一种无线接入点的切换方法及装置与流程

本发明涉及车地通信技术领域，尤其涉及一种无线接入点的无线接入点的切换方法及装置。

背景技术：

随着互联网的普及，轨道交通中列车与地面之间的通信网络承载的业务越来越多(如视频监控，多媒体广播，乘客上网等)，对网络带宽的需求也越来越高(如从十兆到百兆甚至到千兆)，为满足日益提升的车地通信带宽需求,需要为轨道交通设置基于wlan技术的车地通信系统。

现有基于无线局域网(wirelesslocalareanetworks，wlan)技术的车地通信系统，车载无线接入点(accesspoint，ap)在轨旁ap之间漫游切换时，车载ap在轨旁ap之间切换过程中需要经过扫描、认证、关联等多个无线数据包的交互，如图1所示，现有的关联过程中需要经过四次真实报文的交互，这样整个切换过程会耗时更久，经过统计该切换过程至少需要2到4秒，会严重地影响到车地之间的网络通信业务，用户体验差。

技术实现要素：

本发明提供一种无线接入点的切换方法及装置，其主要目的在于简化切换流程，缩短切换时间，从而保障车地之间的网络通信业务，提升用户体验。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供了一种无线接入点的切换方法，所述方法应用于车地通信系统中，所述车地通信系统包括无线接入的切换装置，所述无线接入点切换装置分别与车载ap和同频部署的多个物理轨旁ap通信，所述方法包括：

配置虚拟轨旁ap，并将所述虚拟轨旁ap自身的属性信息下发至所述多个物理轨旁ap，以使所述多个物理轨旁ap具有相同的属性信息；

根据接收到的信标帧从所述多个物理轨旁ap中确定信号强度大于预设阈值的目标物理轨旁ap；

当确定所述车载ap与当前连接的物理轨旁ap的信号强度低于所述预设阈值时，将所述车载ap与所述目标物理轨旁ap进行虚拟关联，以使所述车载ap切换所述目标物理轨旁ap。

结合本发明实施例的第一方面，在本发明实施例第一方面的第一种实施例中所述车载ap和所述多个物理轨旁ap上分别设有至少两个射频模块。

结合本发明实施例的第一方面，在本发明实施例第一方面的第二种实施例中，所述车载ap与所述轨旁ap之间的数据交互报文采用wpa2-psk加密保护。

结合本发明实施例的第一方面，在本发明实施例第一方面的第三种实现方式中，所述根据接收到的信标帧从所述多个物理轨旁ap中确定信号强度大于预设阈值的目标物理轨旁ap包括：

接收当前区域中的多个物理轨旁ap发出的第一信标帧和所述车载ap发出的第二信标帧；

根据所述第一信标帧和所述第二信标帧，确定当前区域中的多个物理轨旁ap的信号强度；

从当前区域中的多个物理轨旁ap中选取信号强度最高的作为目标物理轨旁ap。

结合本发明实施例的第一方面或第一方面的第一种实现方式或第一方面的第二种实现方式或第一方面的第三种实现方式，在本发明实施例第一方面的第四种实现方式中，所述车载ap包括车前ap和车后ap，所述方法还包括：

将所述车前ap与目标物理轨旁ap连接；

当所述车前ap故障时，将所述车前ap切换到所述车后ap，并将所述车后ap与所述目标物理轨旁ap连接。.

此外，为实现上述目的，本发明实施例第二方面还提供了一种无线接入点的切换装置，所述无线接入点切换装置分别与车载ap和轨旁ap通信，所述装置包括：

配置模块，用于配置虚拟轨旁ap，并将所述虚拟轨旁ap自身的属性信息下发至所述多个物理轨旁ap，以使所述多个物理轨旁ap具有相同的属性信息；

确定模块，用于根据接收到的信标帧从所述多个物理轨旁ap中确定信号强度大于预设阈值的目标物理轨旁ap；

关联模块，当确定所述车载ap与当前连接的物理轨旁ap的信号强度低于所述预设阈值时，将所述车载ap与所述目标物理轨旁ap进行虚拟关联，以使所述车载ap切换所述目标物理轨旁ap。

