專利名稱：一種乘客信息系統(tǒng)pis中車地通信的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種乘客信息系統(tǒng)Pis中車地通信的方法及
直ο
背景技術(shù)：
乘客信息系統(tǒng)(Passenger Information System, PIS)是地鐵里為乘客提供各類資訊的服務(wù)系統(tǒng)。隨著無(wú)線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network ；WLAN)移動(dòng)通信等相關(guān)技術(shù)日益受到青睞，PIS系統(tǒng)作為地鐵公司與乘客之間最直觀的信息交互平臺(tái)，既確保了列車的運(yùn)行安全又增加了乘客的舒適感。除了能在車廂內(nèi)顯示乘車須知、列車時(shí)刻表等文本信息以外，還可播放股票信息、新聞、賽事直播、廣告等實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，發(fā)生火災(zāi)、阻塞及恐怖襲擊等非正常情況。為了滿足多輛列車同時(shí)接收賽事、股票等實(shí)時(shí)信息的轉(zhuǎn)播需求，列車PIS系統(tǒng)均要求支持組播技術(shù)，組播能有效減少網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)開銷，較單播和廣播有其獨(dú)特優(yōu)越性，從而得到了廣泛的應(yīng)用。如圖1所示，由于列車在快速行駛過(guò)程中車載移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(STA，stati0n) 設(shè)備與軌旁接入點(diǎn)(AP，access point)存在漫游切換，而車載網(wǎng)絡(luò)卻無(wú)法及時(shí)感知這個(gè)過(guò)程，會(huì)依然試圖從原有軌旁AP接收數(shù)據(jù)，最終導(dǎo)致組播數(shù)據(jù)流的中斷，如何保障車輛移動(dòng)過(guò)程中的組播報(bào)文不丟失，也是PIS系統(tǒng)成功應(yīng)用的關(guān)鍵。在最初的無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802. 11中，所有的幀都以單一的速率發(fā)送。而IEEE 802. Ila和802. lib、g在物理層都提供多速率傳輸?shù)哪芰Γ锌刂茙皬V播、多播幀以基本速率發(fā)送，RTS/CTS，ACK都必須以此速率發(fā)送，一般為1Mbps，這個(gè)速率無(wú)法保障多播視頻流的正常傳輸，勢(shì)必造成嚴(yán)重的丟包，引起圖像不清晰、不流暢的現(xiàn)象。 隨著技術(shù)的發(fā)展，單播傳輸時(shí)由于采用了速率控制算法使得單播數(shù)據(jù)幀可以根據(jù)信道狀況選擇不同的速率當(dāng)信道具有高信噪比時(shí)可以選擇高速率發(fā)送數(shù)據(jù)，但是這種方法只依賴于對(duì)單個(gè)信道狀態(tài)的估計(jì)，不能直接應(yīng)用在多播服務(wù)中。對(duì)于多播傳輸還沒(méi)有切實(shí)可行的速率控制算法可以做到這一點(diǎn)。在802. Ilb中，允許使用的速率有1Mbps，2Mbps，5. 5Mbps 禾口 IlMbps ；在 802. Ila 中，允許使用的速率有 6Mbps，9Mbps，12Mbps, 18Mbps,…，54Mbps。 802. 11標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定如何根據(jù)信道狀態(tài)選擇和切換合適的發(fā)送速率。由于多播傳輸不使用ACK控制幀來(lái)作為數(shù)據(jù)傳輸成功的響應(yīng)。這種缺乏反饋的機(jī)制大大影響了為用戶提供服務(wù)的可靠性。現(xiàn)有的速率自適應(yīng)都只針對(duì)單播通信，對(duì)單個(gè)信道條件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。而多播應(yīng)用的難點(diǎn)在于AP和多播組內(nèi)每個(gè)STA間的信道狀況是不同的， 并且缺乏ACK等反饋機(jī)制，AP不能確定多播組中每個(gè)STA的鏈路狀況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種乘客信息系統(tǒng)PIS中車地通信的方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中軌旁無(wú)線接入點(diǎn)(AP)不能根據(jù)信道狀態(tài)選擇和切換合適的發(fā)送速率，導(dǎo)致在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)丟包或引起圖像不清晰的問(wèn)題。
一種乘客信息系統(tǒng)PIS中車地通信的方法，包括啟用多播命令正確應(yīng)答ACK，軌旁無(wú)線接入點(diǎn)AP與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA建立關(guān)聯(lián)后，以固定速率向多播組中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA發(fā)送多播數(shù)據(jù)流，并接收STA返回的ACK信號(hào)；根據(jù)接收到的ACK信號(hào)個(gè)數(shù)確定與自身連接的通信鏈路，比較各通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；根據(jù)預(yù)先確定的信噪比與傳輸速率對(duì)應(yīng)關(guān)系確定所述最小信噪比對(duì)應(yīng)的多播傳輸速率，并應(yīng)用該多播傳輸速率替換所述固定速率進(jìn)行多播數(shù)據(jù)傳輸。
