用于轨道交通车地无线通信的多链路择优传输方法及装置与流程

本发明涉及一种轨道交通无线通信系统，尤其是涉及一种用于轨道交通车地无线通信的多链路择优传输方法及装置。

背景技术：

现在城市轨道交通多采用CBTC(基于通信的列车自动控制系统)作为列车运营控制系统。它的特点是用通信媒体来实现列车和地面设备的双向通信，其突出优点是可以实现车—地之间的双向通信，并且传输信息量大，传输速度快等等。

CBTC系统的列车和地面设备的通信由列车到轨旁的无线通信与轨旁到机房的有线通信组成。车地无线通信的畅通和安全是保证整个CBTC系统正常运行的重要环节，现在的车地无线通信是由终端通过WiFi网络或者LTE网络接入无线网络，形成单一的传输链路。

现有车地无线通信系统只能在单独WiFi网络或者单独LTE网络中运行，无法在WiFi和LTE交替部署，或者WiFi和LTE混合部署的网络中运行。

现有车地无线通信系统每个终端只能接入一张网络，无法充分利用已布置的轨旁无线网络，且当该网络发生故障时，列车处于单点连接的不可靠状态。

现有车地无线通信系统通过不同网络传输的数据之间没有优先级的区分，必须通过应用层软件进行优先级处理，处理过程复杂，且在网络环境出现变化或者运营方要求变更的情况下，需要通过修改应用层软件的方式进行变更，维护难度大。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于轨道交通车地无线通信的多链路择优传输方法及装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于轨道交通车地无线通信的多链路择优传输方法，该方法为：首先采用多台LTE或WiFi的调制解调器，完成车地无线链路的建立；然后通过在链路上发送接收心跳帧的方式，判断链路的状态；最后按照设定的链路优先级的顺序依次查询链路的状态，并发送数据。

该方法具体包括以下步骤：

a)通过调制解调器完成链路的连接，然后执行步骤b；

b)设置链路的优先级，在设置过程中确保两端对相同链路的优先级设置相同，不同的链路设置不同的优先级，然后执行步骤c；

c)在链路上持续发送和接收心跳帧，然后执行步骤d；

d)通过查询每条链路的心跳帧的传输情况，设置所有链路的传输状态，然后执行步骤e；

e)按照链路优先级的高低依次判断该条链路传输是否正常，如果正常执行步骤f；如果不正常执行步骤g；

f)在选定的传输正常的链路上传输数据一段时间；然后返回步骤e；

g)通过人机接口发送网络故障消息，然后返回步骤e。

一种用于轨道交通车地无线通信的多链路择优传输方法的装置，包括依次连接的车载终端、通信网络和地面服务器，所述的车载终端包括依次连接的第一心跳模块、第一数据传输模块和调制解调器，所述的地面服务器包括相互连接的第二心跳模块和第二数据传输模块，所述的调制解调器通过通信网络与第二数据传输模块连接。

所述的调制解调器包括LTE调制解调器或WiFi调制解调器，所述的通信网络包括LTE网络或WiFi网络，

所述的LTE调制解调器通过LTE网络与第二数据传输模块连接，用于发射和接收LTE信号；

所述的WiFi调制解调器通过WiFi网络与第二数据传输模块连接，用于发射和接收WiFi信号。

该装置还包括设在链路中的计时器，该计时器与心跳模块连接；

所述的心跳模块与数据传输模块相连接，用于在每条链路上持续定时发射心跳帧，接收心跳帧，在某条链路丢失心跳帧时启动该条链路对应的计数器，当计数器达到设定值时将链路的状态设置为中断，在中断链路接收到心跳帧时启动该条链路对应的计数器，当计数器达到设定值时将链路的状态设置为正常。

所述的心跳模块设有用于显示传输链路状态的显示器。

所述的数据传输模块，用于根据心跳模块显示的传输链路的状态和各自链路设定的优先级选择用于传输的链路，将外部系统的数据在选定的链路上传输，并在所有链路传输均中断时通过人机接口发送网路故障消息。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、适用性广，由于同时集成了LTE调制解调器和WiFi调制解调器，可以适用于单独LTE网络，单独WiFi网络及其LTE和WiFi的混合网络；

