移动型TVWS装置为传输数据使用的主式移动型TVWS装置(以下称作第1主式移动型TVWS装置)的步骤；选择储存的所述第1主式移动型TVWS装置作为负责从式移动型TVWS装置和TVWS DB服务器之间数据中继的主式移动型TVWS装置的步骤；以及各从式移动型TVWS装置基于各从式移动型TVWS装置传输的数据为传输数据使用的主式移动型TVWS装置(以下称作第2主式移动型TVWS装置)与所述第1主式移动型TVWS装置不相同时，储存所述第2主式移动型TVWS装置而更新的步骤。
附图说明
图1示出了本发明一实施例中为公交车提供数据服务的无线回传系统的结构；
图2示出了本发明一实施例中主式移动型TVWS装置(300至304)的结构；
图3示出了本发明一实施例中从式移动型TVWS装置(400、401)的结构；
图4示出了本发明又另一实施例中从式移动型TVWS装置(400、401)的结构；
图5示出了本发明一实施例中主式移动型TVWS装置的使用信道选择方法；
图6示出了本发明又另一实施例中主式移动型TVWS装置要使用的信道的选择方法；
图7示出了本发明又另一实施例中主式移动型TVWS装置要使用的信道的选择方法；
图8示出了本发明一实施例中包括切换用L3开关的无线回传系统的结构；
图9示出了本发明一实施例中无线回传系统的切换方法。
具体实施方式
以下，为了清楚地说明本发明，省略了与说明无关的部分，并采用相同的参考符号指出了整篇说明书中等同或类似的构成要素。
在说明书整篇内容中，某部分与另外部分“连接”不仅包括“直接连接”，还包括其中间设置与其他元件的“电气连接”。另外，某部分“包括”某构成要素是如无特别相反的记载，意指不排除另一构成要素，并进一步包括另一构成要素。
某部分位于另外部分的“上面”时，是指直接位于另外部分的上方或者两者之间夹带着其他部分，与此相比，某部分位于另外部分的“正上方”是指两者之间不夹带其他部分。
第1、第2及第3等术语用于说明各种部分、成分、区域、层及/或剖面，但并不限定于此。其术语只用于区别某部分、成分、区域、层或剖面和其他部分、成分、区域、层或剖面。因此，只要不脱离本发明的范围，以下第1部分、成分、区域、层或剖面可以解释成第2部分、成分、区域、层或剖面。
这里使用的专业术语只是为了说明特定实施例，其使用目的并不在于限定本发明。只要句子里没有明确表示相反的意义，这里使用的单数形态包括复数形态。说明书里使用的“包括”意指具体说明特定特性、区域、整数、步骤、操作、要素及/或成分，并不排除其他特性、区域、整数、步骤、操作、要素及/或成分的存在或添加。
“下”、“上”等表示相对空间的术语用于更容易说明图示部分和其他部分的关系。这些术语包含着图示含义以及使用中装置的其他含义或操作。例如，放倒附图所示的装置时，其他部分中位于“下”方的某部分将位于其他部分的“上”方。因此，例示性术语“下”中，上方和下方均包括在内。装置可以旋转90°或者其他角度，表示相对空间的术语也要随之加以解释。
虽然没有单独做出定义，但包括这里使用的技术术语和科学术语在内的所有术语均与本发明所属领域技术人员通常理解的含义相同。通常使用并用词典定义的术语具有的含义符合于相关技术文献和当前公开的内容，因此，只要没有做出进一步解释和定义，其解释不应该理想化或过于公式化。
以下，参考附图对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明所属领域技术人员更易于实施本发明。我们应当理解，本发明可以采用多种不同形态得到实施，这里说明的实施例并不限定本发明。
详细说明本发明之前，首先介绍TVWS频段通信。
TVWS是TV频段中没有占用时间和空间的空信道。TVWS可以包括的频率中，韩国只确定在470～698MHz(UHF)频段，但美国确定在包括VHF频段在内的54～216MHz及470～698MHz频段。如上所述，TVWS通信是指利用TV频段中空信道进行数据通信。
所述TVWS通信需要共享TV频段，所以管理机构已经指定了使用TVWS的TVWS装置的技术标准和确认可用信道的数据库接入条件。