结合本发明实施例的第二方面，在本发明实施例第二方面的第一种实施例中，所述车载ap和所述多个物理轨旁ap上分别设有至少两个射频模块。

结合本发明实施例的第二方面，在本发明实施例第二方面的第二种实现方式中，所述车载ap与所述轨旁ap之间的数据交互报文采用wpa2-psk加密保护。

结合本发明实施例的第二方面，在本发明实施例第二方面的第三种实现方式中，所述确定模块具体用于：

接收当前区域中的多个物理轨旁ap发出的第一信标帧和所述车载ap发出的第二信标帧；

根据所述第一信标帧和所述第二信标帧，确定当前区域中的多个物理轨旁ap的信号强度；

从当前区域中的多个物理轨旁ap中选取信号强度最高的作为目标物理轨旁ap。

结合本发明实施例的第二方面或第二方面的第一种实现方式或第二方面的第二种实现方式或第二方面的第三种实现方式，在本发明实施例第二方面的第四种实现方式中，所述装置还包括：

连接模块，用于将所述车前ap与目标物理轨旁ap连接；

切换模块，用于当所述车前ap故障时，将所述车前ap切换到所述车后ap，并将所述车后ap与所述目标物理轨旁ap连接。

本发明提出的无线接入点切换方法及装置，在列车行驶过程中，通过配置虚拟轨旁ap使多个物理轨旁ap具有相同的属性信息，然后通过发现信标帧，完成车载ap与物理轨旁ap之间虚拟关联，相对于现有技术，本发明在车载ap需要切换物理轨旁ap时，无需经过四次真实报文交互，即可完成车载ap与物理轨旁ap之间的关联，可以简化切换流程，缩短关联认证时间，从而保障车地之间的网络通信业务，提升用户体验。

附图说明

图1为现有技术中无线接入点切换的信令流程图；

图2为本发明无线接入点切换方法的第一实施例的流程图；

图3为本发明无线接入点切换的信令流程图；

图4为本发明无线接入点切换方法的第一实施例的流程图；

图5为本发明无线接入点的具体应用场景示意图图；

图6为本发明无线接入点切换装置的第一实施例的功能模块示意图；

图7为本发明无线接入点切换装置的第二实施例的功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种无线接入点切换的方法，该方法应用于车地通信系统中，该车地通信系统包括无线接入的切换装置，该无线接入点切换装置分别与车载ap和同频部署的多个物理轨旁ap通信，参照图2所示，为本发明无线接入点切换方法第一实施例的流程图。

在本实施例中，该无线接入点切换方法包括：

步骤s10，配置虚拟轨旁ap，并将所述虚拟轨旁ap自身的属性信息下发至所述多个物理轨旁ap，以使所述多个物理轨旁ap具有相同的属性信息。

车地通信系统中，在列车上部署的无线接入点，称作车载ap，在列车通过的轨道旁边部署的无线接入点，称作物理轨旁ap，本发明实施例中，所有的物理轨旁ap同频部署，从而使得所有物理轨旁ap具有相同的信道，并将所有的物理轨旁ap进行配置。生成一个虚拟轨旁ap，之后，将该虚拟轨旁ap的属性信息下发到各个物理轨旁ap，从而使的所有的物理轨旁ap都具有相同的属性信息。

其中，车载ap和轨旁ap硬件上都配有至少两个射频模块，可以同时工作在不同的无线频道，多个射频模块既可以独立的工作做链路聚合，也可以做分隔上下行链路实现全双工通信，从而大大提高系统的吞吐量。

可选的，本实施例中，该车载ap和该物理轨旁ap上分别设有至少两个射频模块，可以使该车载ap和轨旁ap同时工作在不同的无线频道，多个射频模块既可以独立的工作做链路聚合，也可以做分隔上下行链路实现全双工通信，从而大大提高系统的吞吐量。

步骤s20，根据接收到的信标帧从所述多个物理轨旁ap中确定目标物理轨旁ap。

列车在行驶过程中，该车载ap将在该轨旁ap之间漫游，即车载ap会随着列车的移动而与轨旁ap的连接将不断的切换，在切换的时候需要先收集轨旁ap的信号质量参数(receivedsignalstrengthindication，rssi)即信号强度，在实际应用中，当列车行驶至某一区域时，可以通过接收到的信标帧得到该区域内物理轨旁ap的信号强度，由于ap信号强度会随时变化，因此在实际操作中需要实时监控该区域内物理轨旁ap的信号强度，当发生变化时对获取到的轨旁ap信号强度值实时进行更新，确定信号强度大于预设阈值的物理轨旁ap，并从中选取任意一个大于预设阈值的物理轨旁ap作为目标物理轨旁ap。

需要说明的是，车载ap与轨旁ap连接时，由于ap覆盖范围的限制，随着列车在行驶过程中位移的变化，车载ap与当前连接的轨旁ap的信号强度会越来越小，为保证车地通信中，车载ap与物理轨旁ap之间无线连接的信号强度，需要预先确定一个目标物理轨旁ap作为备用，该目标物理轨旁ap的信号强度大于预设阈值。