2、可靠性高，并通过在多条无线传输链路上发送心跳帧的方式实时检测链路状态，实时选择当前传输正常的链路，增加了可靠性；

3、利用率高，每一台终端能够同时接入多条无线链路，充分利用轨旁部署的已有网络资源；

4、配置灵活，由于可以在终端上为不同链路上设置优先级，灵活定义在不同线路接入优先级；

5、维护简便，接入网络的种类，数量及其优先级均可以在终端进行设置，可以在不变更配置的情况下，在不同的网络环境下保持数据传输。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

图1所示为本发明的具体流程。系统执行所述多链路检测传输，完成端到端的数据传输。以三条链路为例，结合图1对以下各步骤进行详细描述：

在步骤401中，在终端设置链路的优先级，在设置过程中确保两端终端对相同链路的优先级设置相同，不同的链路设置不同的优先级，然后执行步骤402

在步骤402中，两侧的终端在三条链路上持续发送和接收心跳帧，发送心跳帧的时间间隔为50ms，然后执行步骤403。

在步骤403中，终端通过查询每条链路的心跳帧的传输情况，汇总所有链路的传输状态。然后执行步骤404。

在步骤404中，判断优先级为1的链路是否传输正常，如果正常执行步骤405；如果不正常执行步骤406。

在步骤405中，在优先级为1的链路上传输数据50ms。然后执行步骤403；

在步骤406中，判断优先级为2的链路是否传输正常，如果正常执行步骤407；如果不正常执行步骤408。

在步骤407中，在优先级为2的链路上传输数据50ms。然后执行步骤403；

在步骤408中，判断优先级为3的链路是否传输正常，如果正常执行步骤409；如果不正常执行步骤410。

在步骤409中，在优先级为3的链路上传输数据50ms。然后执行步骤403；

在步骤410中，终端通过人机接口发送网络故障消息。然后执行步骤403；

上述城市轨道交通车地无线通信多链路择优传输的方法，其应用场景主要有以下两个方面：

1、使用双套LTE网络时，车辆单端设备中可以集成两块LTE调制解调器，分别驻留在两张LTE网络上，车地数据可以择优进行传输，增加车地无线链路数量以及无线网络冗余性。

2、使用LTE和WiFi混合组网时，例如项目一期建设时间较早，是采用WiFi网络进行车地传输，而延伸线或者二期上，采用LTE网络，那么使用该方法和装置，只需对一期车辆进行少量改造，即可实现一，二期车辆的兼容及混跑，提高原有WiFi系统利用率，减少建设投资成本。

本发明终端的心跳模块通过数据传输模块在三条链路上同时发送和接收心跳帧，数据传输模块每隔50ms检测一次每条链路的传输状态，将外部系统需要传输的数据通过当前可用的最高优先级的链路进行传输。如果所有链路的传输状态均不正常，则在人机接口发送网络故障的告警消息，并仍按照每隔50ms检测一次每条链路的传输状态。

如图2所示，一种用于轨道交通车地无线通信的多链路择优传输装置，包括依次连接的车载终端1、通信网络和地面服务器4，所述的车载终端1包括依次连接的第一心跳模块12、第一数据传输模块11和调制解调器，所述的地面服务器4包括相互连接的第二心跳模块41和第二数据传输模块42，所述的调制解调器通过通信网络与第二数据传输模块42连接。

所述的调制解调器包括LTE调制解调器13或WiFi调制解调器14，所述的通信网络包括LTE网络2或WiFi网络3，

所述的LTE调制解调器13通过LTE网络2与第二数据传输模块41连接，用于发射和接收LTE信号；

所述的WiFi调制解调器14通过WiFi网络3与第二数据传输模块41连接，用于发射和接收WiFi信号。

该装置还包括设在链路中的计时器，该计时器与心跳模块连接；所述的心跳模块与数据传输模块相连接，用于在每条链路上持续定时发射心跳帧，接收心跳帧，在某条链路丢失心跳帧时启动该条链路对应的计数器，当计数器达到设定值时将链路的状态设置为中断，在中断链路接收到心跳帧时启动该条链路对应的计数器，当计数器达到设定值时将链路的状态设置为正常。

所述的心跳模块设有用于显示传输链路状态的显示器。所述的数据传输模块，用于根据心跳模块显示的传输链路的状态和各自链路设定的优先级选择用于传输的链路，将外部系统的数据在选定的链路上传输，并在所有链路传输均中断时通过人机接口发送网路故障消息。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。