CN113965894B - 一种在地铁lte系统中分组数据的实现方法 - Google Patents
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Abstract
一种在地铁LTE系统中分组数据的实现方法,数台无线终端设备分别通过基站与供应商服务器连接,供应商服务器经过交换机连接到无线设备服务器,形成一条完整的物理链路。基于TCP面向连接的自定义协议方法,无线设备服务器作为服务端进行TCP套接字的监听,无线设备终端作为客户端主动与无线设备服务器进行TCP套接字连接;基于UDP无连接的自定义协议方法,无线设备服务器与无线终端设备通过UDP套接字进行数据通信。利用LTE系统提供的带宽,开发独立于集成商提供的短消息接口之外的短消息交互系统,这样可以解除对集成商的依赖,只需要集成商提供信道,利用分组数据的方式,大大的增加业务的灵活性,提高了短信交互的时效性。
Description
技术领域
本发明公开一种在地铁LTE系统中分组数据的实现方法,涉及地铁LTE无线通信的短数据通信领域,特别是一种利用地铁LTE无线通信网络的分组数据方式的短数据通信及实现方法。
背景技术
随着LTE系统的快速发展,技术日益成熟,基于1.8 GHz专用频段LTE技术开始全面取代传统基于800MHz频段窄带集群通信,在国内新建线路中成为主流的车地无线专用通信系统。
在传统基于800MHz频段窄带集群通信中,分组数据比其他窄带业务的优先级要低得多,导致分组数据的传输速度特别的慢,根本无法满足短信业务的传输,导致分组数据在窄带集群通信中无法满足商用条件。在基于1.8 GHz专用频段LTE集群通信中,分组数据的传输速率得到了大大的加强。虽然在LTE集群通信中,存在集群短信业务,其也可以作为数据通信的载体,但是由于每个LTE厂家的集群短信业务都不一样,且其集群短信业务比内部其他集群业务的优先级低,在大量数据通信时,集群短信的吞吐量无法满足大量数据通信的传输量,导致一种脱离于LTE厂家以及高吞吐量的数据通信载体被迫切的需要,所以基于LTE系统的分组数据方法应运而生。
发明内容
鉴于现有技术的状况及存在的不足,本发明提供了一种在地铁LTE系统中分组数据的实现方法,本发明采取的技术方案为两种实现方法,一种是基于TCP面向连接的自定义协议实现方法,另一种是基于UDP无连接的自定义协议实现方法。
利用LTE系统提供的带宽,开发独立于集成商提供的短消息接口之外的短消息交互系统,这样可以解除对集成商的依赖,只需要集成商提供信道,利用分组数据的方式,大大的增加业务的灵活性,也不再由于短信业务的优先级低于视频语音业务的优先级,而使得短信业务的时延大大增加,提高了短信交互的时效性。
本发明采取的技术方案是:一种在地铁LTE系统中分组数据的实现方法,实现方法的硬件包括无线设备终端、无线设备服务器、基站、供应商服务器和交换机,在无线设备服务器中预装用于分组数据的自定义协议软件;
数台无线设备终端分别通过LTE无线网络连接基站,基站经过光纤连接到供应商服务器,供应商服务器经过交换机连接到无线设备服务器,形成一条完整的物理链路,使无线设备服务器和无线设备终端利用这条链路进行基于IP的数据通信,实现无线设备服务器与无线设备终端的短消息通信功能;
分组数据的实现方法为:
基于TCP面向连接的自定义协议方法,无线设备服务器作为服务端进行TCP套接字的监听,无线设备终端作为客户端主动与无线设备服务器进行TCP套接字连接,这种方法用于无线设备终端数量小于200台的项目;
基于UDP无连接的自定义协议方法,无线设备服务器与无线设备终端通过UDP套接字进行数据通信,这种方法用于无线设备终端数量大于200台的项目。
进一步,所述基于TCP面向连接的自定义协议方法步骤如下:
分组数据自定义协议软件在无线设备服务器进行TCP端口监听,等待无线设备终端进行主动的TCP连接;
当分组数据自定义协议软件监测到无线设备终端的TCP连接请求之后,分组数据自定义协议软件会接收无线设备终端的TCP连接请求,来完成分组数据自定义协议软件和无线设备终端的TCP连接,进行数据传输;
分组数据自定义协议软件利用已经建立TCP连接与无线设备终端进行数据通信,当分组数据自定义协议软件接收到无线设备终端的数据信息之后,进行协议解析,然后利用这个已经建立的TCP连接进行回复,同时分组数据自定义协议软件也会利用这个已经建立好的TCP连接,将需要通知的数据传输到无线设备终端,每个无线设备终端都与分组数据自定义协议软件建立一路TCP连接。
