高速移动状态下的无线数据传输方法与流程

本发明是高速移动状态下的无线数据传输方法，适用于高速移动状态下的无线数字接入传输，属于通信行业的数字信号传输领域。
背景技术：
：在现有的移动无线数字接入传输技术中，如无线接入网(WLAN、WiMAX)系列中的HomeRF、蓝牙及IEEE802.11至IEEE802.16a等宽带无线接入技术，虽然具有较高的数据传输速率，但其移动接入传输性能太差，只能用于固定或低速移动用户的无线接入；IEEE802.16e在802.16a的基础上增强了移动性，无线接入用户移动速度可高达150km／h；IEEE802.20标准希望为运动速度高达每小时250公里的移动用户提供基于IP的无线数据传输；但由于上述技术及标准都采用的是基于移动无线用户与无线接入基站在信道连接后，直接通过无线接入基站及交换中心向固定用户或其他移动无线移动终端进行数据收发传输的接入方式；在移动状态下的无线用户接入无线接入基站时，需要根据接入状态在不同的无线接入基站间进行信道切换，而切换及重新接入过程需要一定的时间进行信号强度判定、鉴权及IP分配，因此，这种接入传输方式在高速移动无线接入传输存在一定的风险，如移动速度大于300km/小时，容易出现信道连接掉网，而当信道连接掉网时，或者是在切换的过程中会出现数据丢失的现象，另外，由于高速移动，在无线传输信道上容易出现瞬时中断，因此不能进行可靠的数据传输；与本发明相近似的对比技术为：专利号：200610022340.X，高速移动状态下的无线数据传输方法，该对比技术也提出了解决高速移动时的数据接入方法，但该技术不够全面，在接入方法及判定上不够简明快捷，在实施中不能可靠地适应高速移动时的无线数据接入。技术实现要素：鉴于上述原因，本发明的目的是设计一种能为高速移动用户提供可靠的无线数据接入传输的高速移动状态下的无线数据传输方法；为达到上述目的，本发明提供一种高速移动状态下的无线数据传输方法，包括有移动无线用户终端、多个无线接入基站，其中的移动无线终端及无线接入基站都包含有无线收发信机、微处理系统、计算机外部输入输出接口、存储器等设备所执行的高速移动状态下的无线数据传输方法，所述的微处理系统存储有操作程序，移动无线用户终端及无线接入基站都设置有自己的地址码，移动无线用户终端通过无线收发信机与多个无线接入基站建立通信连接并收发数据帧，每一个无线接入基站有与移动无线用户终端建立连接的无线信道及与其他无线接入基站及其他通信设备建立通信连接的无线通信及有线通信转发接口，各移动无线用户终端、无线接入基站及有通信连接的其他通信设备通过无线通信信道、无线通信及有线通信转发接口收发的数据帧中，都包含有各自的地址码，其特征在于，所述的基站按照沿移动无线用户终端的移动轨迹作线形分布予以设置，在某一方向上的各个基站的基站地址码按照连续递增或递减的方式予以配置，所述的移动用户终端所配置的存储有操作程序的微处理系统执行如下操作：（1）移动无线用户终端的无线收发信机发送的数据帧中，包含有本移动无线用户终端的移动方向特征码及数据帧序列号；（2）将移动无线用户终端的无线收发信机接收到的无线接入基站的无线收发信机发来的接收应答码进行信号强度及误码率判定处理，得出选定转发的无线接入基站的地址码；通过移动无线用户终端的无线收发信机向选定转发基站发送转发指令，该转发指令中含有从选定转发基站排序表中指定的无线接入基站的地址码、转发指令码、指定转发的数据帧序列码及本移动无线用户终端的地址码；（3）当在限定的时间内本移动无线用户终端没有收到被指定的无线接入基站的无线收发信机发送回复的转发确认码，则本移动无线用户终端通过无线收发信机根据当前的移动方向特征码的状态，将上一次转发基站的地址码予以递增或递减后，作为另一个无线接入基站并向其发送转发指令；在限定的时间内都未收到对应的转发确认码，则对原数据帧进行重新发送；所述的无线接入基站所配置的存储有操作程序的微处理系统执行如下操作：（1）对无线接入基站的各个通信信道、转发接口工作状态进行实时监测并得出基站信道状态监测码；（2）接收并判定通过转发接口送来的数据帧，数据帧中包含有无线接入基站转发工作状态指令码，无线接入基站根据收到的无线接入基站转发工作状态指令码进入相应的转发工作状态;（3）无线接入基站将转发接口接收到的其他无线接入基站转发来的移动无线用户终端地址码及承担对该