一種乘客信息系統(tǒng)PIS中車地通信的裝置，包括ACK信號(hào)應(yīng)用模塊，用于啟用多播命令正確應(yīng)答ACK，軌旁無(wú)線接入點(diǎn)AP與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA建立關(guān)聯(lián)后，以固定速率向多播組中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA發(fā)送多播數(shù)據(jù)流，并接收STA返回的ACK信號(hào)；最小信噪比獲取模塊，用于根據(jù)接收到的ACK信號(hào)個(gè)數(shù)確定與自身連接的通信鏈路，比較各通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；速率更新模塊，用于根據(jù)預(yù)先確定的信噪比與傳輸速率對(duì)應(yīng)關(guān)系確定所述最小信噪比對(duì)應(yīng)的多播傳輸速率，并應(yīng)用該多播傳輸速率替換所述固定速率進(jìn)行多播數(shù)據(jù)傳輸。應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例提供的方法及裝置，在保證高可靠帶寬的前提下，通過(guò)改變車載設(shè)備和軌旁AP間的傳輸策略，實(shí)現(xiàn)多播視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸；根據(jù)反饋所得信道的信噪比選擇最佳的傳輸速率而不是系統(tǒng)固有的最低傳輸速率，實(shí)現(xiàn)多播速率自適應(yīng)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中AP和STA通信示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例一種乘客信息系統(tǒng)PIS中車地通信的方法的流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例一種乘客信息系統(tǒng)PIS中車地通信的裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例最小信噪比獲取模塊的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例提供一種乘客信息系統(tǒng)PIS中車地通信的方法，該方法包括啟用多播命令正確應(yīng)答ACK，軌旁無(wú)線接入點(diǎn)AP與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA建立關(guān)聯(lián)后，以固定速率向多播組中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA發(fā)送多播數(shù)據(jù)流，并接收STA返回的ACK信號(hào)；根據(jù)接收到的ACK信號(hào)個(gè)數(shù)確定與自身連接的通信鏈路，比較各通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；根據(jù)預(yù)先確定的信噪比與傳輸速率對(duì)應(yīng)關(guān)系確定所述最小信噪比對(duì)應(yīng)的多播傳輸速率，并應(yīng)用該多播傳輸速率替換所述固定速率進(jìn)行多播數(shù)據(jù)傳輸。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種乘客信息系統(tǒng)PIS中車地通信的方法，實(shí)現(xiàn)該方法的具體步驟包括步驟201，啟用多播命令正確應(yīng)答ACK ；啟用多播命令正確應(yīng)答ACK的具體設(shè)置包括將幀控制域的類型設(shè)置為10 (即幀控制域的類型設(shè)置為數(shù)據(jù)類型)和將幀控制域的子類型域0001 (即幀控制域的子類型設(shè)置為接收到數(shù)據(jù)幀后返回ACK信號(hào))。將多播數(shù)據(jù)幀的TO DS域置為0，F(xiàn)ROM DS域置為1 (確定了一種網(wǎng)絡(luò)模型，即AP — STA)。
步驟202，軌旁無(wú)線接入點(diǎn)AP與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA建立關(guān)聯(lián)后，以固定速率向多播組中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA發(fā)送多播數(shù)據(jù)流，并接收STA返回的ACK信號(hào)。步驟203，根據(jù)接收到的ACK信號(hào)個(gè)數(shù)確定與自身連接的通信鏈路，比較各通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；步驟203可以通過(guò)一下方式實(shí)現(xiàn)，但不局限于下述這一種方式確定多播組中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA的數(shù)量，如果接收到的ACK信號(hào)數(shù)量大于等于2，則比較每條通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；如果接收到的ACK信號(hào)數(shù)量小于等于1，包括進(jìn)行第一次退避，如果退避操作后接收到ACK信號(hào)數(shù)量大于等于2，則比較每條通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；如果進(jìn)行第一次退避操作后接收到的ACK信號(hào)數(shù)量小于等于1，則進(jìn)行第二次退避，若第二次退避操作后，接收到ACK的數(shù)量大于1，則比較各通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；若接收到ACK的數(shù)量等于1，根據(jù)收到ACK的通信鏈路的信噪比作為最小信噪比；若第二次退避后仍沒(méi)有接收到ACK，則進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳。