一种基于双逻辑通道的车地动态数据传输方法及系统与流程

本发明涉及车地数据通信技术领域，尤其涉及一种基于双逻辑通道的车地动态数据传输方法及系统。

背景技术：

城市轨道交通有着高速度、高密度、不间断运营的特点，智能交通系统(intelligenttransportationsystem,its)是对通信、控制和信息处理技术在交通系统中集成应用的统称。交通通信系统作为通信技术在its中的具体应用，是在传感器网络技术发展基础上，在车辆上应用先进的无线通信技术，实现交通信息化、智能化的手段。通过发展交通通信系统，可以有效填补交通系统中车辆缺乏沟通能力的空白，从而实现车辆对道路环境的感知，以及行人和控制中心对车辆运行状态的感知。

然而交通环境的复杂多变性引起反射环境的变化，直接导致信道时延和各到达径分布的变化，并引起信道的大尺度衰落时变。同时，交通车载终端的移动性和不确定性直接产生信道的小尺度衰落时变。作为确保交通安全高效的重要手段，交通通信对通信可靠性有着极高的要求，该要求与交通信道特殊性的矛盾决定了研究交通通信是一项急迫而又有挑战性的工作。

现有技术中通常在传输数据时采用单路无线传输，受信道影响明显，传输效率低且安全性差。

客户前置设备(cpe，customerpremiseeuipment)是一种移动信号接入设备，接收有线信号并以无线wifi信号转发出来，cpe作为一种无线网关设备，可以下挂连接摄像头、平板电脑、智能手机、笔记本电脑等多种设备，实现这些设备wifi无线传输网访问wifi网络。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种基于双逻辑通道的车地动态数据传输方法及系统，本系统主要由车载端和场站端组成。其中车载端包括了车载主机，网络控制器和两个客户前置设备cpe。而场站端则包括了两个无线ap，交换机和服务器，主要目的是将车载主机中的海量数据通过双通道无线信道传送到场站端的服务器，保证数据传输的效率和质量，提高了数据的安全性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种基于双逻辑通道的车地动态数据传输方法，包括：

s201：根据指示，网络控制器为两个客户前置设备cpe上电；

s202：根据预先设置，两个cpe分别与ap相互鉴权，鉴权通过后建立数据传输通道，其中，第一无线ap建立的传输通道为a路，第二无线ap建立的传输通道为b路；

s203：车载主机将待传输的数据块分成n份，每份大小相同，n为大于1的自然数；

s204：车载主机通过cpe按照预设周期动态测量每路数据传输通道的信号质量参数；

s205：根据信号质量参数和预设的传输负载，按照动态数据分配算法进行动态数据分配；

s206:按照预设周期或预设触发事件根据动态数据分配算法动态调整每路数据传输通道的传输数据量，直到所有数据传输完成；

s207:两个无线ap分别将接收到的cpe传输的数据块通过交换机传输给服务器，由服务器根据预设规则对接收到的多个数据块进行调序整合，得到合并后的完整数据。

所述动态数据分配算法按照以下公式，具体为：

其中，为a路要传输的数据块数，为b路要传输的数据块数，为a路信号质量参数，为b路信号质量参数，σ为信号质量参数下限阀值，单位为db，n为被分成的数据块个数，为大于1的自然数。

其中，f(a)为a路要传输的数据块数，f(b)为b路要传输的数据块数，δa为a路信号质量参数，δb为b路信号质量参数，σ为信号质量参数下限阀值，单位为db，n为被分成的数据块个数，为大于1的自然数。

车载主机每隔预定时间间隔通过cpe进行a路和b路的信道测量，获取a路和b路的信号强度，从而动态调整a路和b路需要传输的数据块数量。

a路信号比b路信号每高1db，则给a路多分配5％的待传数据块，如果a路比b路高20db，所有的数据通过a路传输。本领域技术人员应当理解：5％的比例为可调比例。

为了平衡传输的负载，当b路的信号强度大于σ，则b路依然会被分配数据进行传输，当b路被分配的数据块传输完成时，会从a路待传数据块中取出一块继续分配给b路传输；而当b路的信号强度小于σ时，则不会被分配传输，直到信号强度恢复到σ以上。