并且，TVWS装置分成固定型TVWS装置和移动型TVWS。固定型TVWS装置可以通过30dBm/6MHz、33dBm/12MHz发送信号，TVWS数据库服务器基于定位分配TVWS可用信道信息。移动型TVWS装置在广播频段的相隔6MHz以上信道最高以100mW/6MHz功率发送信号，或者在广播频段的邻接信道最高以40mW/6MHz功率发送信号。移动型TVWS装置的TVWS可用信道信息由固定型TVWS装置分配或者由TVWS数据库服务器基于定位分配。
接入TVWS数据库服务器的器材需要具备自动定位功能，使得用户不能随意修改定位信息。另外，根据规定，接入数据库的移动型TVWS器材应该具备重新供电时以及从接收使用中信道信息的最后位置位移100米以上时重新搜索可用信道的功能。
但是，在繁华的市中心，固定型TVWS装置难以确保TVWS可用信道，但移动型TVWS装置可以确保TVWS可用信道。因此，TVWS装置为公交车通信网络提供无线回传系统时，优选地，使用移动型TVWS装置为宜。
图1示出了本发明一实施例中为公交车提供数据服务的无线回传系统的结构。
如图1所示，为公交车提供数据服务的无线回传系统包括：通过TCP/IP网络相连的NMS服务器(100)、TVWS DB服务器(200)、多个主式移动型TVWS装置(300至304)、以及设置于公交车(500)的一个以上从式移动型TVWS装置(400、401)。
可以在公交车站或每隔一段距离设置多个主式移动型TVWS装置(300至304)。特别是，使用定向天线沿着公交车运行公路沿线设置并发送信号。主式移动型TVWS装置(300至304)即使采用WAN(Wide Area Network)、移动通信以及其他任何通信方式也都可以接入TCP/IP网络(20)。并且，主式移动型TVWS装置为了确保为TVWS通信使用的信道，内置GPS而获得本装置定位信息，向通过TCP/IP网络(20)连接的TVWS DB服务器(200)传输定位信息，基于TVWS DB服务器(200)传输的定位信息获得可用信道信息。
多个主式移动型TVWS装置(300至304)分别从TVWS DB服务器(200)获得可用信道信息，并从中选择本装置要使用的信道。一例的可用信道中，选择RSSI(Received SignalStrength Indication；接收信号强度)最低的信道作为传输数据的信道。
由于TVWS装置只使用除了本装置所在位置中广播用TV信道之外的空信道进行数据通信，管理机构已经制定了移动型TVWS装置的技术标准和TVWS可用信道数据库接入条件。根据规定，移动型TVWS装置的检测位置和实体位置之间的误差应为50m以内，并且除了睡眠模式之外，每隔60秒和从当前位置移动100m以上时，应该重新获得可用信道信息。根据上述管理机构的规定，主式移动型TVWS装置(300至304)呈固定型结构，不会发生位移，每隔60秒向TVWS DB服务器(200)传输定位信息，以便于重新获得可用信道信息。
特别是，选择各主式移动型TVWS装置(300至304)要使用的信道时，为了防范选择的信道因隐藏节点问题(hidden node problem)相互冲突，由接入TCP/IP网络(20)的NMS服务器(100)统一设定各主式移动型TVWS装置(300至304)使用的信道。即，各主式移动型TVWS装置(300至304)向NMS服务器(100)传输从TVWS DB服务器(200)获得的可用信道信息，NMS服务器(100)对比分析从各主式移动型TVWS装置(300至304)接收的可用信道信息，设定由各主式移动型TVWS装置(300至304)使用的可用信道并传递所述可用信道给各主式移动型TVWS装置(300至304)。
一个以上从式移动型TVWS装置(400、401)安装在公交车(500)而与主式移动型TVWS装置(300至304)进行TVWS通信。从式移动型TVWS装置(400、401)检测各主式移动型TVWS装置(300至304)发送的信号的强度等，选择质量最佳信道作为传输数据的信道。另一例中，由于公交车路线早被固定，从NMS服务器(100)获得本装置移动至下一个位置时可以连接的主式移动型TVWS装置(300至304)传输数据时使用的信道信息，并将该信道作为本装置传输数据的信道。
