一种能够防护城际铁路gsm-r无线消息延迟的方法
【专利摘要】本发明涉及一种能够防护城际铁路GSM?R无线消息延迟的方法，该方法依据无线通信空口信号时域相关的GSM?R无线消息延时检测结果，对应用数据进行时间戳Stamp预置有效置信值。与现有技术相比，本发明具有确保了数据的全面性和准确性等优点。
【专利说明】
-种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种铁路信号系统，尤其是设及一种能够防护城际铁路GSM-R无线消 息延迟的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在基于CTCS-2 + AT0的城际铁路系统中，轨旁通信控制服务器 (Communication and Control System, W下简称CCS)设备的主要功能是实现轨旁与车载 之间的无线通信的重要设备，CCS从车载系统接收屏蔽口开关口命令，实现屏蔽口开关口命 令的管理，CCS将从调度集中管理系统接收到的运营计划转发给车载系统，W满足车载能够 按照运营计划自动驾驶的需求。
[0003] CCS设备与车载设备之间通过GSM-R无线网络连接，数据传输采用TCP方式，安全层 采用subset037安全通信协议，应用层协议采用铁总统一制定的<<CJTL_车地无线报文定义 及应用原则〉〉。
[0004] 由于CCS设备与车载设备之间的无效消息传输对消息的实时性要求较高，但是 GSM-R无线网络有可能发生阻塞等导致消息延迟，而目前因为Subset-037安全层协议自身 的限制，它无法防护消息的延迟，运就需要在应用层上设计一种方法来辅助完成对无线消 息的延迟防护。
[0005] 根据<<CJTL_车地无线报文定义及应用原则〉〉的描述，车载设备发送到CCS设备的 应用层消息里都包含一个车载时间计算器T_hain，该时间为车载设备发送该消息时的当 前车载时间计数器。如图1所示，车载分别在*1、*2、*3、*4时刻发送的消息中分别携带了对 应的 T_Train。
[0006] CCS设备在回复车载设备的应用层消息中也都包含一个车载时间计算器T_Train， 该了^阿山为CCS设备当前发送时刻记录的最新的来自车载设备消息中的车载时间计算器 值。如图1所示在T3周期CCS设备收到了携带t3的消息，同时在回复给车载设备的消息中携 带了该T_Train(t3)。
[0007] 此时车载设备在收到CCS设备该回复消息时，由于不确定该消息的传输延时而无 法利用消息中携带的T_hain判断该消息是否延迟。因此运里需要引入一种方法来完成消 息传输延时的计算，从而实现对延迟消息进行有效的防护。
【发明内容】
[000引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能够防护城际 铁路GSM-R无线消息延迟的方法，该方法依据在线时延检测结果对车载消息增加高置信的 时间戳信息，并采用了多次采样W消除误差。
[0009] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0010] 一种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法，其特征在于，该方法依据无线 通信空口信号时域相关的GSM-R无线消息延时检测结果，对应用数据进行时间戳Stamp预置 有效置信值。
[0011] 所述的GSM-R无线消息延时检测结果通过W下过程得到：
[0012] 结合穿越不同基站管辖的小区时的信号衰减特性，对采样结果进行权重处理，，从 而计算车载消息的实际延迟时间。
[0013] 该方法具体包括W下步骤：
[0014] 步骤S1、每次CCS设备在发送需要确认的无线消息时记录当前CCS的时间戳到时间 戳列表中的Tsend(n)，记录无线消息中携带的车载时间戳为Ttrain(n)，记录最近M个消息 的时间戳f目息；
[0015] 步骤S2、每次CCS设备在接收到来自车载设备的确认消息时，根据被其确认的车载 时间Ttrain(n)将此时的CCS时间戳记录到对应的时间戳列表中的Treceive(n);
[0016] 步骤S3、此时基于时间戳列表对无线消息的传输延时进行计算；
[0017] 步骤S4、此后每次CCS设备在发送任何无线消息的时候，其携带的车载时间设置为 当前发送时刻记录的最新的来自车载设备消息中的车载时间加上Ttrans;
[0018] 步骤S5、在车载设备收到该无线消息时，对消息中携带的时间戳进行判断，如果该 时间戳不在规定的时间范围内，则按照故障导向安全的方法进行处理。
[0019] 所述的M为9。
[0020] 所述的基于时间戳列表对无线消息的传输延时进行计算具体为：
[0021] 步骤S31、计算时间戳列表中第n组消息从发送到得到确认的时间Tgap(n) = Treceive(n)-Tsend(n)；
[0022] 步骤S32、遍历时间戳列表中维护的最近9个消息的时间戳，按照步骤S31的方法计 算得到相应的Tgap，得到一组Tgap (i)，其中i = 1~9;
[0023] 步骤S33、采用斐波那契数列，对计算得到的Tgap(i)进行权重运算处理，得到最终 的传输延时Ttrans。
[0024] 与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[0025] 1、本发明设计了无线消息时间戳列表，为每个有效的无线消息都进行了时间戳信 息的采集，因此确保了数据的全面性和准确性；
[0026] 2、本发明设计了对采集结果的多次运算处理，因此提高了运算结果的准确性；
[0027] 3、本发明采用斐波那契数列设计了对多次运算结果的权重处理方法，更加契合列 车实际运行时的无线信号衰减规律，因此可W有效均衡列车运行时导致的无线消息传输波 动；