步驟204，根據(jù)預(yù)先確定的信噪比與傳輸速率對(duì)應(yīng)關(guān)系確定所述最小信噪比對(duì)應(yīng)的多播傳輸速率，并應(yīng)用該多播傳輸速率替換所述固定速率進(jìn)行多播數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明實(shí)施例中，確定所述信噪比與傳輸速率對(duì)應(yīng)關(guān)系的方法包括A、對(duì)不同信道條件某一傳輸速率下，將多個(gè)ACK信號(hào)設(shè)置為一個(gè)測(cè)量組，AP在接收到所述多個(gè)ACK后，確定所述多個(gè)ACK信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度平均值，根據(jù)平均值確定信噪比與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。信噪比是信號(hào)強(qiáng)度平均值與固有噪聲的比值，傳輸速率是某一信噪比時(shí)實(shí)測(cè)的結(jié)果，當(dāng)然丟包率要達(dá)到指標(biāo)。確定在設(shè)定時(shí)間內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)的誤幀率、ACK成功接收次數(shù)、吞吐量，進(jìn)一步確定通信鏈路的信道質(zhì)量，并根據(jù)該信道質(zhì)量更新信噪比與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。B、確定所述信噪比與傳輸速率對(duì)應(yīng)關(guān)系包括測(cè)量信道的信噪比(SNR)，根據(jù)該信噪比確定信道狀態(tài)，確定信噪比與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。確定在設(shè)定時(shí)間內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)的誤幀率、ACK成功接收次數(shù)、吞吐量，進(jìn)一步確定通信鏈路的信道質(zhì)量，并根據(jù)該信道質(zhì)量更新信噪比與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例可以通過(guò)對(duì)不同信道條件某一傳輸速率下，每10個(gè) ACK幀做一次統(tǒng)計(jì)，對(duì)10個(gè)ACK數(shù)據(jù)包中獲取的信號(hào)強(qiáng)度做統(tǒng)計(jì)平均。具體參數(shù)如表1所示(注信噪比的噪聲N為歸一化噪聲_96dbm)
權(quán)利要求
1.一種乘客信息系統(tǒng)PIS中車地通信的方法，其特征在于，包括啟用多播命令正確應(yīng)答ACK，軌旁無(wú)線接入點(diǎn)AP與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA建立關(guān)聯(lián)后，以固定速率向多播組中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA發(fā)送多播數(shù)據(jù)流，并接收STA返回的ACK信號(hào)；根據(jù)接收到的ACK信號(hào)個(gè)數(shù)確定與自身連接的通信鏈路，比較各通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；根據(jù)預(yù)先確定的信噪比與傳輸速率對(duì)應(yīng)關(guān)系確定所述最小信噪比對(duì)應(yīng)的多播傳輸速率，并應(yīng)用該多播傳輸速率替換所述固定速率進(jìn)行多播數(shù)據(jù)傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述信噪比與傳輸速率對(duì)應(yīng)關(guān)系包括 對(duì)不同信道條件某一傳輸速率下，將多個(gè)ACK信號(hào)設(shè)置為一個(gè)測(cè)量組，AP在接收到所述多個(gè)ACK后，確定所述多個(gè)ACK信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度平均值，根據(jù)平均值確定信噪比與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述信噪比與傳輸速率對(duì)應(yīng)關(guān)系包括 測(cè)量信道的信噪比(SNR)，根據(jù)該信噪比確定信道狀態(tài)，確定信噪比與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，確定信噪比與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系之后，進(jìn)一步包括確定在設(shè)定時(shí)間內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)的誤幀率、ACK成功接收次數(shù)、吞吐量，進(jìn)一步確定通信鏈路的信道質(zhì)量，并根據(jù)該信道質(zhì)量更新信噪比與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)接收到的ACK信號(hào)個(gè)數(shù)確定與自身連接的通信鏈路，比較每條通信鏈路的信噪比確定最小信噪比包括確定多播組中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA的數(shù)量，如果接收到的ACK信號(hào)數(shù)量大于等于2，則比較每條通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；如果接收到的ACK信號(hào)數(shù)量小于等于1，包括進(jìn)行第一次退避，如果退避操作后接收到ACK信號(hào)數(shù)量大于等于2，則比較各條通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；如果進(jìn)行第一次退避操作后接收到的ACK信號(hào)數(shù)量小于等于1，則進(jìn)行第二次退避， 若第二次退避操作后，接收到ACK的數(shù)量大于1，則比較各通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；若接收到ACK的數(shù)量等于1，根據(jù)收到ACK的通信鏈路的信噪比作為最小信噪比； 若第二次退避后仍沒(méi)有接收到ACK，則進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳。