如上所述，从式移动型TVWS装置(400、401)利用TVWS通信与回传连接，为公交车(500)内部提供LAN及有线通信服务，以使具备于公交车(500)的信息通信器材通过网络相连。例如，可以向交通管控服务器(未图示)发送公交车的位置信息。并且，利用LAN或有线通信与Wi-Fi AP连接，在公交车(500)内部提供无线Wi-Fi服务，使公交车使用者的智能手机在公交车内使用Wi-Fi连接上网。
从式移动型TVWS装置(400、401)共享主式移动型TVWS装置(300至304)使用的信道，不需要从TVWS DB服务器获得可用信道，因此，不需要获得本装置的定位信息。即使公交车(500)具备GPS，但从式移动型TVWS装置(400、401)也用不上。
图2示出了本发明一实施例中主式移动型TVWS装置(300至304)的结构。
如图2所示，本发明一实施例中主式移动型TVWS装置(300)包括：与从式移动型TVWS装置(400、401)实施TVWS频段通信的TVWS接口(360)、为确认定位接收GPS信号的GPS模块(310)、直接或间接连接TCP/IP网络(20)的网络接口(320)、将从AC电源或太阳光等获得的电力给装置供电的电池及电源电路(330)以及控制装置并中继装置内多个接口之间数据传输的CPU(340)。CPU(340)包括TCP/IP协议栈及路由器(Router)功能，从而实现多个接口之间的高速数据传输。
进一步，还包括与WiFi终端进行数据通信的WiFi接口(350)。WiFi接口(350)为主式移动型TVWS装置(300至304)周边的手机等的Wi-Fi用户提供服务。即，使其WiFi接口为在公交车站等待乘坐公交车的人们提供Wi-Fi服务。
图3示出了本发明一实施例中从式移动型TVWS装置(400、401)的结构。
如图3所示，本发明一实施例中从式移动型TVWS装置(400、401)包括：控制整套装置并实施装置内多个接口之间数据传输的CPU(340)、利用主式移动型TVWS装置(300至304)和TVWS频段进行通信的一个以上TVWS接口(410、420)、接入LAN的LAN接口(450)、提供串行通信接入的串行(Serial)接口(440)以及为整套装置供电的电池及电源电路(460)。
LAN接口(450)和串行接口(400)为公交车内提供通信服务。即，信息通信器材直接接入LAN接口(450)及/或串行接口(400)，通过TVWS装置提供的无线回传传输数据。并且，通过使Wi-Fi AP接入LAN接口(450)及/或串行接口(400)提供Wi-Fi服务，可以为公交车内提供无线通信服务。
一个以上TVWS接口(410、420)同时连接于多个主式移动型TVWS装置(300至304)，提供无间断无线回传服务。即，2个以上TVWS接口(410、420)中之一在公交车路线上，与当前周边第1主式移动型TVWS装置连接，而另一个与位于前方的第2主式移动型TVWS装置连接，随着公交车沿着路线驶往位于前方的第2主式移动型TVWS装置，数据传输从第1主式移动型TVWS装置平稳过度到第2主式移动型TVWS装置，从而提供无间断无线回传服务。
CPU(430)管控内部接口之间的数据传输，特别是，具备多个TVWS接口(410、420)时，基于各TVWS接口(410、420)接收的接收信号强度，确定传输数据的TVWS接口。
图4示出了本发明又另一实施例中从式移动型TVWS装置(400、401)的结构。
如图4所示，本发明又另一实施例中从式移动型TVWS装置(400、401)包括：多个移动型TVWS模块，其包括具有TVWS接口(410、420)和TCP/IP协议栈的本地CPU(LCPU；411、421)；CPU(470)，其控制装置状态；串行(Serial)接口(440)，其与CPU(470)连接，进行串行数据通信；电池及电源电路(460)，其为整套装置供电；以及路由器(480)，其为整套装置供电的电池及电源电路(460)和接入LAN的LAN接口(450、451)，实施路由器功能，处理经由多个LAN/WAN端口的TCP/IP数据而传输到所愿目的地。