移动无线用户终端发送的数据帧进行转接的无线接入基站的地址码及与本无线接入基站有通信连接的移动无线用户终端地址码存贮在本无线接入基站的存储器中，并生成无线用户接入地址表；（4）当无线接入基站收到移动无线用户终端的无线收发信机发送来的数据帧后，对其予以存储；在本无线接入基站的基站信道状态监测码为正常的情况下，向移动无线用户终端的无线收发信机发送接收应答码，接收应答码中含有本无线接入基站地址码、本无线接入基站位置码、本无线接入基站接收到移动无线用户终端的无线收发信机发送的数据帧所对应的数据帧序列码及接收质量码；（5）对接收到移动无线用户终端的无线收发信机发送来的转发指令进行判定，如果为指定本无线接入基站转发，则将指定的数据帧通过其转发接口进行转发；无线接入基站在对移动无线用户终端的无线收发信机发送来的数据帧通过转发接口转发时，根据原数据帧的目的地址码、本站存储器中的无线用户接入地址表中的移动无线用户接入码，生成目的无线接入基站地址码及其对应的无线接入基站转发工作状态指令码、本无线接入基站的地址码及接入的移动无线用户终端的地址码并都通过转发接口转发出去；无线接入基站转发工作状态指令码使无线接入基站进入对应三种转发工作状态，其中有：①中继传输：将转发接口送来的数据帧向另外一个转发接口转发；②分歧传输：将转发接口送来的数据帧向另外一个转发接口及通过无线信道向与本无线接入基站有通信连接的移动无线用户终端发送；③终端传输：将转发接口送来的数据帧通过无线信道向与本无线接入基站有通信连接的移动无线用户终端转发。本发明还可以是所述的移动无线用户终端中有定位系统，并通过定位系统获得各个移动无线用户终端的位置信息码，其特征在于，移动无线用户终端的位置信息码与多个基站地址码相对应，当移动无线用户终端在对基站的地址码予以递增或递减的调整范围处于该移动无线用户终端的位置信息码与对应的基站地址码范围以内；这样可以在切换时避免无效切换。本发明的工作方式及有益效果：移动无线用户终端在开机后通过移动无线收发信机与多个无线接入基站的无线接入基站收发信机进行信道连接；无线接入基站通过无线通信及有线通信转发接口与其他无线接入基站及其他通信设备进行信道连接，该信道包括有无线信道和有线信道；在移动无线用户终端设置地址码及移动方向特征码后，向与本移动无线用户终端有通信连接的无线接入基站发送登记码，并由接收到登记码的无线接入基站通过转发接口所连接的信道向其他的无线接入基站及其他通信设备发送，该登记码包含有本移动无线用户终端的工作状态码、位置码、注册码、移动方向特征码、地址码等；处在不同地理位置的无线接入基站随时在对本基站的各个信道连接状态进行监测并生成基站信道状态监测码，该基站信道状态监测码反映本基站的各个信道工作状态是否正常；当移动无线用户终端发送用户数据帧时，在该数据帧中，包含有该移动无线用户终端的用户地址码、移动方向特征码及对应该数据帧的数据帧序列号；移动无线用户终端发送的用户数据帧同时由多个与本移动无线用户终端有信道连接的无线接入基站接收，接收到移动无线用户终端发送的数据帧的无线接入基站存储该数据，并根据接收该数据帧时的接收质量情况生成接收质量码，查询在当前的基站信道状态监测码，如果该基站信道状态监测码及接收质量码均为正常及允许值，即基站信道工作状态及数据帧接收质量均为正常，则向原移动无线终端发送接收应答码，该接收应答码包含有该基站的位置码、当前的接收质量码、对应原发送数据帧的序列码、原发送数据帧的移动无线终端地址码；移动无线用户终端接收到各个无线接入基站的接收应答码后，对各接收应答码进行信号强度及误码率比较判定，然后选取合格的基站，发送转发指令码，该指令码中包含有指定的无线接入基站地址码、转发指令码、指定转发的数据帧序列码及本移动无线用户终端的地址码；接收到转发指令的无线接入基站根据转发指令内容进行判定，如果本无线接入基站符合转发指令要求，则对转发指令中指定的数据帧通过转发接口进行数据帧转发，转发指令执行后，向原移动用户终端发送转发确认码，该转发确认码含有被转发数据帧的序列码、转发数据帧的原发送移动无线用户终端的地址码；原发送数据帧的移动无线用户终端在限定的时间内未收到转发确认码，则根据当前的移动方向特征码状态，对上一次无线接入基站地址码予以递增或递减后，向另一个基站地址码发送转发指令；在限定的时间内都未收到对应的转发确认码，则对原数据帧