6.一種乘客信息系統(tǒng)PIS中車地通信的裝置，其特征在于，包括ACK信號(hào)應(yīng)用模塊，用于啟用多播命令正確應(yīng)答ACK，軌旁無(wú)線接入點(diǎn)AP與移動(dòng)節(jié)點(diǎn) STA建立關(guān)聯(lián)后，以固定速率向多播組中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA發(fā)送多播數(shù)據(jù)流，并接收STA返回的ACK信號(hào)；最小信噪比獲取模塊，用于根據(jù)接收到的ACK信號(hào)個(gè)數(shù)確定與自身連接的通信鏈路， 比較各通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；速率更新模塊，用于根據(jù)預(yù)先確定的信噪比與傳輸速率對(duì)應(yīng)關(guān)系確定所述最小信噪比對(duì)應(yīng)的多播傳輸速率，并應(yīng)用該多播傳輸速率替換所述固定速率進(jìn)行多播數(shù)據(jù)傳輸。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括第一信噪比與傳輸速率對(duì)應(yīng)關(guān)系確定模塊，用于對(duì)不同信道條件某一傳輸速率下，將多個(gè)ACK信號(hào)設(shè)置為一個(gè)測(cè)量組，AP在接收到所述多個(gè)ACK后，確定所述多個(gè)ACK信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度平均值，根據(jù)平均值確定信噪比與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，第二信噪比與傳輸速率對(duì)應(yīng)關(guān)系確定模塊， 用于測(cè)量信道的信噪比(SNR)，根據(jù)該信噪比確定信道狀態(tài)，確定信噪比與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
9.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括優(yōu)化模塊，用于在確定信噪比與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系之后，確定在設(shè)定時(shí)間內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)的誤幀率、ACK成功接收次數(shù)、吞吐量，進(jìn)一步確定通信鏈路的信道質(zhì)量，并根據(jù)該信道質(zhì)量更新信噪比與傳輸速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
10.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，最小信噪比獲取模塊包括第一判斷單元，用于確定多播組中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA的數(shù)量，如果接收到的ACK信號(hào)數(shù)量大于等于2，則比較每條通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；第二判斷單元，用于如果進(jìn)行第一次退避操作后接收到的ACK信號(hào)數(shù)量小于等于1，則進(jìn)行第二次退避，若第二次退避操作后，接收到ACK的數(shù)量大于1，則比較各通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；若接收到ACK的數(shù)量等于1，根據(jù)收到ACK的通信鏈路的信噪比作為最小信噪比；第三判定單元，用于若第二次退避后仍沒(méi)有接收到ACK，則進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種乘客信息系統(tǒng)PIS中車地通信的方法及裝置，該方法包括啟用多播命令正確應(yīng)答ACK，軌旁無(wú)線接入點(diǎn)AP與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA建立關(guān)聯(lián)后，以固定速率向多播組中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)STA發(fā)送多播數(shù)據(jù)流，并接收STA返回的ACK信號(hào)；根據(jù)接收到的ACK信號(hào)個(gè)數(shù)確定與自身連接的通信鏈路，比較各通信鏈路的信噪比確定最小信噪比；根據(jù)預(yù)先確定的信噪比與傳輸速率對(duì)應(yīng)關(guān)系確定所述最小信噪比對(duì)應(yīng)的多播傳輸速率，并應(yīng)用該多播傳輸速率替換所述固定速率進(jìn)行多播數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明公開的方法和裝置使用ACK控制幀作為數(shù)據(jù)傳輸成功的響應(yīng)，提高了服務(wù)的可靠性。
文檔編號(hào)H04L1/16GK102447544SQ201010506319
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者劉佳妮, 賈琳 申請(qǐng)人:中興智能交通(無(wú)錫)有限公司