进一步,所述基于UDP无连接的自定义协议方法步骤如下:
分组数据自定义协议软件在无线设备服务器进行UDP端口监听,等待无线设备终端中的关进行UDP通信;
当分组数据自定义协议软件监测到无线设备终端的UDP通信数据,会按照自定义协议进行解析,然后根据协议的内容,将需要回复的数据信息,通过UDP通道发送到无线设备终端;
同时分组数据自定义协议软件会将无线设备终端的IP地址进行记录,然后分组数据自定义协议软件会将需要通知的数据通过UDP通道利用已登记的IP地址进行传输;
每个无线设备终端都与分组数据自定义协议软件建立UDP连接,一旦无线设备终端脱网之后,通过3个无线设备终端心跳周期,来判断无线设备终端是否脱网。
本发明所产生的有益效果是:本发明采用基于TCP面向连接的自定义协议,无线设备服务器作为服务端进行TCP套接字的监听,无线终端作为客户端主动与无线设备服务器进行TCP套接字连接,这种方式的能够使无线设备服务器和无线设备终端实时地知道彼此的在网状态,能够第一时间发现异常,但是由于这种方式会大量的消耗无线设备服务器的资源,所以这种方式主要适用于数量比较少的即数无线设备终端量小于200台的项目。
本发明采用基于UDP无连接的自定义协议,无线设备服务器与无线终端设备通过UDP套接字进行数据通信,这种方式无需无线设备服务器和无线终端设备之间建立大量的套接字连接,可以大大减少无线设备服务器的负载,但是这种方式由于无线设备服务器与无线设备终端无法第一时间觉察到对方是否在网,会对双方的判定有一定的时延,这种方案主要适用于无线设备终端很多,即无线设备终端数量大于200台的项目,或者对无线设备服务器觉察到无线设备终端脱网的时间没有严格时间要求的项目。
本发明只利用供应商的运营网络,不利用运营商提供的接口,可以摆脱对运营商接口的依赖,对未来项目的而言,可以大大减少软件开发的成本,以及项目交付后的维护成本。同时还可以不与运营商进行绑定,只需要能提供网络的运营商即可,大大提高了对运营商选择的多样性。
本发明利用LTE通信系统提供的带宽,开发集成商提供的短消息接口之外的短消息交互系统,利用集成商提供的信道,采用分组数据的方式,大大的增加业务的灵活性,也不再由于短信业务的优先级别低而影响短信交互的时效性。
本发明随着LTE系统的快速发展,技术日益成熟,基于1.8 GHz专用频段LTE技术开始全面取代传统基于800MHz频段窄带集群通信,在国内新建线路中成为主流的车地无线专用通信系统。这就使得无线通信的带宽得到了大大的增强,不再受传统窄带Tetra集群带宽的限制,使得基于LTE带宽的业务变得更加灵活多变。可以利用其提供的带宽,开发独立于集成商提供的短消息接口之外的短消息交互系统,这样可以解除对集成商的依赖,只需要集成商提供信道,利用分组数据的方式,大大的增加业务的灵活性,也不再由于短信业务的优先级低于视频语音业务的优先级,而使得短信业务的时延大大增加,提高了短信交互的时效性。
基于LTE系统中分组数据能够满足大量数据业务通信的传输量,而且能够脱离于LTE厂家的集群业务,只需要其提供传输带宽即可,同时用分组数据实现的大量数据业务的时延也被大大地降低了,这些显著的优点使得分组数据业务在LTE系统中大放异彩。
使用集群短信业务传输数据信息时,其传输时延在500毫秒到800毫秒之间,而使用分组数据业务传输数据信息时,其传输时延在150毫秒到300毫秒之间。使用集群短信业务传输数据信息时,其传输的吞吐量只能支持无线终端数量100台左右的数据信息;使用分组数据业务传输数据信息时,其传输的吞吐量能支持至少1000台无线数据终端的数据信息传输。
附图说明
图1为本发明整体框架图;
图2为本发明TCP方式无线设备服务器的初始化流程流程图;
图3为本发明TCP方式无线设备服务器的管理套接字线程流程图;
图4为本发明TCP方式无线设备服务器的接收消息线程池流程图;
图5为本发明TCP方式无线设备服务器的解析消息线程流程图;
图6为本发明TCP方式无线设备服务器的发送消息线程流程图;
图7为本发明TCP方式无线设备服务器的发送消息线程池流程图;
图8为本发明TCP方式无线设备终端的初始化流程流程图;
图9为本发明TCP方式无线设备终端的接收消息线程池流程图;
图10为本发明TCP方式无线设备终端的解析消息线程流程图;
图11为本发明TCP方式无线设备终端的发送消息线程流程图;
图12为本发明TCP方式无线设备终端的发送消息线程池流程图;
