一種能夠防護城際鐵路gsm-r無線消息延遲的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能夠防護城際鐵路GSM?R無線消息延遲的方法，該方法依據(jù)無線通信空口信號時域相關(guān)的GSM?R無線消息延時檢測結(jié)果，對應(yīng)用數(shù)據(jù)進行時間戳Stamp預(yù)置有效置信值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有確保了數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性等優(yōu)點。
【專利說明】
-種能夠防護城際鐵路GSM-R無線消息延遲的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種鐵路信號系統(tǒng)，尤其是設(shè)及一種能夠防護城際鐵路GSM-R無線消 息延遲的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在基于CTCS-2 + AT0的城際鐵路系統(tǒng)中，軌旁通信控制服務(wù)器 (Communication and Control System, W下簡稱CCS)設(shè)備的主要功能是實現(xiàn)軌旁與車載 之間的無線通信的重要設(shè)備，CCS從車載系統(tǒng)接收屏蔽口開關(guān)口命令，實現(xiàn)屏蔽口開關(guān)口命 令的管理，CCS將從調(diào)度集中管理系統(tǒng)接收到的運營計劃轉(zhuǎn)發(fā)給車載系統(tǒng)，W滿足車載能夠 按照運營計劃自動駕駛的需求。
[0003] CCS設(shè)備與車載設(shè)備之間通過GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)連接，數(shù)據(jù)傳輸采用TCP方式，安全層 采用subset037安全通信協(xié)議，應(yīng)用層協(xié)議采用鐵總統(tǒng)一制定的<<CJTL_車地?zé)o線報文定義 及應(yīng)用原則〉〉。
[0004] 由于CCS設(shè)備與車載設(shè)備之間的無效消息傳輸對消息的實時性要求較高，但是 GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)有可能發(fā)生阻塞等導(dǎo)致消息延遲，而目前因為Subset-037安全層協(xié)議自身 的限制，它無法防護消息的延遲，運就需要在應(yīng)用層上設(shè)計一種方法來輔助完成對無線消 息的延遲防護。
[0005] 根據(jù)<<CJTL_車地?zé)o線報文定義及應(yīng)用原則〉〉的描述，車載設(shè)備發(fā)送到CCS設(shè)備的 應(yīng)用層消息里都包含一個車載時間計算器T_hain，該時間為車載設(shè)備發(fā)送該消息時的當(dāng) 前車載時間計數(shù)器。如圖1所示，車載分別在*1、*2、*3、*4時刻發(fā)送的消息中分別攜帶了對 應(yīng)的 T_Train。
[0006] CCS設(shè)備在回復(fù)車載設(shè)備的應(yīng)用層消息中也都包含一個車載時間計算器T_Train， 該了^阿山為CCS設(shè)備當(dāng)前發(fā)送時刻記錄的最新的來自車載設(shè)備消息中的車載時間計算器 值。如圖1所示在T3周期CCS設(shè)備收到了攜帶t3的消息，同時在回復(fù)給車載設(shè)備的消息中攜 帶了該T_Train(t3)。
[0007] 此時車載設(shè)備在收到CCS設(shè)備該回復(fù)消息時，由于不確定該消息的傳輸延時而無 法利用消息中攜帶的T_hain判斷該消息是否延遲。因此運里需要引入一種方法來完成消 息傳輸延時的計算，從而實現(xiàn)對延遲消息進行有效的防護。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能夠防護城際 鐵路GSM-R無線消息延遲的方法，該方法依據(jù)在線時延檢測結(jié)果對車載消息增加高置信的 時間戳信息，并采用了多次采樣W消除誤差。
[0009] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0010] 一種能夠防護城際鐵路GSM-R無線消息延遲的方法，其特征在于，該方法依據(jù)無線 通信空口信號時域相關(guān)的GSM-R無線消息延時檢測結(jié)果，對應(yīng)用數(shù)據(jù)進行時間戳Stamp預(yù)置 有效置信值。
[0011] 所述的GSM-R無線消息延時檢測結(jié)果通過W下過程得到：
[0012] 結(jié)合穿越不同基站管轄的小區(qū)時的信號衰減特性，對采樣結(jié)果進行權(quán)重處理，，從 而計算車載消息的實際延遲時間。