其中，该物理轨旁ap的信号强度可以为单向信号强度，也可以是由物理轨旁ap和车载ap共同确定的信号强度，具体此处不作限定，此外，本实施例中的列车优选为地铁，在实际应用中也可以为火车、高铁等，具体此处不作限定。

步骤s30，当确定所述车载ap与当前连接的物理轨旁ap的信号强度低于所述预设阈值时，将所述车载ap与所述目标物理轨旁ap进行虚拟关联，以使所述车载ap切换所述目标物理轨旁ap。

实时监控车载ap与当前连接的物理轨旁ap之间的信号强度，当发现该信号强度小于阈值时，将该车载ap与该物理轨旁ap进行关联，以使得该车载ap切换至该目标物理轨旁ap。

其中，由于所有物理轨旁ap具体相同的属性，因此该车载ap与该物理轨旁ap只需要进行虚拟关联即可，如图3所示，该虚拟关联过程不再依赖传统的authreq，authresp，assocreq，assocresp四次真实的报文交互，而是通过发现对方发出的信标帧即可在ap驱动内部完成虚拟认证关联上线过程，大大提升了车载ap与轨旁ap之间的关联上线速度，简化了无线接入点切换流程。

可选的，本实施例中，该车载ap与该物理轨旁ap之间的数据交互报文采用wpa2-psk加密保护，可以提升无线通信的安全性。

本实施例提出的无线接入点切换方法，在列车行驶过程中，通过配置虚拟轨旁ap使多个物理轨旁ap具有相同的属性信息，然后通过发现信标帧，完成车载ap与物理轨旁ap之间虚拟关联，相对于现有技术，本发明在车载ap需要切换物理轨旁ap时，无需经过四次真实报文交互，即可完成车载ap与物理轨旁ap之间的关联，可以简化切换流程，缩短关联认证时间，从而保障车地之间的网络通信业务，提升用户体验。

基于第一实施例提出本发明无线接入点切换方法的第二实施例。参照图4所示，在本实施例中，步骤s20具体包括：

步骤201，接收当前区域中的多个物理轨旁ap发出的第一信标帧和所述车载ap发出的第二信标帧；

由于轨旁ap是预先安装固定在轨道旁边的，因此可以预先记录哪些地方设置有哪些轨旁ap，具体的，可以记录轨旁ap的标识和轨道位置区域的映射表，并将该映射表保存，列车利用定位系统，当确定进入到某一区域时，可以根据保存的映射表查找到该区域内的轨旁ap，再与当前连接的轨旁ap进行对比，即可确定出哪些是当前未连接的轨旁ap。

本实施例中，该轨旁ap的标识可以为安装序列号、物理mac地址、或网络ip地址等，具体此处不作限定。

步骤202，根据所述第一信标帧和所述第二信标帧，确定当前区域中的多个物理轨旁ap的信号强度；

从第一信标帧中可以获取到当前区域中物理轨旁ap的信号强度，从第二信号帧中可以获取到车载ap的信号强度，本发明实施例中，利用物理轨旁ap的强度和车载ap共同确定的当前区域中物理轨旁ap信号强度，是根据双向rssi的最优选择，同样的，由此确定下一个切换的目标物理轨旁ap的信号强度，该方法能更好的减小单向rssi随机波动带来的影响，避免无效的漫游切换，提升漫游切换准确性。

步骤203，从当前区域中的多个物理轨旁ap中选取信号强度最高的作为目标物理轨旁ap。

本实施例中，选取信号强度最高的物理轨旁ap与车载ap进行关联，可以进一步的提高车地通信质量。

如图5，在其他实施例中，该车载ap包括车前ap和车后ap，在实际应用中，可以选取车前ap和或者车后ap中的任意一个与轨旁ap连接，这样当其中一个发生故障时，可以采用另外一个替换后与轨旁ap继续连接，实现灾备，从而提升车地通信的稳定性，可选的，在其他实施例中，还可以将该车前ap对应的链路和车后ap对应的链路进行聚合，从整体上提升车载ap链路的吞吐量，为用户提供更好的体验。

本实施例提出的无线接入点切换方法，在车载ap与轨旁ap进行预关联时，只要知道彼此的信标帧即可驱动ap自身完成虚拟认证关联，节约信令开销，提升系统新能，此外通过车载ap和轨旁ap双向的信号强度来得到轨旁ap的绝对信号强度，可以减小单向rssi随机波动带来的影响，避免无效的漫游切换，提升漫游切换准确性，进一步的选取信号强度最高的作为目标物理轨旁ap，可以提升车地通信质量。