当b路小于σ，而a路大于σ且小于σ+20，则所有数据块被分配到a路进行传输。本领域技术人员应当理解：此处的20db为可调的常数。

当ab两路信号强度都小于σ，则传输失败，系统放弃本次传输，给出异常信息提示。

车载主机将待传输的数据块加密后再分成n份；加密方法可以使用包括但不限于数据加密算法des，高级加密标准aes以及三重数据加密算法3des。

车载主机将待传输的数据块分成n份后，根据所分配的传输ap采用不同加密方式进行加密；加密方法可以使用包括但不限于数据加密算法des，高级加密标准aes以及三重数据加密算法3des，保证数据的安全性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种基于双逻辑通道的车地动态数据传输方法，包括：

s301：根据预先设置，场站端的两个无线接入点ap分别与两个前置客户设备cpe相互鉴权，鉴权通过后建立数据传输通道，其中，第一无线ap建立的传输通道为a路，第二无线ap建立的传输通道为b路；

s302：两个无线ap分别接收数据，其中所述数据具体传输方式如下：车载主机将待传输的数据块分成n份，每份大小相同，n为大于1的自然数；通过cpe按照预设周期动态测量每路数据传输通道的信号质量参数；根据信号质量参数和预设的传输负载，按照动态数据分配算法进行动态数据分配；按照预设周期或预设触发事件根据动态数据分配算法动态调整每路数据传输通道的传输数据量，直到所有数据传输完成；

s303:两个无线ap分别将接收到的cpe传输的数据块通过交换机传输给服务器，由服务器根据预设规则对接收到的多个数据块进行调序整合，得到合并后的完整数据。

所述动态数据分配算法按照以下公式，具体为：

其中，f(a)为a路要传输的数据块数，f(b)为b路要传输的数据块数，δa为a路信号质量参数，δb为b路信号质量参数，σ为信号质量参数下限阀值，单位为db，n为被分成的数据块个数，为大于1的自然数。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种基于双逻辑通道的车地动态数据传输系统，包括：

包括车载端和场站端，其特征在于：

车载端包括车载主机，网络控制器和两个客户前置设备cpe；

场站端包括两个无线接入点ap，交换机和服务器；

网络控制器用于根据指示为两个客户前置设备cpe上电；

两个cpe用于根据预先设置分别与ap相互鉴权，鉴权通过后建立数据传输通道，其中，第一无线ap建立的传输通道为a路，第二无线ap建立的传输通道为b路；

车载主机用于将待传输的数据块分成n份，每份大小相同，n为大于1的自然数，用于通过cpe按照预设周期动态测量每路数据传输通道的信号质量参数，根据信号质量参数和预设的传输负载，按照动态数据分配算法进行动态数据分配，按照预设周期或预设触发事件根据动态数据分配算法动态调整每路数据传输通道的传输数据量，直到所有数据传输完成；

两个无线ap用于分别将接收到的cpe传输的数据块通过交换机传输给服务器，由服务器根据预设规则对接收到的多个数据块进行调序整合，得到合并后的完整数据。

所述动态数据分配算法按照以下公式，具体为：

其中，f(a)为a路要传输的数据块数，f(b)为b路要传输的数据块数，δa为a路信号质量参数，δb为b路信号质量参数，σ为信号质量参数下限阀值，单位为db，n为被分成的数据块个数，为大于1的自然数。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，包括可有处理器执行的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成上述任一种基于双逻辑通道的车地动态数据传输方法。

本发明的有益效果：本发明通过在进入指定场站时经过通过使用双cpe建立双逻辑通道进行数据传输，通过动态分配算法保证了数据传输的质量，通过实时测量和调整保证数据传输的高效，经过鉴权，通过将数据分两路传输以及两路数据分别使用不同加密算法提高了数据传输的安全性。

附图说明

附图被包括以提供本发明公开的进一步理解并且被并入且组成本说明书的一部分，附图图示了本发明的实施例并且连同描述一起用作解释本发明的原理。结合附图，在考虑优选实施例的下述描述之后，本发明的以上和其它方面、特征、以及优点将会变得更显而易见。在附图中：