路由器(480)提供的LAN接口和CPU(470)提供的串行接口(400)为公交车内提供通信服务。即，信息通信器材直接接入LAN接口及/或串行接口(400)，通过TVWS装置提供的无线回传传输数据。并且，Wi-Fi AP接入LAN接口(450)及/或串行接口(400)提供Wi-Fi服务，为公交车内提供无线通信服务。
并且，多个移动型TVWS模块同时连接于多个主式移动型TVWS装置(300至304)提供无间断无线回传服务。即，多个移动型TVWS模块中之一在公交车路线上，与当前周边第1主式移动型TVWS装置连接，而另一个与位于前方的第2主式移动型TVWS装置连接，随着公交车沿着路线驶往位于前方的第2主式移动型TVWS装置，数据传输从第1主式移动型TVWS装置平稳过度到第2主式移动型TVWS装置，从而提供无间断无线回传服务。此时，CPU(470)基于多个TVWS模块接收的接收信号强度，确定传输数据的TVWS模块而告知路由器(480)。
如上所述，通过主/从式移动型TVWS装置提供无线回传系统，从而在公交车内提供数据通信服务。由于TVWS装置使用TV频段，监管相当严格。特别是，由于TVWS装置只使用除了本装置所在位置中广播用TV信道之外的空信道进行数据通信，管理机构已经制定了移动型TVWS装置的技术标准和TVWS可用信道数据库接入条件。根据规定，移动型TVWS装置的检测位置和实体位置之间的误差应为50m以内，并且除了睡眠模式之外，每隔60秒和从当前位置移动100m以上时，应该重新获得可用信道信息。
为此，移动型TVWS装置可以包括GPS接收机。
如图1所示，主式移动型TVWS装置(300至304)可以沿着公交车路线设置。如此设置时，有限空间内可能会设置多个主式移动型TVWS装置(300至304)，这会导致相互之间使用的信道相同而引起干扰。为了解决上述移动型TVWS装置的干扰问题，移动型TVWS装置在获得可用信道信息之后，可以采用解决干扰的多种方法选择本装置要使用的信道。
图5示出了本发明一实施例中主式移动型TVWS装置的使用信道选择方法。
如图5所示，本发明一实施例中主式移动型TVWS装置的使用信道选择方法，首先是获得本装置的定位信息(S510)。利用GPS模块(310)接收GPS信号而获得定位信息。并且，根据获得的定位信息获得可用信道信息(S520)。向接入TCP/IP网络(20)的TVWS DB服务器(200)发送包括本装置定位信息在内的可用信道信息请求短信，并接收TVWS DB服务器(200)发送的可用信道信息而获得可用信道信息。并且，对于获得的各可用信道检测接收信号强度(S530)。即，为了排除周边移动型TVWS装置使用的信道，检测接收周边移动型TVWS装置发送的信号时的信号强度。并且，选择可用信道中接收信号强度最弱的信道作为要使用的信道(S540)。
如上所述，主式移动型TVWS装置利用干扰最少的信道进行数据通信。
图6示出了本发明又另一实施例中主式移动型TVWS装置的使用信道选择方法。
如图6所示，本发明又另一实施例中主式移动型TVWS装置的使用信道选择方法，首先获得本装置的定位信息(S610)。如上所述，利用GPS模块(310)接收GPS信号而获得定位信息。并且，根据获得的定位信息获得可用信道信息(S620)。向接入TCP/IP网络(20)的TVWSDB服务器(200)发送包括本装置定位信息在内的可用信道信息请求短信，并接收TVWS DB服务器(200)发送的可用信道信息而获得可用信道信息。然后，获得周边主式移动型TVWS装置的使用信道信息(S630)。该信息是向周边主式移动型TVWS装置请求发送使用信道信息，并接收周边主式移动型TVWS装置发送的使用信道信息而获得。然后，从TVWS DB服务器(200)获得的可用信道中的除了周边主式移动型TVWS装置使用信道之外的其余可用信道中选择要使用的信道(S640)。此时，如果使用频率跳跃等传输方式，可以选择多个信道作为要使用的信道。另外，如果从其余可用信道中选择要使用的信道时，如图5所示，检测各可用信道的接收信号强度，选择接收信号强度最弱的信道作为要使用的信道。
图7示出了本发明又另一实施例中主式移动型TVWS装置的使用信道选择方法。