[0028] 4、整个方案都基于现有的框架在应用层上进行局部修改，不影响接口的兼容性。
【附图说明】
[0029] 图1为【背景技术】中的无线消息传输时序图
[0030] 图2为本发明计算无线消息传输延时流程图；
[0031] 图3为本发明实施例中的无线消息传输时序图。
【具体实施方式】
[0032] 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。
[0033] 参考图1，说明了本发明方法的处理流程，主要包括W下步骤：
[0034] 步骤100，启动该方法的任务，并创建时间戳列表，完成初始化；
[0035] 步骤101，CCS在发送需要确认的无线消息时，判断时间戳列表是否已可用，如果不 可用，则退出计算流程，不记录该消息的时间戳;如果可用，则进入步骤102;
[0036] 步骤102,时间戳列表可用，则记录发送该无线消息时的时间戳Tsend(i);
[0037] 步骤103,判断是否收到对应的来自车载设备的确认消息，如果未收到则继续等 待;如果收到则进入步骤104;
[0038] 步骤104,收到确认的车载无线消息，则记录收到该消息时的时间戳Treceive(i);
[0039] 步骤105,对每一组记录的时间戳，计算对应的传输延时TgapQ )=化eceive(i)-send(i)；
[0040] 步骤106,对上述运算得到的一组9个Tgap(i)，按照斐波那契排列进行权重处理， 具体计算方法如下：
[0041] i.选取一组斐波那契排列数（1，1，2,3,5,8，13,21，34);
[0042] ii.对该排列数求和，并将各排列中个数值进行除和处理，得到一个新的组合（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，进行权重计算，得到最终的延迟时间，计算公式 为：
[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] 主要实现代码如下所示：
[0046]
[0047]
[004引步骤107，CCS设备在发送无线消息的时候，其携带的车载时间设置为当前发送时 刻记录的最新的来自车载设备消息中的车载时间加上Ttrans;
[0049] 本发明已经被应用于城际铁路通信控制服务器系统中，该系统已通过铁总组织的 专家测试，包括在竞惠城际线路上实际动态跑车的专家测试，可W跟多家不同厂家的车载 进行接口和通信，证明完全能满足现场需求:有效预防了 GSM-R网络阻塞或信号不稳定导致 的危险后果。
[0050] W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掲露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替 换，运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W权利 要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法，其特征在于，该方法依据无线通 信空口信号时域相关的GSM-R无线消息延时检测结果，对应用数据进行时间戳Stamp预置有 效置信值。2. 根据权利要求1所述的一种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法，其特征在 于，所述的GSM-R无线消息延时检测结果通过以下过程得到： 结合穿越不同基站管辖的小区时的信号衰减特性，对采样结果进行权重处理，，从而计 算车载消息的实际延迟时间。3. 根据权利要求1所述的一种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法，其特征在 于，该方法具体包括以下步骤： 步骤S1、每次CCS设备在发送需要确认的无线消息时记录当前CCS的时间戳到时间戳列 表中的Tsend(η)，记录无线消息中携带的车载时间戳为Ttrain(η)，记录最近Μ个消息的时 间戳信息； 步骤S2、每次CCS设备在接收到来自车载设备的确认消息时，根据被其确认的车载时间 Ttrain(n)将此时的CCS时间戳记录到对应的时间戳列表中的Treceive(n); 步骤S3、此时基于时间戳列表对无线消息的传输延时进行计算； 步骤S4、此后每次CCS设备在发送任何无线消息的时候，其携带的车载时间设置为当前 发送时刻记录的最新的来自车载设备消息中的车载时间加上Ttrans; 步骤S5、在车载设备收到该无线消息时，对消息中携带的时间戳进行判断，如果该时间 戳不在规定的时间范围内，则按照故障导向安全的方法进行处理。4. 根据权利要求3所述的一种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法，其特征在 于，所述的Μ为9。5. 根据权利要求4所述的一种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法，其特征在 于，所述的基于时间戳列表对无线消息的传输延时进行计算具体为： 步骤S31、计算时间戳列表中第η组消息从发送到得到确认的时间Tgap (n) = Trece i ve (n)-Tsend(n)； 步骤S32、遍历时间戳列表中维护的最近9个消息的时间戳，按照步骤S31的方法计算得 到相应的Tgap，得到一组Tgap(i)，其中i = l~9; 步骤S33、采用斐波那契数列，对计算得到的Tgap(i)进行权重运算处理，得到最终的传 输延时Ttrans 〇
【文档编号】H04W56/00GK105847082SQ201610159954
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】蒋仁钢, 韩涛, 刘立明
【申请人】卡斯柯信号有限公司