进行重新发送如此过程，就完成了对移动无线用户终端发送数据的接入后再转发的传输过程；在该接入过程中，采用了常规无线接入的信道接入，但在转发传输过程中，采用了通过对多个无线接入基站接收到的数据帧质量情况进行确认后，选择最优接收无线接入基站进行再转发，在进行切换时，因为基站的设置为沿移动用户终端移动轨迹作线形分布，因此在数据发送过程中一旦发生未回复的状态，则直接进入对移动用户终端移动方向上的前方基站的连接发送，因此数据帧的转发传输总是通过已经可靠接收数据帧的无线接入基站进行再转发，因此能保证传输的可靠性；在移动无线用户终端对其他移动用户终端的传输过程为：当移动无线用户终端通过与有信道通信连接的无线接入基站接入发送登记码或转发数据帧时，无线接入基站记录了该移动无线用户终端的地址码，并将该移动无线用户终端的地址码及本无线接入基站的地址码通过无线或有线转发接口发送到其他的无线接入基站存储保留；当固定用户终端或其他的移动无线用户终端要向该移动无线用户终端发送数据帧时，可以在无线接入基站或其他通信设备中查询到该移动无线用户终端接入的无线接入基站地址码，并通过转发接口将数据帧传输到该无线接入基站进行发送，完成双向传输的需求。附图说明附图为本发明的实施例，其中：图1为本发明的高速移动状态下的无线数据传输方法的系统构成图图2为本发明的高速移动状态下的无线数据传输方法的电原理结构图图3、图4为本发明的高速移动状态下的无线数据传输方法的移动用户终端的主程序流程图图5、图6为本发明的高速移动状态下的无线数据传输方法的无线接入基站的主程序流程图；实施方式本发明的系统构成如图1所示，其中包括有：（A）为移动无线用户终端；（E1）－（En）为无线接入基站；（N）为其他通信设备，其中包含有：（K）为交换中心，（L1）－（Lm）为固定用户终端或通过无线接入基站接入的其他移动无线用户终端；在基站的设置排列中，K方向上的基站地址码为递增方向，L方向上的基站地址码为递减，如：当一个基站的地址码为n时，则相邻的K方向上的基站地址码为n+1，相邻的L方向上的基站地址码为n-1；本发明的设备电原理构成如图2所示，其中包括有：（A）移动无线用户终端；（B）移动无线收发信机；（C）移动用户终端微处理系统；（D）移动无线用户存储器：其中存储有数据传输控制及处理程序、操作程序；（E）无线接入基站；（F）无线接入基站收发信机；（G）无线接入基站微处理系统；（H）无线接入基站存储器：其中存储有数据传输控制及处理程序、操作程序；（I）有线通信转发接口；（J）无线通信转发接口。本发明实施详述如下:按附图2所示结构配置本发明，其中：（A）移动无线用户终端，包含有：（B）移动无线收发信机：采用现有无线收发模块组成，如符合IEEE802.15标准的无线模块；（C）移动用户终端微处理系统：采用现有的微处理系统，该系统中也包含用户处理及操作终端，如键盘、显示器等；（D）移动无线用户存储器：采用现有计算机存储器，其中存储有数据传输、收发控制及数据处理程序、操作程序；（E）无线接入基站，包含有：（F）无线接入基站收发信机：采用现有无线收发模块组成，如符合IEEE802.15标准的无线模块；（G）无线接入基站微处理系统，采用现有的微处理系统，该系统中也包含用户处理及操作终端，如键盘、显示器等；（H）无线接入基站存储器：采用现有计算机存储器，其中存储有数据传输、收发控制及数据处理程序、操作程序等；（I）有线通信转发接口：采用现有模块组成，如符合E1或ADSL等传输协议的有线通信接口；（J）无线通信转发接口：采用现有模块组成，如符合IEEE802.15标准的无线模块。按附图3、附图4所示的主程序流程图编制移动无线用户终端的操作程序，本程序工作过程为：（1）开机，对系统进行初始化，通过无线收发信机与相邻无线接入基站建立无线通信连接；（2）设置移动方向特征码、本移动无线用户终端的地址码；通过无线收发信机发送登记码；登记码包含有本移动无线用户终端的工作状态码、位置码、注册码、移动方向特征码、地址码等；工作状态码，反映本移动无线用户终端的工作情况是否为正常；位置码：反映本移动无线用户终端的地理位置，可以由GPS定位系统或移动里程表获得，本例中，采用里程标示；注册码为根据使用的无线通信信道采用的标准所要求的注册码，当采用IEEE802.15无线收发模块时，按照其标准规定发送注册码进行用户注