CN109862538A - 基于Ad Hoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于Ad Hoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统，包括：以每台公交车辆为一个Ad Hoc节点，在每台公交车辆行安装车载移动终端，以每个公交站台的电子站牌为一个Mesh节点，多个Mesh节点之间构成Mesh网络；多个车载移动终端构成一组Ad Hoc网络，每组Ad Hoc网络中的多个车载移动终端，根据与最近的公交站台的Mesh节点的Mesh服务器的距离，由远及近的车载移动终端向相邻的上一个车载移动终端传输自身的节点信息，逐级转发至Mesh节点，再由Mesh节点发送至监控中心。本发明保证对城市内公交数据交换提供安全、可靠、无缝的健全网络，并满足车辆与监控中心间的视频、语音、数据等多业务的无线传送。

Description

基于Ad Hoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，特别涉及一种基于Ad Hoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统。

背景技术

城市公交智能化是国家发展的需求，也是城市信息化智能化建设的体现。目前全国大部分城市都已先后建成了智能公交系统并投入使用。方便了城市群众的生活。在智能公交领域中，数据传送网络是个重要的组成，目前普遍采用的是2、3、4G网络做为通讯链路。因此不可避免需要向网络运营商们支付相关的网络资费。以一台普通车辆只进行基本定位运行数据传送为例，大约一年要交纳的网络费用在200至300元。而如果需要通过4G信号传输实时图像的话网络资费更加高昂。同时，这些网络资费只单纯的作为车辆的数据通讯费用，不可避免的导致资源利用率低，浪费严重的问题。

另一方面市场上有相关的技术应用模型，通过Ad hoc网络或无线Mesh网络进行传输送。

Ad hoc网络和无线Mesh网络都采用分布式、自组织的思想形成网络，网络每个节点都具备路由功能，随时为其他节点的数据传输提供路由和中继服务。Ad hoc网是一种多跳的、无中心的、自组织无线网络，又称为多跳网(Multi-hop Network)、无基础设施网(Infrastructureless Network)或自组织网(Self-organizing Network)。整个网络没有固定的基础设施，每个节点都是移动的，并且都能以任意方式动态地保持与其它节点的联系。在这种网络中，由于终端无线覆盖取值范围的有限性，两个无法直接进行通信的用户终端可以借助其它节点进行分组转发。每一个节点同时是一个路由器，它们能完成发现以及维持到其它节点路由的功能。图1为典型的AdHoc网络。如图1所示，D节点无法与G节点直接通讯，但可以通过节点C使D、G的通讯得以进行。

因此，对于AdHoc网络主要侧重应用于移动环境中，其特点具有动态性、移动终端可以以任何的模式和速度进行移动，确保网络内任意两个节点的可靠通信。

无线Mesh网络(无线网状网络)也称为“多跳(multi-hop)”网络，它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。无线Mesh网络是一种无线宽带接入网络，利用分布式思想构建网络，让用户在任何时间、任何地点都可以对互联网进行高速无线访问。无线Mesh网络，由Mesh routers(路由器)和Mesh clients(客户端)组成，其中Mesh routers构成骨干网络，并和有线的internet网相连接，负责为Mesh clients提供多跳的无线internet连接。

在具体的应用过程中：

(1)单纯的Mesh网络

以增强型的Mesh网络做为无线覆盖，以期望通过加大功率和覆盖范围来保证在网络内的移动目标实现全覆盖。为保证网络的信号还需要不断的增加Mesh路由器的数量。导致整体成本和维护难度加大。

(2)单纯的Ad Hoc网络

虽然Ad Hoc的自组网特性和目标的快速接入能力适应用公交车辆的基本应用要求，但是对于相对长的公交的运营路线来说。全部的公交车辆如果全部通过Ad Hoc进行数据交换，Ad Hoc节点的工作压力太过集中导致网络效率低。

综上所述，单纯的Mesh网络以及单纯的Ad Hoc网络还是被局限于一个相对固定的区域内进行，在此区域内可以实现理想中的终端接入和数据交换功能。但区域一扩展时，各种局限性就充分体现出来。所以相对来说直接通过2，3，4G运营商网络还是一个稳定可行的途径。但每的费用支出仍然是一笔不小的开销。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于Ad Hoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于Ad Hoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统，包括：以每台公交车辆为一个Ad Hoc节点，在每台所述公交车辆行安装车载移动终端，以每个公交站台的电子站牌为一个Mesh节点，多个Mesh节点之间构成Mesh网络；多个所述车载移动终端构成一组Ad Hoc网络，