如图7所示，本发明又另一实施例中主式移动型TVWS装置的使用信道选择方法，首先是获得本装置的定位信息(S710)。如上所述，利用GPS模块(310)接收GPS信号而获得定位信息。并且，根据获得的定位信息获得可用信道信息(S720)。向接入TCP/IP网络(20)的TVWSDB服务器(200)发送包括本装置定位信息在内的可用信道信息请求短信，并接收TVWS DB服务器(200)发送的可用信道信息而获得可用信道信息。然后，向接入TCP/IP网络(20)的NMS服务器(100)传输获得的可用信道信息(S730)。NMS服务器(100)基于该主式移动型TVWS装置周边主式移动型TVWS装置使用的信道信息，从该主式移动型TVWS装置的可用信道选择该主式移动型TVWS装置可以使用的信道(S740)。
此时，该主式移动型TVWS装置在向NMS服务器(100)传输可用信道信息的步骤，可以同时传输各可用信道的接收信号强度信息，而NMS服务器(100)在选择该主式移动型TVWS装置要使用的信道时，可以利用接收的接收信号强度信息。
本发明中，要想正确驱动为公交车内提供数据服务的回传系统，设置在公交车内的从式移动型TVWS装置必须经由多个主式移动型TVWS装置与其他主式移动型装置连接。因此，必须具备切换装置，以使从式移动型装置与其他主式移动型装置连接而无间断地传输数据。
图8示出了本发明一实施例中包括切换用L3开关的无线回传系统的结构。
如图8所示，本发明的无线回传系统在TCP/IP网络(20)前端进一步具备切换用L3开关(600)。L3开关可以是路由器。设置在公交车内的从式移动型TVWS装置可以具备本装置的固定IP，并依据TVWS接口的接收信号强度，与连接的多个主式移动型TVWS装置(300至304)中之一进行通信而传输数据，而L3开关(600)实时更新和储存发送各从式移动型TVWS装置固定IP的具体主式移动型TVWS装置，以便于今后利用储存的主式移动型TVWS装置信息向特定从式移动型TVWS装置传输数据。此时，通过设置在公交车内的从式移动型TVWS装置选择的主式移动型TVWS装置进行数据通信，从而保证切换时不损失IP数据包。
图9示出了本发明一实施例中无线回传系统的切换方法。
如图9所示，从式移动型TVWS装置选择连接的多个主式移动型TVWS装置中之一传输数据(S910)。即，图8示出的例中，从式移动型TVWS装置首先利用主式移动型TVWS装置(301)传输数据之后，随着公交车靠近下一个公交站以及主式移动型TVWS装置(302)的信号强度变强，决定利用主式移动型TVWS装置(302)传输数据，并通过主式移动型TVWS装置(302)传输以后数据。此时，L3开关(600)将该从式移动型TVWS装置为传输数据使用过的主式移动型TVWS装置储存为以往主式移动型TVWS装置(301)，接收通过主式移动型TVWS装置(302)传输过来的数据之后，更新为主式移动型TVWS装置(302)并储存(S920)。然后，接收到接入以后TCP/IP网络(20)的NMS服务器(100)、TVWS DB服务器(200)或者公交车内用户连接的其他装置传输给所述从式移动型TVWS装置的数据时，L3开关(600)利用更新与储存的主式移动型TVWS装置(302)传输到从式移动型TVWS装置(S930)，从而保证平稳切换。
如上所述，本发明提供一种使用TVWS通信为公交车提供通信服务的利用移动型TVWS装置的无线回传系统，特别公开了使用免费TV频段、上网范围比Wi-Fi更宽广、传输数据更方便、大幅降低应用费用的无线回传系统。
使用本发明公开的无线回传系统时，可以同时提供公交到站停靠信息等各公交站交通管理系统需要的数据服务。
另外，上述内容基于普通城市运营的大众公交系统做出了说明，但并不限定于此，本发明还可以应用于SUV、商用车、出租车等，此时，主式移动型TVWS装置可以设置在除了公交站之外的公路沿线。并且，所述回传系统可以适用于以路线方式运营的有轨电车、地铁和单轨铁路系统。
本发明所属领域技术人员应当理解，在不更改本发明技术思想或必备特征的前提下，可以采用多种形态实施本发明，因此，上述实施例在各方面均为事例，并不限定本发明。本发明的范围不由上述详细说明阐释而应由权利要求书阐释，根据权利要求书的意义、范围及其等值概念导出的一切修改及变性形态皆应解释为包含在本发明的范围。

