一种基于振铃时间间隔编码的通信方法与流程

本发明属于信息技术领域，主要针对信息传输媒介进行了创新，设计并规划了一种具有分层结构的无线通道方案。

背景技术：

随着科技的发展，社会的进步，当代的智能手机带有打电话功能、发短信功能、GPS定位功能、网络连接功能等众多功能，从而使得，智能手机已接近全面普及，人们对智能手机的依赖程度日益加深，手机成为了人们生活中必不可少的角色，目前，以其为平台进行应用开发得到了越来越多的研究者的重视。与此同时，智能手机的定位系统日益精细，移动网络和移动信号技术也与日提升，通过该功能了解自身定位或者他人定位得到了人们的广泛认可，当然这里也存在攻击者的非法追踪信息漏洞，涉及手机用户的位置信息安全问题。当前，无线网络的传输速度已逐步进入5G时代，然而流量的费用也有所提高，如何不花流量即不浪费金钱资源地在发送端和接收端之间进行定位信息传输是一项挑战。如果实现了无流量信息传输方式，避免了流量耗费的同时，还能够在一定程度上改善网络接入点稀疏或缺少的地界上的手机应用信息传输体验，扩展了空旷偏僻地带的信息传输方式。

为解决这类问题，本发明提出振铃时间间隔编码即Missed Calls Encoding Technology(MCET)技术，基于此技术构造了一个分层结构的无线信道框架，能够使废旧手机在“免流量”以及“免费用”的定位信息传输功能的影响下，摇身一变成为位置监控传感器，供妈妈监控孩子的行踪，子女监控患有“阿兹海默病”的父母的行踪等使用。经过评估，利用该无线信道可以进行免通讯流量的信息传输，其鲁棒性和功耗均在可接受范围内。

本发明在分层框架的信道层中，提出了一种技术，它可以在“不花流量”也“不浪费金钱资源”的情况下，在发送端和接收端之间完成信息传输功能。

技术实现要素：

本发明的目的在于节省网络流量损耗，或克服网络接入点稀疏地带的智能手机应用的信息传输缺陷，提供一种设计合理且适用范围较广的具有分层框架的无线信道技术。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

基于振铃时间间隔编码的通信方法，包括以下内容：

内容1：构建了包含物理层、信道层、编码层和应用层分层结构信息传输的无线信道；

内容2：在需要发送和接收信息的智能手机终端构建的物理层基础上，通过若干通未接电话通数及其间隔进行信息传输形成信道层，该信道层整体而言是基于Missed calls encoding technology(MCET)技术。

内容3：信道层需要有编码层的配合参与，将需要进行传输的信息按照定长编码进行转换、压缩，并配以必要的侦错改错码。

内容4：如果当前传输信息应用类别确定，可采用“预存基础信息模块”、“与基础信息差值编码传输”和“频繁信息优先编码翻译”等方案来减少待传信息的定长编码数量进而减少传输时间的长度。

而且，Missed calls encoding technology(MCET)技术，即是通过调用智能手机的拨打电话模块，将需要传输的信息以规则性编码方式进行传输，传输主要媒介为人为设定的未接电话通数及其间隔。

而且，该信息通道具有创新性，且属于无线方式，层次鲜明。

而且，在将技术应用部署在物理层之后，后台调取算法逻辑，按照预先设定的方式通过基于MCET技术的信道层，将编码层输出的编码信息按照应用需求进行传输，通过解码和必要的呈现媒介，以用户理解的形式在界面进行显示。

而且在物理层所处环境稳定的情况下，获取通信联通的延迟时间Time interval，按照规定的电话通数及间隔在发送端进行执行，而接收端也需要根据规则检测未接的电话通数及间隔。

而且，编码层包括差值编码、根据应用规定编码规格及其构成、时间间隔编码翻译、电话间隔编码翻译、频繁活动区域优先编码等内容。

本发明的优点和积极效果是：

1、本保护方法对智能手持设备原有软件除“打电话功能”外，可以保持正常工作。

2、本保护方法突破了原有的有线或者无线的信息传输方式，借助未接电话通数及间隔进行编码解码，以实现小量信息传输功能，从而避免了流量耗费，节省信息传输开支。

3、本保护方法具有较好的通用性，其采用MCET技术，对于各类的智能手持设备都可以使用，并且不需要改动原有系统软件。

附图说明

图1是本发明的分层结构示意图

图2是本发明的处理过程示意图。

图3是本发明所提到的物理层终端示意图

图4是本发明的软件构造层次架构示意图；

图5是本发明所提到的时间间隔示意图

图6是本发明所提到的编码层的编码组成部分结构图

图7是本发明所提到的编码层编码流程示意图

图8是范例编码及翻译规则示意图

图9是定点位置信息传输的调度机制

图10是动态位置传输时需要调用MPTM模型

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施案例做进一步详述。

基于振铃时间间隔编码的通信方法，是在图1所示的分层结构下进行的。本发明提出的无线信道框架称为分层框架，包括物理层、信道层、编码层和应用层。其中物理层由两个智能手机终端设备构成，在这里，我们可以使用无网络功能但尚具有打电话功能的废弃智能手机。信道层是指利用MCET技术构建的基本稳定可靠的无线信道。编码层包含两部分，一部分指针对即将传输的信息进行含有侦错改错功能的编码工作，并在编码的基础上对编码进行合理压缩；另一部分是指对于从信道层接收的编码进行解码。应用层理论上可以传输各类应用信息。