册；根据移动方向设置的移动方向特征码，在本例中采用线性里程标示移动方式，对应于线性里程标示，采用1位二进制码表示，1为向增大里程方向移动，如K方向，0为向减小里程方向移动，如L方向；本机地址码为根据移动无线用户终端的容量确定其位数，表示本移动无线用户终端的地址码，本例中，取8位二进制，其中第8位为1，表示为移动无线用户终端，如下表所示：（3）检测无线收发信机是否有接收信号，如有接收，则进行存储及相关处理；（4）检测是否有数据发送操作指令，此指令产生于系统操作程序或人工操作；根据操作指令控制无线收发信机发送数据帧，数据帧中包含有用户数据、本机地址码、移动方向特征码、对应于本数据帧的数据帧序列码（如：000010101），如下表所示:（5）移动无线用户终端的无线收发信机收到无线接入基站发回的接收应答码后，对接收应答码进行存储并判定，对接收质量高的、即接收质量码数值高的无线接入基站，记录其地址码n（6）根据选定转发基站地址码所对应的无线接入基站发送转发指令，该转发指令包含有指定的无线接入基站的地址码（基站地址码）、转发指令码、指定转发的数据帧序列码及本移动无线用户终端的地址码；转发指令码为控制无线接入基站对移动无线用户终端所发送的数据帧进行转发的指令；该转发指令构成如下表所示：（7）检测无线收发信机是否收到转发确认码，确定被指定的无线接入基站是否将对应的数据帧进行了转发，如果在限定的时间内，如2ms-10ms，无线收发信机未收到指定的无线接入基站发送的转发确认码，如果移动无线用户终端的移动方向特征码标志的移动方向上的基站地址码为递增，则控制无线收发信机选择下一个地址码为n=n+1的无线接入基站，如果移动无线用户终端的移动方向特征码标志的移动方向上的基站地址码为递减，则控制无线收发信机选择下一个地址码为n=n-1的无线接入基站，当对选定转发基站排序表中所有无线接入基站都发送过转发指令，而在限定的时间内都未收到对应的转发确认码，则对原数据帧进行重新发送；如发送转发指令后在限定的时间2ms-10ms内，移动无线用户终端的无线收发信机收到转发确认码，则对该转发确认码所对应的选定转发基站地址码予以清除；按附图5、附图6所示的主程序流程图编制无线接入基站的操作程序，本程序工作过程为：（1）开机，对系统进行初始化，各无线收发模块及接口分别与相邻的移动无线用户终端及相邻无线接入基站建立无线通信，有线通信接口与相关通信设备建立有线通信连接，接收移动无线用户终端发送的登记码，并将登记码通过转发接口发送到其他无线接入基站及其他通信设备（如交换中心、固定用户终端）；（2）接收并判定通过转发接口送来的数据帧，数据帧中包含有目的无线接入基站地址码及无线接入基站转发工作状态指令码，当收到的目的无线接入基站地址码与本无线接入基站地址码相符和时，本无线接入基站根据收到的无线接入基站转发工作状态指令码进入相应的转发工作状态，基站转发工作状态指令码由2位二进制数表示，其中有：①00，中继传输：将转发接口送来的数据帧向另外一个转发接口转发；②01，分歧传输：将转发接口送来的数据帧向另外一个转发接口及通过无线信道向与本无线接入基站有通信连接的移动无线用户终端发送；③10，终端传输：将转发接口送来的数据帧通过无线信道向与本无线接入基站有通信连接的移动无线用户终端转发；当收到的目的无线接入基站地址码与本无线接入基站地址码不相符和时，本无线接入基站按上述①00，对应中继传输工作方式工作；（3）对无线接入基站的各个通信信道、转发接口及工作状态进行实时监测并得出基站信道状态监测码；该基站状态监测码反映了该无线接入基站的各个信道工作情况，在本例中，采用3位二进制数表示3个信道的工作情况，其中，1表示对应的信道工作正常，0表示对应的信道工作不正常，位数1位表示移动无线用户终端接入无线信道，位数2位表示转发接口（J）所对应的无线信道，位数3位表示转发接口（I）所对应的有线信道，表示如下：（4）无线接入基站将由转发接口所接收到的其他无线接入基站转发来的信息码中包含的移动无线用户终端地址码及承担对该移动无线用户终端发送的数据帧进行转接的无线接入基站的地址码及与本无线接入基站有通信连接的移动无线用户终端地址码存贮在本站存储器中，并生成无线用户接入地址表，表中内容如下：其中：表中的接入序号表示移动无线用户终端接入无线接入基站的先后次序，接入移动无线用户终端地址码为由