Claims (15)

1.一种利用TVWS的无线回传系统，其特征在于，公交车上利用TVWS(TV White Space)频段进行数据通信的利用TVWS的无线回传系统，包括：
TVWS DB服务器，其基于定位信息提供可用TVWS信道信息；
多个主式(master)移动型TVWS装置，其沿着所述公交车的路线设置在固定位置；以及
一个以上从式(slave)移动型TVWS装置，其设置在所述公交车上，
所述多个主式移动型TVWS装置分别获得本装置定位信息，向所述TVWS DB服务器提供获得的定位信息，接收可用TVWS信道信息，基于所述可用TVWS信道信息选择要使用的TVWS信道，利用所述选择的TVWS信道与所述从式移动型TVWS装置传输数据；
所述一个以上从式移动型TVWS装置为所述公交车内信息通信器材提供数据服务，利用所述多个主式移动型TVWS装置中的一个主式移动型TVWS装置与通过所述一个主式移动型TVWS装置选择的TVWS信道传输数据。
2.根据权利要求1所述的利用TVWS的无线回传系统，其特征在于，所述主式移动型TVWS装置包括：
TVWS接口，其利用TVWS信道与所述从式移动型TVWS装置收发收据；
网络接口，其接入TCP/IP网络进行数据通信；
GPS模块，其基于接收的GPS信号获得定位信息；以及
CPU，其控制所述主式移动型TVWS装置的应用，中继所述TVWS接口和所述网络接口之间的数据传输。
3.权利要求2所述的利用TVWS的无线回传系统，其特征在于，
所述主式移动型TVWS装置还包括WiFi接口，其实施WiFi AP功能，与WiFi终端进行数据通信。
4.权利要求1所述的利用TVWS的无线回传系统，其特征在于，所述从式移动型TVWS装置包括：
一个以上TVWS接口，其利用TVWS信道与所述多个主式(master)移动型TVWS装置中至少一个收发数据；
串行接口，其为所述公交车内信息通信器材提供数据服务；
LAN接口，其为所述公交车内信息通信器材提供数据服务；以及
CPU，其管控所述从式移动型TVWS装置，中继所述一个以上TVWS接口、所述串行接口及所述LAN接口之间数据传输，
所述CPU基于所述一个以上TVWS接口分别使用的信道的质量，选择所述一个以上TVWS接口中之一传输数据，而其余不传输数据。
5.根据权利要求1所述的利用TVWS的无线回传系统，其特征在于，所述从式移动型TVWS装置包括：
一个以上TVWS模块，其利用TVWS信道与所述多个主式(master)移动型TVWS装置中之一收发数据；
路由器，其配备为所述公交车内信息通信器材提供数据服务的一个以上LAN接口，进行所述一个以上TVWS模块、所述一个以上LAN接口及CPU之间的数据路由；以及
CPU，其管控所述从式移动型TVWS装置，其提供为所述公交车内信息通信器材提供数据服务的串行接口，管控所述路由器的路由，
所述一个以上TVWS模块分别包括利用TVWS信道收发数据的TVWS接口以及处理TCP/IP协议的本地CPU，
所述CPU管控所述路由器的路由，以使其基于所述一个以上TVWS模块分别使用的信道的质量，选择所述一个以上TVWS模块中之一传输数据，其余不传输数据。
6.根据权利要求1所述的利用TVWS的无线回传系统，其特征在于，
所述主式移动型TVWS装置对于从所述TVWS DB服务器获得的可用信道分别检测接收信号强度(Received Signal Strength Indication；RSSI)，选择接受信号强度最弱的可用信道作为要使用的TVWS信道。
7.根据权利要求1所述的利用TVWS的无线回传系统，其特征在于，
所述主式移动型TVWS装置从所述多个主式移动型TVWS装置的另外主式移动型TVWS装置获得使用的TVWS信道信息，并从所述TVWS DB服务器获得的可用信道中的除了所述另外主式移动型TVWS装置使用的TVWS信道之外的其余可用信道中，选择一个可用信道作为要使用的TVWS信道。
8.根据权利要求1所述的利用TVWS的无线回传系统，其特征在于，