本发明的信息无线信道技术包括以下内容：

构建了分层结构框架，即

1.物理层：废弃智能手机组件；

2.信道层：MCET技术构建的无线信道；

3.编码层：针对要传输的信息进行含有侦错改错功能的编码，对信道层接收的信息进行解码；

4.应用层：进行如传输定位信息的应用，当然，传输定位信息时，需要物理层的手机有定位功能。

以传输定位信息应用为例，宏观流程如图2所示，在母终端安装相关应用并设置成母终端角色，子终端安装相关应用并设置成子终端角色，母终端点击相关应用按钮，传递监控位置需求，母终端向子终端发送获取定位信息需求，子终端调用定位功能模块，获取及时定位信息，定位信息进行有效编码，子终端将编码后的定位信息传输给母终端，且需避免干扰信号，母终端将子终端发送过来的编码进行解码，并调用地图模块，将定位信息进行可视化显示。

物理层：

物理层由两个智能手机终端设备构成，在这里，可以实现无网络功能但 尚具有打电话功能的废弃智能手机的回收再利用。如图3所示，有两个智能手机终端分别称为母终端和子终端，母终端向子终端发送信息请求时，母终端为发送端，子终端为接收端，当子终端反馈信息给母终端时，子终端变成发送端，母终端则变成了接收端。

MCET信道层：

本方法的最主要挑战点就在于不能通过网络也不能通过短信或任何花钱形式传输信息。因此，提出Missed Calls Encoding Technology(MCET)技术，并在物理层搭建好的情况下使用。本层调用了智能手机的拨打电话功能模块，并假设母终端发出获取子终端位置信息需求时，以及获取定位信息的整个过程中，其拨打电话功能被占用，利用收取的电话信号间隔来进行信息编码的传输过程，解决方案如图4前后端架构图所示。如果，监测到母终端正在占用打电话功能，则将GPS定位传输功能延后，直到监测到母终端打电话功能正处于闲置状态。

如图5所示，由于打电话过程传输信息，需要一个稳定的电话通断过程，尤其是，发送端和接收端的电话通信联通延迟时间Time_interval要保持一致，我们假设发送端和接收端所处的两个环境保持不变，即通信信号塔的信号功能不变，气候风速及大楼等外界环境无变化，在这样的假设前提下，发送端和接收端的电话联通延迟时间Time_interval稳定。在这样的情况下，发送端向接收端拨打若干通“未接通的电话”，接收端接收的“未接通电话”间隔，即为信道层传输的信息。

编码层：

编码层包括待传信息编码和解码的流程，对于定位信息传输而言，为使最终的位置定位误差范围在1米以内，传输的经纬度信息精度要保留到小数点后五位。信息编码采取差值编码的方式，即通过定位系统获得子终端所在位置的经纬度，若是对经纬度直接进行二进制编码，编码长度会过长，因此我们使用差值进行编码，即为子终端所在位置的经纬度与当前活跃区域的基点做差，由此可以缩短二进制编码的长度。定位信息编码格式如图6所示，包括传输通知前缀码、侦错码、经度码、侦错码、纬度码，其中通知前缀码 为第一组编码，经度码和经度的侦错码为第二组编码，纬度码和纬度的侦错码为第三组编码。

编码翻译可以采用时间间隔编码翻译与电话间隔编码翻译相结合的方式(下文中称此编码方式为时间-电话间隔编码方式)。

(1)时间间隔编码翻译

时间间隔编码翻译用于实现传输三位通知前缀码，单位时间内发出一次信号(打通电话)对应编码1，未发出信号对应编码0。

在母终端，默认的翻译方式为时间间隔编码，直至收到的通知前缀码出现111，则此编码后的所有编码翻译方式转换为电话间隔编码。该时间间隔可用Time interval(单位为s)作为参数进行表示，Time_interval可选用当前情况下，母子终端进行电话沟通的信号延迟时间，假设这个时间在当前的环境下固定且有效。

(2)电话间隔编码翻译

考虑到若采用时间间隔编码翻译方式，每通电话每相隔Time_interval这个时间后，仅能表达一位信息，而子终端的位置信息共需要40位编码，则整体翻译传输时间达到了40×Time_interval这么长时间，至多41通电话，而采用电话间隔编码翻译来记录子终端的位置信息可缩短翻译传输时间、并减少打电话的数量。

因为电话次数越多，传输失误出现的概率越大，所以综合考虑电话次数与总时长，采用4位编码方式更为恰当。

频繁活动区域优先编码：频繁活动区域是子终端在日常生活中频繁活动的区域地址，如学生会被监测记录频繁活动区域为学校和家庭的住址。针对频繁活动区域编码优先翻译，可以宏观减少编码的通讯时间。