图1是根据本公开的一个实施例的双逻辑通道车地动态数据传输系统结构图；

图2是根据本公开的一个实施例的a路和b路数据分配示意图；

图3是根据本公开的一个实施例的双逻辑通道的车载端车地动态数据传输流程图；

图4是根据本公开的一个实施例的双逻辑通道的场站端车地动态数据传输流程图。

具体实施方式

下面参照图1至图4对本发明的实施方式进行详尽的说明，所用术语及图示部分仅为举例说明，不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；在不背离本发明的原理和实质的前提下做出的变更或修改，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，为一种双逻辑通道车地动态数据传输系统结构示意图，系统主要由车载端和场站端组成。车载端包括了车载主机，网络控制器和两个客户前置设备cpe。而场站端则包括了两个wifi无线访问接入点(wirelessaccesspoint，ap)设备，交换机和服务器。

网络控制器用于根据车载主机或用户的指示对两个cpe进行控制，包括控制cpe上电开闭等。

当车停靠到场站上时，用户通过网络控制器给两个cpe上电，cpe与ap会组成无线网络，构成数据传输的通道。

为了保证传输的效率，在车载主机侧引入了动态数据分配算法，a路和b路的传输分配如图3所示。图3是根据本公开的一个实施例的双逻辑通道的车载端车地动态数据传输流程图，具体数据传输方法可以包括：

s201：根据指示，网络控制器为两个客户前置设备cpe上电；

s202：根据预先设置，两个cpe分别与ap相互鉴权，鉴权通过后建立数据传输通道，其中，第一无线ap建立的传输通道为a路，第二无线ap建立的传输通道为b路；

s203：车载主机将待传输的数据块分成n份，每份大小相同，n为大于1的自然数；

s204：车载主机通过cpe按照预设周期动态测量每路数据传输通道的信号质量参数；

s205：根据信号质量参数和预设的传输负载，按照动态数据分配算法进行动态数据分配；

s206:按照预设周期或预设触发事件根据动态数据分配算法动态调整每路数据传输通道的传输数据量，直到所有数据传输完成；

s207:两个无线ap分别将接收到的cpe传输的数据块通过交换机传输给服务器，由服务器根据预设规则对接收到的多个数据块进行调序整合，得到合并后的完整数据。

所述动态数据分配算法按照以下公式，具体为：

其中，f(a)为a路要传输的数据块数，f(b)为b路要传输的数据块数，δa为a路信号质量参数，δb为b路信号质量参数，σ为信号质量参数下限阀值，单位为db，n为被分成的数据块个数，为大于1的自然数。

首先，车载主机会将待传输的数据块分成n份，每份大小一样，例如分成5mb一块，然后车载主机会通过cpe来测量每路无线信道的信号质量参数，例如信号强度，典型的如信号强度指示rssi，根据信号强度进行数据分配，两个无线ap中，当a路的信号强度大于b路时，则会在a路上多分配一些待传数据块进行传输，从而保证传输的效率；其次，由于无线信道在传输过程中会出现变化，所以a路或者b路分配的数据块会进行动态调整，车载主机每隔预定时间间隔，例如5秒，通过cpe进行a路和b路的信道测量，获取a路和b路的信号强度，从而动态调整a路和b路需要传输的数据块数量，保证传输的效率。

这里需要说明的是，根据动态分配算法，如果a路信号比b路信号每高1db，则给a路多分配5％的待传数据块，如果a路比b路高20db，理论上所有的数据通过a路传输。

为了平衡传输的负载，当b路的信号强度大于σ，则b路依然会被分配数据进行传输，当b路被分配的数据块传输完成时，会从a路待传数据块中取出一块继续分配给b路传输；而当b路的信号强度小于σ时，则不会被分配传输，直到信号强度恢复到σ以上。例如，如果b路的信号强度大于-75db，则b路依然会被分配数据进行传输，如果b路被分配的数据块传输完成时，会从a路待传数据块中取出一块继续分配给b路传输。而如果b路的信号强度小于-75db时，则不会被分配传输，直到信号强度恢复到-75db以上。

极端情况下，当b路小于σ，而a路也小于σ+20，则所有数据块被分配到a路进行传输。例如，如果b路小于σ，而a路也小于σ+20，则所有数据块会被分配到a路进行传输。

当ab两路信号强度都小于σ，则传输失败，系统放弃本次传输，给出异常信息提示。例如，如果ab两路信号强度都小于σ，则传输失败，系统会放弃本次传输，车载主机和场站端服务器均或者其中之一给出异常信息指示。