还包括确定所述多个主式移动型TVWS装置要使用的TVWS信道的NMS服务器；
所述主式移动型TVWS装置向所述NMS服务器发送从所述TVWS DB服务器接收的所述可用TVWS信道信息，将由所述NMS做出决定并传输的TVWS信道作为所述要使用的TVWS信道。
9.权利要求1所述的利用TVWS的无线回传系统，其特征在于，
还包括L3开关，其选择在所述从式移动型TVWS装置和所述TVWS DB服务器之间负责数据中继的所述多个主式移动型TVWS装置中之一，
所述L3开关基于所述从式移动型TVWS装置传输的数据，储存所述从式移动型TVWS装置使用的主式移动型TVWS装置，并选择所述储存的主式移动型TVWS装置作为负责所述从式移动型TVWS装置和所述TVWS DB服务器之间数据中继的主式移动型TVWS装置。
10.一种选择主式移动型TVWS装置在权利要求1所述的无线回传系统中要使用的TVWS信道的方法，包括：
获得所述主式移动型TVWS装置定位信息的步骤；
获得所述定位信息中可用信道信息的步骤；
对于获得的所述各可用信道分别检测接收信号强度的步骤；以及
选择经检测接收信号强度最弱的可用信道作为要使用的TVWS通信用信道的步骤。
11.权利要求10所述的TVWS通信用信道的选择方法，其特征在于，
获得所述定位信息中可用信道信息的步骤包括：
向TVWS DB服务器传输所述定位信息的步骤；以及
从所述TVWS DB服务器接收可用信道信息的步骤。
12.一种选择主式移动型TVWS装置在权利要求1所述的无线回传系统中要使用的TVWS信道的方法，包括：
获得所述主式移动型TVWS装置定位信息的步骤；
获得所述定位信息中可用信道信息的步骤；
获得权利要求1所述无线回传系统内另外主式移动型TVWS装置的使用信道信息的步骤；
对于所述可用信道中的除了所述另外主式移动型TVWS装置使用的信道之外的各其余可用信道检测接收信号强度的步骤；以及
选择经检测接收信号强度最弱的可用信道作为要使用的TVWS通信用信道的步骤。
13.一种选择主式移动型TVWS装置在权利要求8所述的无线回传系统中要使用的TVWS信道的方法，包括：
获得所述主式移动型TVWS装置定位信息的步骤；
获得所述定位信息中可用信道信息的步骤；
向NMS服务器传输所述可用信道信息的步骤；
所述NMS服务器基于所述可用信道信息及权利要求8所述无线回传系统内另外主式移动型TVWS装置正在使用的信道，选择所述主式移动型TVWS装置要使用的信道的步骤；
所述NMS服务器传递已选定所述主式移动型TVWS装置要使用的信道的步骤；以及
选择所述传递的信道作为要使用的TVWS通信用信道的步骤。
14.根据权利要求13所述的TVWS通信用信道的选择方法，其特征在于，
还包括获得的各所述可用信道检测接收信号强度的步骤；
向NMS服务器传输所述可用信道信息的步骤包括向NMS服务器同时传输所述各可用信道信息及检测到的各可用信道的接收信号强度的步骤；
所述NMS服务器选择所述主式移动型TVWS装置要使用的信道的步骤包括：
从所述可用信道中的除了所述另外主式移动型TVWS装置使用的信道之外的其余各可用信道中，选择经检测接收信号强度最弱的可用信道作为所述主式移动型TVWS装置要使用的信道的步骤。
15.一种在权利要求9所述的无线回传系统中L3开关选择用于负责从式移动型TVWS装置和TVWS DB服务器之间数据中继的主式移动型TVWS装置的方法包括：
基于各从式移动型TVWS装置传输的数据，存储各从式移动型TVWS装置为传输数据利用的主式移动型TVWS装置(以下称作第1主式移动型TVWS装置)的步骤；
选择储存的所述第1主式移动型TVWS装置作为负责从式移动型TVWS装置和TVWS DB服务器之间数据中继的主式移动型TVWS装置的步骤；以及
基于各从式移动型TVWS装置传输的数据，各从式移动型TVWS装置为传输数据使用的主式移动型TVWS装置(以下称作第2主式移动型TVWS装置)与所述第1主式移动型TVWS装置不相同时，储存所述第2主式移动型TVWS装置并更新的步骤。
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