考虑到采用4位编码翻译的方式传输一组位置信息最长时长可达210s(10*(t+15))，且子终端的活动区域相对固定，那么设计频繁活动区域编码优先翻译的规则以减小出现传输最长时长的概率。

首先提取子终端频繁活动的区域地址(如学校和家庭住址)，查询该地址的经纬度信息，经过信息压缩及信息编码后得到至少两组40位长度的地址 信息编码。以4位编码为单位，此两组40位地址信息编码共可以分成20小组，然后对这20小组进行降序排列，出现频率最高的编码优先翻译为间隔Time interval，其次为Time_interval+1s，以此类推。

综上所诉，子终端先完成信息设置，获取频繁活动区域优先编码翻译表，母终端即可按照位置传输流程获取子终端的定位信息。

应用层：

定点位置信息传输的调度机制如图8所示，如果子终端在小区域范围内，则针对其频繁活动区域的经纬度信息的编码使用频繁活动区域优先编码原理，调用MCET技术中的电话间隔编码，按照编码后的电话通数和电话间隔调用手机端的打电话功能模块。如果子终端在大区域范围内活动，则需要提前储存区域ID，调用区号预存模块，并根据MCET技术中的差值编码机制来传输信息。

动态位置传输时需要调用MPTM模型，如图9所示，此时，移动的终端移动状态分为了“标准移动状态”和“非标准移动状态”，非标准移动状态采取类似于MCET的差值编码机制，传输差值坐标时，需选取一定的时间间隔，“标准移动状态”则采取标准移动编码机制，该机制只需要传输“左转”、“右转”以及“调转”等指令信息，传输数据量小。执行MPTM时初期，需要传输移动的子终端的起始点、移动的子终端的速率、移动子终端的起始移动方向等信息，之后移动方向和移动速率等关键移动改变时，需将改变再次发送。

因为MPTM处理的是移动的子终端，因此在发送信息时要注意传输延迟时间的分析，子终端速率×传输延迟时间≈迟到的距离值，母终端接收到的GPS位置需考虑这个迟到的距离值，可减少误差。

其中，移动的子终端速率进行变化时，则把变化后的速率再次进行传输即可，若子终端速率不变，仅进行转向移动，则有两种情景即标准移动改变和非标准移动改变。

(1)移动的子终端进行标准移动改变，则采用标准移动编码机制

标准移动改变时，第一次已经将子终端位置信息、运动速率和运动方向 进行完整性传输，之后只需要在发生关键移动改变时，传输改变的速率和改变的方向即可。

(2)移动的子终端进行非标准移动改变，则采用MPTM下的差值编码机制

非标准移动改变时，第一次已经将子终端位置信息、运动速率和运动方向进行完整性传输，之后每间隔5分钟，发送移动位置的差值编码内容，该差值是子终端的当前位置和第一次发送的位置信息的差值。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

附录：专属名词解释

小区域：经纬度范围小于3°经度×3°纬度(大约10000平方公里在右)，活动范围有限。

大区域：经纬度范围大于3°经度×3°纬度

区号：按照地图地理轮廓界限将大区域分成几个小区域，将每个小区域进行编号，每个区的编号即称为这个区的区号。

区域基点：每个区域范围设定一个基点坐标，该坐标的经纬度值会预存在子终端中，该区域可以是频繁活动区域，也可以是非频繁活动区域，该区域可以是大区域，也可以是小区域。

预存区域基点：基点的建立都需要进行事先处理和预发送、预存储。

差值：子终端当前的坐标经纬度分别于区域基点的经纬度进行做差，则会得到经度差值和纬度差值。

差值编码：经度差值编码成打电话间隔或次数，纬度差值编码成打电话间隔或次数。

预存区号模块：如果子终端活跃范围大于3°经度×3°纬度，则需要调用预存区号模块，该模块会将设定好的区域范围及区号预存在子终端中。

移动的子终端的速率：该速率通过移动的距离和时间进行计算，是需要进行发送的信息。

移动的子终端的起始点：类比于MCET的区域基点，

移动的子终端的关键移动改变：移动方向改变和移动速率改变被称为关键移动改变。

移动的子终端标准移动改变：子终端在路口进行“左转”、“右转”以及“调转”等移动改变，这种移动改变不必必须成90度或180度，只需要通过地图上的路径线路比对，得出子终端的移动进程即可。

标准移动编码机制：在移动的过程中，传输速率变化或传输“左转”、“右转”以及“调转”等指令信息。

移动的子终端非标准移动改变：经过简单的传输“左转”、“右转”以及“调转”等指令信息，加之通过地图上的路径线路比对，匹配不到子终端的转向路径，这种移动改变称为非标准移动改变。

移动的子终端的差值：类比于MCET的差值，该差值是移动之后的GPS信息与最后发送的GPS信息的相减值。