本无线接入基站或通过其他无线接入基站的转发接口传输过数据帧的移动无线用户终端地址码；接入基站地址码为对应将移动无线用户终端发送的数据帧通过自己的转发接口进行转发的无线接入基站的地址码，该地址码采用8位二进制数表示，其中第8位为0，表示为无线接入基站；（5）当无线接入基站收到移动无线用户终端的无线收发信机发送来的数据帧后，对其予以存储；在本机的基站信道状态监测码为正常的情况下，即：在本例中，基站信道状态监测码为111时，向移动无线用户终端的无线收发信机接收应答码，接收应答码中含有本无线接入基站地址码、本无线接入基站位置码、本无线接入基站接收到移动无线用户终端的无线收发信机发送的数据帧时所对应的数据帧序列码及接收质量码；其中的接收质量码为接收该数据帧时，当时的接收信号的强度、载干比、数字信号的畸变率（采用其倒数）及数字信号的误码率（采用其倒数）等反映接收质量的特征参数加权合成，采用4位二进制数，分16级表示，数值越大，反映接收质量越高，接收到的数据帧越真实可信，上述的反映接收质量的特征参数，都可以通过计算机系统的数据采集模块与相关的工作模块连接后取得；基站位置码表示该基站的地理位置，可采用经纬度或人为地理位置划分方式，在本例采用人为地理位置划分方式的线性里程标方式，根据本无线接入基站的位置里程来设置，采用8位二进制数表示；接收应答码结构如下表所示：无线接入基站地址码无线接入基站位置码数据帧序列码接收质量码0XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（6）对接收到移动无线用户终端的无线收发信机发送来的转发指令进行判定，如果为指定本无线接入基站转发，则将指定的数据帧通过其转发接口进行转发；在转发完成后，通过无线收发信机向原发出转发指令的移动无线用户终端发送转发确认码，该转发确认码中包含有被转发数据帧的序列码、被转发数据帧的原发送数据帧的移动无线用户终端的地址码；其结构如下表所示：被转发数据帧的序列码发送原数据帧的移动无线用户终端的地址码XXXXXXXX1XXXXXXX（7）无线接入基站在对移动无线用户终端的无线收发信机发送来的数据帧通过转发接口转发时，根据原数据帧的目的地址码、本站存储器中的无线用户接入地址表中的移动无线用户接入码，生成目的无线接入基站地址码及其对应的无线接入基站转发工作状态指令码、本无线接入基站的地址码及接入的移动无线用户终端的地址码并都通过转发接口转发出去；无线接入基站转发工作状态指令码使对应的无线接入基站进入对应三种转发工作状态，采用2位二进制码表示，其中有：①00，中继传输:将转发接口送来的数据帧向另外一个转发接口转发；②01，分歧传输：将转发接口送来的数据帧向另外一个转发接口及通过无线信道向与本无线接入基站有通信连接的移动无线用户终端发送；③10，终端传输：将转发接口送来的数据帧通过无线信道向与本无线接入基站有通信连接的移动无线用户终端转发；转发的数据帧中含有以下编码：本无线接入基站地址码接入的移动无线用户终端地址码目的无线接入基站地址码无线接入基站转发工作状态指令码0XXXXXXX1XXXXXXX0XXXXXXXXX这样就完成了本发明的实施。对于本发明的实施，本发明的高速移动状态下的无线数据传输方法的无线接入基站还可以有多个有线或无线信道，能接入多个移动无线用户终端、无线接入基站及其他通信设备，以及服务器及交换中心，则基站信道工作状态监测码的位数作相应增加，也可以对监测内容必要的扩充，如增加监测电源、各个电路工作状态等进行监测的工作内容，并增加基站信道工作状态监测码的位数及功能；这样，可使本发明更方便于使用。对于本发明的实施，本发明的高速移动状态下的无线数据传输方法传输及处理的数据帧大小可以根据应用环境情况灵活制定，在可靠性要求高、传输速率较低时，可以减小数据帧的大小，而在可靠性要求相对较低、传输速率较高时，数据帧可以加长；这样，可使本发明更方便应用于各种场合。本发明介绍了一种通过包括有移动无线用户终端、多个无线接入基站，其中的移动无线终端及无线接入基站都包含有无线收发信机、微处理系统、计算机外部输入输出接口、存储器及通信转发接口等设备所实现的高速移动状态下的无线数据传输方法，本发明使得在高速移动的移动无线用户终端能够可靠的与无线接入基站进行数据接入转发传输，并具有实施简单，使用方便的特点。当前第1页1 2 3