CN113099416B - 一种轨道交通无线信道监测方法及无线信道监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种轨道交通无线信道监测方法，结合SNMP信息与ICMP信息一起持续且实时的监测无线信道通信质量，既能够整体掌握通信质量，也能够根据对应的通信参数与通信质量反馈进行更优参数的配置与选择。同时本发明提供了一种轨道交通无线信道监测系统、包含设于车辆基地或控制中心的地面服务器、设于固定建筑体或地面上的轨旁AP；所述地面服务器通过轨旁AP向列车上的车载AP通信。相比现有技术，本发明提出的系统能够持续实时的采集信息，更全更准的数据测算，更便捷的数据管理，更良好的系统可扩展性和更直观的无线信道质量直观的状态展现。

Description

一种轨道交通无线信道监测方法及无线信道监测系统
技术领域
本发明涉及轨道无线通信传输技术领域，尤其涉及一种轨道交通无线信道监测方法及无线信道监测系统。
背景技术
轨道交通领域的无线通信越发广泛，多种不同的移动通信手段应用于不同的场景需求或目标，但目前涉及的无线信道运维手段评判无线信道质量的手段较为单一，仅集中在监测无线射频信号的信号发射强度和背景噪声，没有建立无线通信整体质量的完善的分析评判机制，其缺陷主要体现在以下几点：
(1)无线信道的质量主要依据无线网络设备的网管数据(SNMP)，主要有无线信号强度、背景噪声、协商速率等来评判无线通信质量，手段比较单一。
(2)在无线信道的SNMP数据如无线信号强度、背景噪声、协商速率等较好的情况下，可能无线信道的时延(ICMP数据)受无线攻击等情况过高，导致通信临时中断而造成事故。
(3)现有的基于SNMP数据的网管系统没有建立无线通信信道长期监测机制和分析机制，无法对无线信道的状态进行有效监测。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种轨道交通无线信道状态监测方法及系统。
一种轨道交通无线信道监测方法，包含以下步骤：
步骤1：采集车载AP的ICMP信息和SNMP信息；采集轨旁AP的ICMP信息和SNMP信息；所述车载AP的ICMP信息与所述轨旁AP的ICMP信息中包含有延时信息和丢包值；
步骤2：将本地服务器到车载AP的延时信息减去本地服务器到轨旁AP的延时信息，以计算无线信道的延时量；所述本地服务器为车辆基地或控制中心的地面服务器；
步骤3：对所述ICMP信息中的延时信息与所述SNMP信息对应的参数进行关联，并进行显示交互。
进一步的，对于所采集到车载AP的ICMP信息、SNMP信息，以及轨旁AP的ICMP信息、SNMP信息，按照时间节点进行存储。
进一步的，所述ICMP信息和SNMP信息以相同时间轴显示，以展现无线信号参数对延时的影响。
进一步的，在ICMP信息的丢包值和/或延时信息超过标准阈值时，进行报警；所述标准阈值是以ICMP信息对应所人为设定的参数值。
进一步的，统计丢包频次、延时超时频次及对应无线通信参数设置，通过排序或比对筛选最优无线通信参数以供参数配置调整。
本发明还提出了一种轨道交通无线信道状态监测系统，包含设于车辆基地或控制中心的地面服务器、设于固定建筑体或地面上的轨旁AP；所述地面服务器通过轨旁AP向列车上的车载AP通信，并获取地面服务器与轨旁AP、车载AP的ICMP信息和SNMP信息，以计算轨旁AP到车载AP的无线信道延时。
进一步的，所述地面服务器包括ICMP配置模块、SNMP配置模块、ICMP采集模块、SNMP采集模块、无线信道状态分析模块与数据库；
所述ICMP配置模块用于配置ICMP中测试网络连接程序ping的目标设备的第一通信参数；所述第一通信参数包含IP地址、发送间隔、发送次数和发送字节长度；
所述SNMP配置模块用于配置SNMP获取信息的目标设备的第二通信参数；所述第二通信参数包含IP地址、发送间隔、发送次数、SNMP端口号、SNMP团体名和SNMP版本号；