每组Ad Hoc网络中的多个所述车载移动终端，根据与最近的公交站台的Mesh节点的Mesh服务器的距离，由远及近的车载移动终端向相邻的上一个车载移动终端传输自身的节点信息，逐级转发至当前Ad Hoc网络中作为簇头的车载移动终端，由该作为簇头的移动终端将本组Ad Hoc网络中所有车载移动终端的节点信息发送至距离最近的公交站台的Mesh节点，再由Mesh节点发送至监控中心；

所述监控中心根据接收到来自所述Mesh节点的各个车载移动终端的节点信息，进行综合分析，实时调配运力，并在检测到突发事件时进行全局调控。

进一步，所述车载移动终端包括：车载主机、AdHoc通讯单元、视频单元、自动报站器、媒体播放器，其中，所述车载主机与所述AdHoc通讯单元、视频单元、自动报站器、媒体播放器连接，所述AdHoc通讯单元用于实现与其他车载移动终端或Mesh服务器的通信，所述视频单元用于采集当前车辆内的视频图像，发送至所述车载主机，由所述车载主机通过所述AdHoc通讯单元对外发送；所述自动报站器用于自动播放当前行进到的公交站点；所述媒体播放器用于多媒体图像供乘客查看。

进一步，在同一个Ad Hoc网络中的每个车载移动终端均配置有主机名，每个所述车载移动终端向所在Ad Hoc网络中的其他车载移动终端广播自己的主机名。

进一步，每个所述Ad Hoc网络采用动态分配簇头机制，当所述Ad Hoc网络中的一个车载移动终端在能量和最近的公交站台的Mesh服务器的距离上优于原来的簇头时，则自动升级为簇头，而原来的簇头自动降级为普通的车载移动终端。

进一步，所述电子站牌包括：电子站牌主机、Mesh路由器、电子站牌显示屏，其中，所述Mesh路由器用于接收来自所述车载移动终端的节点信息，所述Mesh路由器通过主干网络或者其他Mesh路由器转发至监控中心；

所述电子站牌主机接收到所述车载移动终端的节点信息，并将该信息通过所述电子站牌显示屏进行显示；

所述电子站牌显示屏用于显示车辆到站提示信息和广告信息。

进一步，不同公交站台的Mesh路由器之间进行通信。

进一步，所述公交站台的Mesh路由器提供无线上网功能，以供在所述公交站台的等候乘客实现上网。

根据本发明实施例的基于Ad Hoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统，解决现有应用模式和应用技术中存在的不足，利用基于Ad Hoc构建的Mesh网络综合通信应用系统，可以保证对城市内公交数据交换提供安全、可靠、无缝的健全网络，并满足车辆与监控中心间的视频、语音、数据等多业务的无线传送。通过引入本发明，可以完全实现系统自主组网，并提高了全网络的数据交换容量。综合两种网络的优势，使公交系统在实际运营中，通讯网络可以无限扩展并基本可以保障车辆节点带宽。通过本设计网络的应用，可以轻松的实现车辆视频监控、实时运营监控等高级应用。自主组网不依靠目前的通讯运营商，省去了大量的通讯资费。

本发明附加的方面和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

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为典型Ad Hoc网络的示意图；

图2为根据本发明实施例的基于Ad Hoc的Mesh网络的示意图；

图3为根据本发明实施例的基于Ad Hoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统的结构图；

图4为根据本发明实施例的基于Ad Hoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统的拓扑图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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。

如图4所示，本发明实施例的基于Ad Hoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统，包括：以每台公交车辆为一个Ad Hoc节点，在每台公交车辆行安装车载移动终端100，以每个公交站台的电子站牌200为一个Mesh节点，多个Mesh节点之间构成Mesh网络；多个车载移动终端100构成一组Ad Hoc网络。因为在实际运行过程中，由车辆组成的网络拓扑也随之发生变化，AdHoc结构适应这种变化。相比之下，Mesh路由器230一般处于一个相对静态的网络结构中，因此作为公交站台，就特别适应于Mesh。同时每个Mesh路由器230负责一个AdHoc网络与外界的信息交换，参考图2。