其中一个实施例，在步骤s202中，车载主机将待传输的数据块进行加密后再分成n份进行传输，也可以分成n份后再按照传输的ap不同来分别进行加密，随后进行传输。加密可以使用包括但不限于des，aes，3des中任一种对称加密方案，保证数据的安全性。数据加密算法des(dataencryptionstandard)，高级加密标准aes(advancedencryptionstandard)以及三重数据加密算法3des均是对称加密算法，本申请创新性地将上述算法应用到双逻辑通道车地动态数据传输中，a路和b路可以分别采用不同的加密算法，这样即使某一路信号被窃听，窃听者也只能获得碎片状数据，无法完整破解，提高了数据传输的安全性。

其中一个实施例中，在鉴权通过后，建立数据通道，随后两个ap与两个cpe分别交换秘钥。

其中一个实施例中，所述服务器在分别接收到a路和b路信号后，先对数据进行合并，然后在按照加密方式对应的解密方式进行解密。或者所述服务器在分别接收到a路和b路信号后，分别按照不同加密方式对应的不同解密方式进行解密，完成解密后进行数据整理。

图4是根据本公开的一个实施例的双逻辑通道的场站端车地动态数据传输流程图。具体数据传输方法如下：

s301：根据预先设置，场站端的两个无线接入点ap分别与两个cpe相互鉴权，鉴权通过后建立数据传输通道，其中，第一无线ap建立的传输通道为a路，第二无线ap建立的传输通道为b路；

s302：两个无线ap分别接收数据，其中所述数据具体传输方式如下：车载主机将待传输的数据块分成n份，每份大小相同，n为大于1的自然数；通过cpe按照预设周期动态测量每路数据传输通道的信号质量参数；根据信号质量参数和预设的传输负载，按照动态数据分配算法进行动态数据分配；按照预设周期或预设触发事件根据动态数据分配算法动态调整每路数据传输通道的传输数据量，直到所有数据传输完成；

s303:两个无线ap分别将接收到的cpe传输的数据块通过交换机传输给服务器，由服务器根据预设规则对接收到的多个数据块进行调序整合，得到合并后的完整数据。

所述动态数据分配算法按照以下公式，具体为：

其中，f(a)为a路要传输的数据块数，f(b)为b路要传输的数据块数，δa为a路信号质量参数，δb为b路信号质量参数，σ为信号质量参数下限阀值，单位为db，n为被分成的数据块个数，为大于1的自然数。

具体传输方式可结合前一实施例中图1对应的双逻辑通道的车载端车地动态数据传输方法中的描述，在此不再冗述。

在一个实施例中，本发明提供的一种双逻辑通道车地动态数据传输系统，包括车载端和场站端，其特征在于：

车载端包括车载主机，网络控制器和两个客户前置设备cpe；

场站端包括两个无线ap，交换机和服务器；

网络控制器用于根据指示为两个客户前置设备cpe上电；

两个cpe用于根据预先设置分别与ap相互鉴权，鉴权通过后建立数据传输通道，其中，第一无线ap建立的传输通道为a路，第二无线ap建立的传输通道为b路；

车载主机用于将待传输的数据块分成n份，每份大小相同，n为大于1的自然数，用于通过cpe按照预设周期动态测量每路数据传输通道的信号质量参数，根据信号质量参数和预设的传输负载，按照动态数据分配算法进行动态数据分配，按照预设周期或预设触发事件根据动态数据分配算法动态调整每路数据传输通道的传输数据量，直到所有数据传输完成；

两个无线ap用于分别将接收到的cpe传输的数据块通过交换机传输给服务器，由服务器根据预设规则对接收到的多个数据块进行调序整合，得到合并后的完整数据。

所述动态数据分配算法按照以下公式，具体为：

其中，f(a)为a路要传输的数据块数，f(b)为b路要传输的数据块数，δa为a路信号质量参数，δb为b路信号质量参数，σ为信号质量参数下限阀值，单位为db，n为被分成的数据块个数，为大于1的自然数。

所述服务器在分别接收到a路和b路信号后，先对数据进行合并，然后在按照加密方式对应的解密方式进行解密。或者所述服务器在分别接收到a路和b路信号后，分别按照不同加密方式对应的不同解密方式进行解密，完成解密后进行数据整理。

具体传输方式可结合前一实施例中图1对应的双逻辑通道的车载端车地动态数据传输方法中的描述，在此不再冗述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括计算机程序，所述计算机程序用于实现如上实施例中的数据传输方法。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。