所述ICMP采集模块用于根据ICMP配置模块的第一通信参数，向目标设备执行ping操作，获取包含延时信息、丢包值在内的ICMP信息，并将ping操作对应的执行时间与延时信息存入数据库；
所述SNMP采集模块用于根据SNMP配置模块的第二通信参数，向目标设备执行SNMPGET操作，获取包含无线信号强度、背景噪声在内的SNMP信息，并将SNMP GET操作的执行时间及SNMP信息存入数据库；
所述无线信道状态分析模块用于从数据库提取ICMP信息和SNMP信息，对比延时信息和无线信号强度、背景噪声，计算两者之间线性关系及偏差范围，判断无线信号强度、背景噪声、延时信息是否超过预先人为设定的标准阈值。
进一步的，所述地面服务器还连接有无线信道状态交互模块；所述无线信道状态交互模块用于显示所述无线信道状态分析模块的分析结果，并发出状态异常报警。
进一步的，所述轨旁AP的数量为多个。
进一步的，还包含若干车站交换机，各车站交换机通过专用传输系统连接；任一车站交换机通信连接有多个轨旁AP。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)持续的实时采集信息；本系统不但可实时持续的采集传统的无线信道状态的SNMP数据信息，包括信号强度、背景噪声等，还可同时实时持续的采集计算无线信道的延时信息。
(2)更全更准的数据测算；本系统通过采集车载AP和轨旁AP的ICMP信息，可以准确的测算无线信道的延时，包含最高延时、最低延时、平均延时等数据，为无线信道状态的评估提供了更多的数据参考。
附图说明
附图1为实施例1中无线信道状态监测组网示意图。
附图2监测系统的配置示意图。
附图3监测系统地面服务器主要架构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种轨道交通无线信道状态监测系统，如图1所示，包含设于车辆基地或控制中心的地面服务器、设于固定建筑体或地面上的轨旁AP；所述地面服务器通过轨旁AP向列车上的车载AP通信，并获取地面服务器与轨旁AP、车载AP的ICMP信息和SNMP信息，以计算轨旁AP到车载AP的无线信道延时。所述地面服务器包括ICMP配置模块、SNMP配置模块、ICMP采集模块、SNMP采集模块、无线信道状态分析模块与数据库；
所述ICMP配置模块用于配置ICMP中测试网络连接程序ping的目标设备的第一通信参数；所述第一通信参数包含IP地址、发送间隔、发送次数和发送字节长度；
所述SNMP配置模块用于配置SNMP获取信息的目标设备的第二通信参数；所述第二通信参数包含IP地址、发送间隔、发送次数、SNMP端口号、SNMP团体名和SNMP版本号；
所述ICMP采集模块用于根据ICMP配置模块的第一通信参数，向目标设备执行ping操作，获取包含延时信息、丢包值在内的ICMP信息，并将ping操作对应的执行时间与延时信息存入数据库；
所述SNMP采集模块用于根据SNMP配置模块的第二通信参数，向目标设备执行SNMPGET操作，获取包含无线信号强度、背景噪声在内的SNMP信息，并将SNMP GET操作的执行时间及SNMP信息存入数据库；目标设备可以是车载AP、轨旁AP。
所述无线信道状态分析模块用于从数据库提取ICMP信息和SNMP信息，对比延时信息和无线信号强度、背景噪声，计算两者之间线性关系及偏差范围，判断无线信号强度、背景噪声、延时信息是否超过预先人为设定的标准阈值。
所述地面服务器还连接有无线信道状态交互模块；所述无线信道状态交互模块用于显示所述无线信道状态分析模块的分析结果，并发出状态异常报警。还包含若干车站交换机，各车站交换机通过专用传输系统连接；所述专用传输网络是指布设在轨道旁边的光传输网络，由光纤和光传输设备组成，网络拓扑有环形等多种结构，实现各车站之间有光传输通道，各车站数据交换机都联在这个光传输网络上进行通信。任一车站交换机通信连接有多个轨旁AP，多个轨旁AP通过车站交换机与地面服务器通信。