本发明的网络架构采用基于Ad Hoc-MESH的WMN混合结构，构成多跳无线网格，具有自行成、自愈合和向组织能力，支持多种网络接入方式，能够与现有的网络兼容和互操作。每台车辆都安装一套移动终端，彼此之间相互组成Ad Hoc网络可以在不依赖任何通信设各的情况下实现相互之间移动通信。每一组Ad Hoc网络与它最近的站台Mesh路由器230相联系。

具体的，每组Ad Hoc网络中的多个车载移动终端100，根据与最近的公交站台的Mesh节点的Mesh服务器的距离，由远及近的车载移动终端100向相邻的上一个车载移动终端100传输自身的节点信息，逐级转发至当前Ad Hoc网络中作为簇头的车载移动终端100，由该作为簇头的移动终端将本组Ad Hoc网络中所有车载移动终端100的节点信息发送至距离最近的公交站台的Mesh节点，再由Mesh节点发送至监控中心。

如图3所示，车载移动终端100包括：车载主机110、AdHoc通讯单元120、视频单元130、自动报站器140、媒体播放器150。其中，车载主机110与AdHoc通讯单元120、视频单元130、自动报站器140、媒体播放器150连接。AdHoc通讯单元120用于实现与其他车载移动终端100或Mesh服务器的通信，视频单元130用于采集当前车辆内的视频图像，实现现场影音拍摄录制功能，发送至车载主机110，由车载主机110通过AdHoc通讯单元120对外发送；自动报站器140用于自动播放当前行进到的公交站点；媒体播放器150用于多媒体图像供乘客查看。车载移动终端100是全系统的核心部件。

在一个Ad Hoc网络中，每个节点具有主机和路由的功能，一方面作为主机运行相关的应用程序；另一方面是路由的功能，需要运行相关的路由协议，发现路由，维护，更新路由表的操作。在一个Ad Hoc网络中，当一个节点不在另一个节点的信号范围内，可以通过它们之间的节点进行信息的转发，使节点信息与其他节点共享。

在日常的公交营运过程中，多个车载移动终端100组成一个Ad Hoc网络，在同一个Ad Hoc网络中的每个车载移动终端100均配置有主机名，每个车载移动终端100向所在AdHoc网络中的其他车载移动终端100广播自己的主机名，同时收到其他车载移动终端100主机名。

由于Ad Hoc网络在公交营运的过程中网络拓扑是不断变化，导致了不能始终依靠某个移动终端固定充当诙网络分组的簇头。在本发明中，每个Ad Hoc网络采用动态分配簇头机制，当Ad Hoc网络中的一个车载移动终端100在能量和最近的公交站台的Mesh服务器的距离上优于原来的簇头时，则自动升级为簇头，而原来的簇头自动降级为普通的车载移动终端100。

在本发明的一个实施例中，Mesh路由器230主干网络直接或通过其它Mesh路由器230转发相连，使移动终端传回的实时信号和信息，能及时的传递给监控中心。

如图3所示，电子站牌200包括：电子站牌主机210、Mesh路由器230、电子站牌显示屏220，其中，Mesh路由器230用于接收来自车载移动终端100的节点信息，Mesh路由器230通过主干网络或者其他Mesh路由器230转发至监控中心。电子站牌主机210接收到车载移动终端100的节点信息，并将该信息通过电子站牌显示屏220进行显示。电子站牌显示屏220用于显示车辆到站提示信息和广告信息发布等功能。其中，主干网络是指传统的internet网络，可以通过无线也可以通过有线的方式接入。

在本发明的一个实施例中，不同公交站台的Mesh路由器230之间进行通信。

此外，公交站台的Mesh路由器230提供无线上网功能，以供在公交站台的等候乘客实现上网。时候车的乘客也可以直接接入到Mesh路由器230实现无线上网接入。

监控中心可以通过回传的数据信息进行综合分析，实时调配运力，或者对突发事件进行全局调控。

通过上述综合组网方式，将Ad Hoc与mesh的优势充分利用更适应于城市公交应用特点。

监控中心根据接收到来自Mesh节点的各个车载移动终端100的节点信息，进行综合分析，实时调配运力，并在检测到突发事件时进行全局调控。监控中心既可以作为网络系统的应用控制中心，又可以作为公交车辆的监控指挥中心。