图13为本发明UDP方式的初始化流程流程图;
图14为本发明UDP方式的接收消息线程流程图;
图15为本发明UDP方式的解析消息线程流程图;
图16为本发明UDP方式的发送消息线程流程图;
图17为本发明UDP方式的发送消息线程池流程图。
具体实施方式
如图1所示,一种在地铁LTE系统中分组数据的实现方法,实现方法的硬件包括无线设备终端、无线设备服务器、基站、供应商服务器和交换机,在无线设备服务器中预装用于分组数据的控制软件;
数台无线设备终端分别通过LTE无线网络连接基站,以IP的方式访问供应商的服务器,经过供应商服务器的转接连接到无线设备服务器,使无线设备服务器与无线设备终端能够通过IP方式进行数据交互,实现无线设备服务器与无线终端的短消息通信功能。
分组数据的实现方法为两种技术方法,一种是基于TCP面向连接的自定义协议方法,一种是基于UDP无连接的自定义协议方法。
一种基于TCP面向连接的自定义协议方法
图2为TCP方式无线设备服务器的初始化流程流程图;
无线设备服务器的初始化流程包括:初始化创建监听套接字线程、初始化管理套接字线程、初始化发送消息线程、初始化消息解析线程、创建接收消息线程池、创建发送消息线程池。
图3为TCP方式无线设备服务器的管理套接字线程流程图;
管理套接字线程如下,首先判断是否接收到退出信号,有的话,直接退出线程;没有的话,判断是否接收到新的挂起的套接字,没有的话,重新进入退出信号判断步骤;有的话,接收新的挂起套接字,将挂起的套接字存储到套接字接收缓存列表,将新的套接字添加到接收消息线程池中,进行消息的接收,最后进入退出信号判断步骤。
图4为TCP方式无线设备服务器的接收消息线程池流程图;
接收消息线程池如下,首先判断是否接收到退出信号,有的话,直接退出线程;没有的话,判断是否接收到消息,没有的话,重新进入退出信号判断步骤;有的话,将接收到的消息记录添加到接收缓存中,最后进入退出信号判断步骤。
图5为TCP方式无线设备服务器的解析消息线程流程图;
解析消息线程如下,首先判断是否接收到退出信号,有的话,直接退出线程;没有的话,判断是否有待解析的消息,没有的话,重新进入退出信号判断步骤;有的话,对消息进行解析,判断是否需要回执消息;需要的话,将回执消息添加到发送缓存,然后根据消息解析结果进行处理;不需要的话,则直接根据消息解析结果进行处理,最后进入退出信号判断步骤。
图6为TCP方式无线设备服务器的发送消息线程流程图;
发送消息线程如下,首先判断是否接收到退出信号,有的话,直接退出线程;没有的话,判断是否接收到待发送的消息,没有的话,重新进入退出信号判断步骤;有的话,将发送消息记录添加到发送线程池中,最后进入退出信号判断步骤。
图7为TCP方式无线设备服务器的发送消息线程池流程图;
发送消息线程池如下,首先判断是否接收到退出信号,有的话,直接退出线程;没有的话,判断是否接收到待发送消息,没有的话,重新进入退出信号判断步骤;有的话,根据发送消息记录找到对应的套接字,利用查找到的套接字发送消息,最后进入退出信号判断步骤。
图8为本发明TCP方式无线设备终端的初始化流程流程图;
无线设备终端初始化流程包括:初始化创建套接字线程、初始化接收消息线程、初始化发送消息线程、初始化消息解析线程、创建发送消息线程池。
图9为TCP方式无线设备终端的接收消息线程池流程图;
接收消息线程池如下,首先判断是否接收到退出信号,有的话,直接退出线程;没有的话,判断是否接收到消息,没有的话,重新进入退出信号判断步骤;有的话,将接收到的消息记录添加到接收缓存中,最后进入退出信号判断步骤。
图10为TCP方式无线设备终端的解析消息线程流程图;
解析消息线程如下,首先判断是否接收到退出信号,有的话,直接退出线程;没有的话,判断是否有待解析的消息,没有的话,重新进入退出信号判断步骤;有的话,对消息进行解析,判断是否需要回执消息;需要的话,将回执消息添加到发送缓存,然后根据消息解析结果进行处理;不需要的话,则直接根据消息解析结果进行处理,最后进入退出信号判断步骤。
图11为TCP方式无线设备终端的发送消息线程流程图;
发送消息线程如下,首先判断是否接收到退出信号,有的话,直接退出线程;没有的话,判断是否接收到待发送的消息,没有的话,重新进入退出信号判断步骤;有的话,将发送消息记录添加到发送线程池中,最后进入退出信号判断步骤。图图12为TCP方式无线设备终端的发送消息线程池流程图;