由此，借助可靠硬件系统的连接及软件系统配置，为无线信道采集信息提供了支撑，且能够持续的实时采集信息；在传统的SNMP数据信息判断无线信号质量的基础上，结合了ICMP信息，监测更为全面，不但可实时持续的采集传统的无线信道状态的SNMP数据信息，包括信号强度、背景噪声等，还可同时实时持续的采集计算无线信道的延时信息；结合了ICMP信息，监测效果更好，若网络延迟超限，一来可以相应调整通信参数设置予以应对试探，二来车站也可及时发现，做好其他车辆的调度应对，避免通信临时中断而造成事故。
通过将采集的原始信息进行测算后，将无线信道状态信息在无线信道状态交互模块进行展现，通过以时间为横轴，将延时、信号强度、背景噪声的值以图形方式直观表达，让监测人员对无线信道状态一目了然，从而能够进行更为直观的结果展现。
同时，本系统将无线信道状态的相关采集信息和测算结果基于数据库进行存储，可以随时提取，数据管理便捷。本系统也能够将无线信道的状态信息与大数据处理等平台对接，具有良好的可扩展性，相比传统的局部、短时的SNMP信息测量数据，在数据需求应用扩张与评估时，具有更大的应用必要性。
本实施例还提出一种轨道交通无线信道监测方法，包含以下步骤：
步骤1：采集车载AP的ICMP信息和SNMP信息；采集轨旁AP的ICMP信息和SNMP信息；所述车载AP的ICMP信息与所述轨旁AP的ICMP信息中包含有延时信息和丢包值；对于所采集到车载AP的ICMP信息、SNMP信息，以及轨旁AP的ICMP信息、SNMP信息，按照时间节点进行存储；本实施例中，存储的方式可以采用结构化存储，即以一个采集时点为表头，对应时间点上的ICMP和SNMP信息为内容，按此结构存储在数据库里，导出时可按此结构导出EXCEL表，表现更为直观。
步骤2：将本地服务器到车载AP的延时信息减去本地服务器到轨旁AP的延时信息，以计算无线信道的延时量；所述本地服务器为车辆基地或控制中心的地面服务器；
步骤3：对所述ICMP信息中的延时信息与所述SNMP信息对应的参数进行关联，并进行显示交互。所述ICMP信息和SNMP信息以相同时间轴显示，以展现无线信号参数对延时的影响。
在ICMP信息的丢包值和/或延时信息超过标准阈值时，进行报警；所述标准阈值是以ICMP信息对应所人为设定的参数值。
通过在数据库进行数据统计、数据排序与计算，获得最高延时、最低延时、平均延时等数据，并得到丢包频次、延时超时频次及对应无线通信参数设置，通过排序或比对筛选最优无线通信参数以供参数配置调整。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种轨道交通无线信道监测方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤1：采集车载AP的ICMP信息和SNMP信息；采集轨旁AP的ICMP信息和SNMP信息；所述车载AP的ICMP信息与所述轨旁AP的ICMP信息中包含有延时信息和丢包值；
步骤2：将本地服务器到车载AP的延时信息减去本地服务器到轨旁AP的延时信息，以计算无线信道的延时；所述本地服务器为车辆基地或控制中心的地面服务器；
所述地面服务器包括ICMP配置模块、SNMP配置模块、ICMP采集模块、SNMP采集模块、无线信道状态分析模块与数据库；
所述ICMP配置模块用于配置ICMP中测试网络连接程序ping的目标设备的第一通信参数；所述第一通信参数包含IP地址、发送间隔、发送次数和发送字节长度；
所述SNMP配置模块用于配置SNMP获取信息的目标设备的第二通信参数；所述第二通信参数包含IP地址、发送间隔、发送次数、SNMP端口号、SNMP团体名和SNMP版本号；