根据本发明实施例的基于Ad Hoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统，解决现有应用模式和应用技术中存在的不足，利用基于Ad Hoc构建的Mesh网络综合通信应用系统。保证对城市内公交数据交换提供安全、可靠、无缝的健全网络，并满足车辆与监控中心间的视频、语音、数据等多业务的无线传送。通过引入本发明，可以完全实现系统自主组网，并提高了全网络的数据交换容量。综合两种网络的优势，使公交系统在实际运营中，通讯网络可以无限扩展并基本可以保障车辆节点带宽。通过本设计网络的应用，可以轻松的实现车辆视频监控、实时运营监控等高级应用。自主组网不依靠目前的通讯运营商，省去了大量的通讯资费。

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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下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。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (7)

1.一种基于AdHoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统，其特征在于，以每台公交车辆为一个AdHoc节点，在每台所述公交车辆行安装车载移动终端，以每个公交站台的电子站牌为一个Mesh节点，多个Mesh节点之间构成Mesh网络；多个所述车载移动终端构成一组AdHoc网络，

每组AdHoc网络中的多个所述车载移动终端，根据与最近的公交站台的Mesh节点的Mesh服务器的距离，由远及近的车载移动终端向相邻的上一个车载移动终端传输自身的节点信息，逐级转发至当前AdHoc网络中作为簇头的车载移动终端，由该作为簇头的移动终端将本组AdHoc网络中所有车载移动终端的节点信息发送至距离最近的公交站台的Mesh节点，再由Mesh节点发送至监控中心；

所述监控中心根据接收到来自所述Mesh节点的各个车载移动终端的节点信息，进行综合分析，实时调配运力，并在检测到突发事件时进行全局调控。

2.如权利要求1所述的基于AdHoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统，其特征在于，所述车载移动终端包括：车载主机、AdHoc通讯单元、视频单元、自动报站器、媒体播放器，其中，所述车载主机与所述AdHoc通讯单元、视频单元、自动报站器、媒体播放器连接，所述AdHoc通讯单元用于实现与其他车载移动终端或Mesh服务器的通信，所述视频单元用于采集当前车辆内的视频图像，发送至所述车载主机，由所述车载主机通过所述AdHoc通讯单元对外发送；所述自动报站器用于自动播放当前行进到的公交站点；所述媒体播放器用于多媒体图像供乘客查看。

3.如权利要求1所述的基于AdHoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统，其特征在于，在同一个AdHoc网络中的每个车载移动终端均配置有主机名，每个所述车载移动终端向所在AdHoc网络中的其他车载移动终端广播自己的主机名。

4.如权利要求1所述的基于AdHoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统，其特征在于，每个所述AdHoc网络采用动态分配簇头机制，当所述AdHoc网络中的一个车载移动终端在能量和最近的公交站台的Mesh服务器的距离上优于原来的簇头时，则自动升级为簇头，而原来的簇头自动降级为普通的车载移动终端。

5.如权利要求1所述的基于AdHoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统，其特征在于，所述电子站牌包括：电子站牌主机、Mesh路由器、电子站牌显示屏，其中，所述Mesh路由器用于接收来自所述车载移动终端的节点信息，所述Mesh路由器通过主干网络或者其他Mesh路由器转发至监控中心；

所述电子站牌主机接收到所述车载移动终端的节点信息，并将该信息通过所述电子站牌显示屏进行显示；

所述电子站牌显示屏用于显示车辆到站提示信息和广告信息。

6.如权利要求1或5所述的基于AdHoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统，其特征在于，不同公交站台的Mesh路由器之间进行通信。

7.如权利要求1所述的基于AdHoc与Mesh的WMN网络城市智能公交通讯网络系统，其特征在于，所述公交站台的Mesh路由器提供无线上网功能，以供在所述公交站台的等候乘客实现上网。