发送消息线程池如下,首先判断是否接收到退出信号,有的话,直接退出线程;没有的话,判断是否接收到待发送消息,没有的话,重新进入退出信号判断步骤;有的话,根据发送消息记录找到对应的套接字,利用查找到的套接字发送消息,最后进入退出信号判断步骤。
一种基于UDP无连接的自定义协议方法
图13为UDP方式的初始化流程流程图;
初始化流程包括初始化创建套接字线程、初始化接收消息线程、初始化发送消息线程、初始化消息解析线程、创建发送消息线程池。
图14为UDP方式的接收消息线程流程图;
接收消息线程如下,首先判断是否接收到退出信号,有的话,直接退出线程;没有的话,判断是否接收到消息,没有的话,重新进入退出信号判断步骤;有的话,将接收到的消息记录添加到接收缓存中,最后进入退出信号判断步骤。
图15为UDP方式的解析消息线程流程图;
解析消息线程如下,首先判断是否接收到退出信号,有的话,直接退出线程;没有的话,判断是否有待解析的消息,没有的话,重新进入退出信号判断步骤;有的话,对消息进行解析,判断是否需要回执消息;需要的话,将回执消息添加到发送缓存,然后根据消息解析结果进行处理;不需要的话,则直接根据消息解析结果进行处理,最后进入退出信号判断步骤。
图16为UDP方式的发送消息线程流程图;
发送消息线程如下,首先判断是否接收到退出信号,有的话,直接退出线程;没有的话,判断是否接收到待发送的消息,没有的话,重新进入退出信号判断步骤;有的话,将发送消息记录添加到发送线程池中,最后进入退出信号判断步骤。
图17为UDP方式的发送消息线程池流程图;
发送消息线程池如下,首先判断是否接收到退出信号,有的话,直接退出线程;没有的话,判断是否接收到待发送消息,没有的话,重新进入退出信号判断步骤;有的话,根据发送消息记录找到对应的远端设备IP信息,利用套接字发送消息,最后进入退出信号判断步骤。
Claims (1)
1.一种在地铁LTE系统中分组数据的实现方法,其特征在于:实现方法的硬件包括无线设备终端、无线设备服务器、基站、供应商服务器和交换机,在无线设备服务器中预装用于分组数据的自定义协议软件;
数台无线设备终端分别通过LTE无线网络连接基站,基站经过光纤连接到供应商服务器,供应商服务器经过交换机连接到无线设备服务器,形成一条完整的物理链路,使无线设备服务器和无线设备终端利用这条链路进行基于IP的数据通信,实现无线设备服务器与无线设备终端的短消息通信功能;
分组数据的实现方法为:
基于TCP面向连接的自定义协议方法,无线设备服务器作为服务端进行TCP套接字的监听,无线设备终端作为客户端主动与无线设备服务器进行TCP套接字连接,这种方法用于无线设备终端数量小于200台的项目;
基于UDP无连接的自定义协议方法,无线设备服务器与无线设备终端通过UDP套接字进行数据通信,这种方法用于无线设备终端数量大于200台的项目;
所述基于TCP面向连接的自定义协议方法步骤如下:
分组数据自定义协议软件在无线设备服务器进行TCP端口监听,等待无线设备终端进行主动的TCP连接;
当分组数据自定义协议软件监测到无线设备终端的TCP连接请求之后,分组数据自定义协议软件会接收无线设备终端的TCP连接请求,来完成分组数据自定义协议软件和无线设备终端的TCP连接,进行数据传输;
分组数据自定义协议软件利用已经建立TCP连接与无线设备终端进行数据通信,当分组数据自定义协议软件接收到无线设备终端的数据信息之后,进行协议解析,然后利用这个已经建立的TCP连接进行回复,同时分组数据自定义协议软件也会利用这个已经建立好的TCP连接,将需要通知的数据传输到无线设备终端,每个无线设备终端都与分组数据自定义协议软件建立一路TCP连接;
所述基于UDP无连接的自定义协议方法步骤如下:
分组数据自定义协议软件在无线设备服务器进行UDP端口监听,等待无线设备终端进行UDP通信;
当分组数据自定义协议软件监测到无线设备终端的UDP通信数据,会按照自定义协议进行解析,然后根据协议的内容,将需要回复的数据信息,通过UDP通道发送到无线设备终端;
同时分组数据自定义协议软件会将无线设备终端的IP地址进行记录,然后分组数据自定义协议软件会将需要通知的数据通过UDP通道利用已登记的IP地址进行传输;
每个无线设备终端都与分组数据自定义协议软件建立UDP连接,一旦无线设备终端脱网之后,通过3个无线设备终端心跳周期,来判断无线设备终端是否脱网。
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