所述ICMP采集模块用于根据ICMP配置模块的第一通信参数，向目标设备执行ping操作，获取包含延时信息、丢包值在内的ICMP信息，并将ping操作对应的执行时间与延时信息存入数据库；
所述SNMP采集模块用于根据SNMP配置模块的第二通信参数，向目标设备执行SNMP GET操作，获取包含无线信号强度、背景噪声在内的SNMP信息，并将SNMP GET操作的执行时间及SNMP信息存入数据库；
所述无线信道状态分析模块用于从数据库提取ICMP信息和SNMP信息，对比延时信息和无线信号强度、背景噪声，计算两者之间线性关系及偏差范围，判断无线信号强度、背景噪声、延时信息是否超过预先人为设定的标准阈值；
步骤3：对所述无线信道的延时与所述SNMP信息对应的参数进行关联，并进行显示交互。
2.如权利要求1所述的一种轨道交通无线信道监测方法，其特征在于：对于所采集到车载AP的ICMP信息、SNMP信息，以及轨旁AP的ICMP信息、SNMP信息，按照时间节点进行存储。
3.如权利要求1或2所述的一种轨道交通无线信道监测方法，其特征在于：所述ICMP信息和SNMP信息以相同时间轴显示，以展现无线信号参数对延时的影响。
4.如权利要求3所述的一种轨道交通无线信道监测方法，其特征在于：在ICMP信息的丢包值和/或延时信息超过标准阈值时，进行报警；所述标准阈值是以ICMP信息对应所人为设定的参数值。
5.如权利要求3所述的一种轨道交通无线信道监测方法，其特征在于：统计丢包频次、延时超时频次及对应无线通信参数设置，通过排序或比对筛选最优无线通信参数以供参数配置调整。
6.一种轨道交通无线信道状态监测系统，其特征在于：包含设于车辆基地或控制中心的地面服务器、设于固定建筑体或地面上的轨旁AP；所述地面服务器通过轨旁AP向列车上的车载AP通信，并获取地面服务器与轨旁AP、车载AP的ICMP信息和SNMP信息，以计算轨旁AP到车载AP的无线信道延时；所述地面服务器包括ICMP配置模块、SNMP配置模块、ICMP采集模块、SNMP采集模块、无线信道状态分析模块与数据库；
所述ICMP配置模块用于配置ICMP中测试网络连接程序ping的目标设备的第一通信参数；所述第一通信参数包含IP地址、发送间隔、发送次数和发送字节长度；
所述SNMP配置模块用于配置SNMP获取信息的目标设备的第二通信参数；所述第二通信参数包含IP地址、发送间隔、发送次数、SNMP端口号、SNMP团体名和SNMP版本号；
所述ICMP采集模块用于根据ICMP配置模块的第一通信参数，向目标设备执行ping操作，获取包含延时信息、丢包值在内的ICMP信息，并将ping操作对应的执行时间与延时信息存入数据库；
所述SNMP采集模块用于根据SNMP配置模块的第二通信参数，向目标设备执行SNMP GET操作，获取包含无线信号强度、背景噪声在内的SNMP信息，并将SNMP GET操作的执行时间及SNMP信息存入数据库；
所述无线信道状态分析模块用于从数据库提取ICMP信息和SNMP信息，对比延时信息和无线信号强度、背景噪声，计算两者之间线性关系及偏差范围，判断无线信号强度、背景噪声、延时信息是否超过预先人为设定的标准阈值。
7.如权利要求6所述的一种轨道交通无线信道状态监测系统，其特征在于：所述地面服务器还连接有无线信道状态交互模块；所述无线信道状态交互模块用于显示所述无线信道状态分析模块的分析结果，并发出状态异常报警。
8.如权利要求6至7 中任一所述的一种轨道交通无线信道状态监测系统，其特征在于：所述轨旁AP的数量为多个。
9.如权利要求6至8中任一所述的一种轨道交通无线信道状态监测系统，其特征在于：还包含若干车站交换机，各车站交换机通过专用传输系统连接；任一车站交换机通信连接有多个轨旁AP。
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