本发明还提出一种无线接入点的切换装置，所述无线接入点切换装置分别与车载ap和轨旁ap通信。

参照图6所示，为本发明一种无线接入点切换装置第一实施例的功能模块示意图。

在该实施例中，该无线接入点切换装置包括：

配置模块10，用于配置虚拟轨旁ap，并将所述虚拟轨旁ap自身的属性信息下发至所述多个物理轨旁ap，以使所述多个物理轨旁ap具有相同的属性信息；

确定模块20，用于根据接收到的信标帧从所述多个物理轨旁ap中确定信号强度大于预设阈值的目标物理轨旁ap；

关联模块30，当确定所述车载ap与当前连接的物理轨旁ap的信号强度低于所述预设阈值时，将所述车载ap与所述目标物理轨旁ap进行虚拟关联，以使所述车载ap切换所述目标物理轨旁ap。

本发明提出的无线接入点切换装置，在列车行驶过程中，配置模块10配置虚拟轨旁ap，并将所述虚拟轨旁ap自身的属性信息下发至所述多个物理轨旁ap，以使所述多个物理轨旁ap具有相同的属性信息，确定模块20根据接收到的信标帧从所述多个物理轨旁ap中确定信号强度大于预设阈值的目标物理轨旁ap，当确定所述车载ap与当前连接的物理轨旁ap的信号强度低于所述预设阈值时，关联模块30将所述车载ap与所述目标物理轨旁ap进行虚拟关联，以使所述车载ap切换所述目标物理轨旁ap，对于现有技术，本发明在车载ap需要切换物理轨旁ap时，无需经过四次真实报文交互，即可完成车载ap与物理轨旁ap之间的关联，可以简化切换流程，缩短关联认证时间，从而保障车地之间的网络通信业务，提升用户体验。

参照图7所示，为本发明一种无线接入点切换装置第二实施例的功能模块示意图。

该无线接入点的切换装置还包括：连接模块40和切换模块50；

所述连接模块40，用于将所述车前ap与轨旁ap连接。

所述切换模块50，用于当所述车前ap故障时，将所述车前ap切换到所述车后ap，并将所述车后ap与所述轨旁ap连接。

在其他实施例中，该装置还可以包括链路聚合模块，用于将车前ap对应的链路和车后ap对应的链路进行链路聚合。

本实施例中，通过连接模块40和第二切换模块50可以选取车前ap和或者车后ap中的任意一个与轨旁ap连接，这样当其中一个发生故障时，可以采用另外一个替换后与轨旁ap继续连接，实现灾备，从而提升车地通信的稳定性，此外，还可以将该车前ap对应的链路和车后ap对应的链路进行聚合，从整体上提升车载ap链路的吞吐量，为用户提供更好的体验。

基于本发明装置的第一实施例或第二实施例提出本发明该无线接入点的切换装置的第三实施例。参照图7所示，该无线接入点的切换装置的确定模块20具体用于：接收当前区域中的多个物理轨旁ap发出的第一信标帧和所述车载ap发出的第二信标帧；根据所述第一信标帧和所述第二信标帧，确定当前区域中的多个物理轨旁ap的信号强度；从当前区域中的多个物理轨旁ap中选取信号强度最高的作为目标物理轨旁ap。

可选的，在本实施例中，所述车载ap和所述多个物理轨旁ap上分别设有至少两个射频模块。可以使该车载ap和轨旁ap同时工作在不同的无线频道，多个射频模块既可以独立的工作做链路聚合，也可以做分隔上下行链路实现全双工通信，从而大大提高系统的吞吐量。

可选的，在本实施例中，所述车载ap与所述轨旁ap之间的数据交互报文采用wpa2-psk加密保护，可以提升车地通信的安全性。

本实施例提出的无线接入点切换装置，该装置可以在列车行驶过程中，获取轨旁ap的信号强度，当与车载ap当前连接的轨旁ap的信号强度低于阈值时，确定当前区域中多个物理轨旁ap中信号强度最高的轨旁ap，并将该车载ap切换到该区域中物理轨旁ap中信号强度最高的轨旁ap，相对于现有技术，本发明在切换轨旁ap时选择信号强度最高的轨旁ap，可以进一步的提升车地之间的网络通信质量，从而提供更好的用户体验；进一步的，该车载ap和物理轨旁ap均采用多射频模块，可以做分隔上下行链路实现全双工通信，从而大大提高系统的吞吐量；进一步的，通过车载ap和轨旁ap之间的数据交互采用wpa2-psk加密保护，可以提升车地通信的安全性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，例如多个单元或组件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，装置或单元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单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。