[0013] 該方法具體包括W下步驟：
[0014] 步驟S1、每次CCS設(shè)備在發(fā)送需要確認(rèn)的無線消息時記錄當(dāng)前CCS的時間戳到時間 戳列表中的Tsend(n)，記錄無線消息中攜帶的車載時間戳為Ttrain(n)，記錄最近M個消息 的時間戳f目息；
[0015] 步驟S2、每次CCS設(shè)備在接收到來自車載設(shè)備的確認(rèn)消息時，根據(jù)被其確認(rèn)的車載 時間Ttrain(n)將此時的CCS時間戳記錄到對應(yīng)的時間戳列表中的Treceive(n);
[0016] 步驟S3、此時基于時間戳列表對無線消息的傳輸延時進行計算；
[0017] 步驟S4、此后每次CCS設(shè)備在發(fā)送任何無線消息的時候，其攜帶的車載時間設(shè)置為 當(dāng)前發(fā)送時刻記錄的最新的來自車載設(shè)備消息中的車載時間加上Ttrans;
[0018] 步驟S5、在車載設(shè)備收到該無線消息時，對消息中攜帶的時間戳進行判斷，如果該 時間戳不在規(guī)定的時間范圍內(nèi)，則按照故障導(dǎo)向安全的方法進行處理。
[0019] 所述的M為9。
[0020] 所述的基于時間戳列表對無線消息的傳輸延時進行計算具體為：
[0021] 步驟S31、計算時間戳列表中第n組消息從發(fā)送到得到確認(rèn)的時間Tgap(n) = Treceive(n)-Tsend(n)；
[0022] 步驟S32、遍歷時間戳列表中維護的最近9個消息的時間戳，按照步驟S31的方法計 算得到相應(yīng)的Tgap，得到一組Tgap (i)，其中i = 1~9;
[0023] 步驟S33、采用斐波那契數(shù)列，對計算得到的Tgap(i)進行權(quán)重運算處理，得到最終 的傳輸延時Ttrans。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點：
[0025] 1、本發(fā)明設(shè)計了無線消息時間戳列表，為每個有效的無線消息都進行了時間戳信 息的采集，因此確保了數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性；
[0026] 2、本發(fā)明設(shè)計了對采集結(jié)果的多次運算處理，因此提高了運算結(jié)果的準(zhǔn)確性；
[0027] 3、本發(fā)明采用斐波那契數(shù)列設(shè)計了對多次運算結(jié)果的權(quán)重處理方法，更加契合列 車實際運行時的無線信號衰減規(guī)律，因此可W有效均衡列車運行時導(dǎo)致的無線消息傳輸波 動；
[0028] 4、整個方案都基于現(xiàn)有的框架在應(yīng)用層上進行局部修改，不影響接口的兼容性。
【附圖說明】
[0029] 圖1為【背景技術(shù)】中的無線消息傳輸時序圖
[0030] 圖2為本發(fā)明計算無線消息傳輸延時流程圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明實施例中的無線消息傳輸時序圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例?；诒景l(fā) 明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實 施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0033] 參考圖1，說明了本發(fā)明方法的處理流程，主要包括W下步驟：
[0034] 步驟100，啟動該方法的任務(wù)，并創(chuàng)建時間戳列表，完成初始化；
[0035] 步驟101，CCS在發(fā)送需要確認(rèn)的無線消息時，判斷時間戳列表是否已可用，如果不 可用，則退出計算流程，不記錄該消息的時間戳;如果可用，則進入步驟102;
[0036] 步驟102,時間戳列表可用，則記錄發(fā)送該無線消息時的時間戳Tsend(i);
[0037] 步驟103,判斷是否收到對應(yīng)的來自車載設(shè)備的確認(rèn)消息，如果未收到則繼續(xù)等 待;如果收到則進入步驟104;
[0038] 步驟104,收到確認(rèn)的車載無線消息，則記錄收到該消息時的時間戳Treceive(i);
[0039] 步驟105,對每一組記錄的時間戳，計算對應(yīng)的傳輸延時TgapQ )=化eceive(i)-send(i)；
[0040] 步驟106,對上述運算得到的一組9個Tgap(i)，按照斐波那契排列進行權(quán)重處理， 具體計算方法如下：
[0041] i.選取一組斐波那契排列數(shù)（1，1，2,3,5,8，13,21，34);
[0042] ii.對該排列數(shù)求和，并將各排列中個數(shù)值進行除和處理，得到一個新的組合（1/ 80，1/80，2/80，3/80，5/80，8/80，13/80，21/80，:34/80);
[0043] iii.利用上述得到的新的排列，進行權(quán)重計算，得到最終的延遲時間，計算公式 為：
[0044] Ttrans=Tgap(n-9)*(34/80)+Tgap(n-8)*21/80+Tgap(n-7)*13/80+Tgap(n-6)* 8/80+Tgap(n-5)*5/8(HTgap(n-4)*3/80+Tgap(n-3)*2/8(HTgap(n-2)*l/8(HTgap(n-l)*l/ 80；
[0045] 主要實現(xiàn)代碼如下所示：
[0046]
[0047]
[004引步驟107，CCS設(shè)備在發(fā)送無線消息的時候，其攜帶的車載時間設(shè)置為當(dāng)前發(fā)送時 刻記錄的最新的來自車載設(shè)備消息中的車載時間加上Ttrans;
[0049] 本發(fā)明已經(jīng)被應(yīng)用于城際鐵路通信控制服務(wù)器系統(tǒng)中，該系統(tǒng)已通過鐵總組織的 專家測試，包括在競惠城際線路上實際動態(tài)跑車的專家測試，可W跟多家不同廠家的車載 進行接口和通信，證明完全能滿足現(xiàn)場需求:有效預(yù)防了 GSM-R網(wǎng)絡(luò)阻塞或信號不穩(wěn)定導(dǎo)致 的危險后果。
[0050] W上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替 換，運些修改或替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)W權(quán)利 要求的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種能夠防護城際鐵路GSM-R無線消息延遲的方法，其特征在于，該方法依據(jù)無線通 信空口信號時域相關(guān)的GSM-R無線消息延時檢測結(jié)果，對應(yīng)用數(shù)據(jù)進行時間戳Stamp預(yù)置有 效置信值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠防護城際鐵路GSM-R無線消息延遲的方法，其特征在 于，所述的GSM-R無線消息延時檢測結(jié)果通過以下過程得到： 結(jié)合穿越不同基站管轄的小區(qū)時的信號衰減特性，對采樣結(jié)果進行權(quán)重處理，，從而計 算車載消息的實際延遲時間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠防護城際鐵路GSM-R無線消息延遲的方法，其特征在 于，該方法具體包括以下步驟： 步驟S1、每次CCS設(shè)備在發(fā)送需要確認(rèn)的無線消息時記錄當(dāng)前CCS的時間戳到時間戳列 表中的Tsend(η)，記錄無線消息中攜帶的車載時間戳為Ttrain(η)，記錄最近Μ個消息的時 間戳信息； 步驟S2、每次CCS設(shè)備在接收到來自車載設(shè)備的確認(rèn)消息時，根據(jù)被其確認(rèn)的車載時間 Ttrain(n)將此時的CCS時間戳記錄到對應(yīng)的時間戳列表中的Treceive(n); 步驟S3、此時基于時間戳列表對無線消息的傳輸延時進行計算； 步驟S4、此后每次CCS設(shè)備在發(fā)送任何無線消息的時候，其攜帶的車載時間設(shè)置為當(dāng)前 發(fā)送時刻記錄的最新的來自車載設(shè)備消息中的車載時間加上Ttrans; 步驟S5、在車載設(shè)備收到該無線消息時，對消息中攜帶的時間戳進行判斷，如果該時間 戳不在規(guī)定的時間范圍內(nèi)，則按照故障導(dǎo)向安全的方法進行處理。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種能夠防護城際鐵路GSM-R無線消息延遲的方法，其特征在 于，所述的Μ為9。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種能夠防護城際鐵路GSM-R無線消息延遲的方法，其特征在 于，所述的基于時間戳列表對無線消息的傳輸延時進行計算具體為： 步驟S31、計算時間戳列表中第η組消息從發(fā)送到得到確認(rèn)的時間Tgap (n) = Trece i ve (n)-Tsend(n)； 步驟S32、遍歷時間戳列表中維護的最近9個消息的時間戳，按照步驟S31的方法計算得 到相應(yīng)的Tgap，得到一組Tgap(i)，其中i = l~9; 步驟S33、采用斐波那契數(shù)列，對計算得到的Tgap(i)進行權(quán)重運算處理，得到最終的傳 輸延時Ttrans 〇
【文檔編號】H04W56/00GK105847082SQ201610159954
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月21日
【發(fā)明人】蔣仁鋼, 韓濤, 劉立明
【申請人】卡斯柯信號有限公司