一种数据通信方法和装置与流程

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种数据通信方法和装置。

背景技术：

在传统无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)技术中，AP(Access Point，接入点)之间均通过有线网络连接，这种有线的连接决定了无线网络中的AP依旧不具备移动性，限制了无线的自由性，为了解决这一问题，衍生出了无线网状网(即Mesh网络)技术。由于Mesh网络技术提供了对AP移动性的支持，这也使得Mesh网络技术成为了轨道交通(如，地铁，动车等)通信技术的一大主力。

目前，地铁上的Mesh网络技术应用发展十分迅速。轨道交通中，CBTC(Communication Based Train Control System，基于通信技术的列车控制系统)和PIS(Passenger Information System，乘客信息系统，用于提供监控、视频等应用功能)是两类主要的应用。其中CBTC用于列车控制，PIS用于列车视频、监控应用，这两套系统无疑都需要通信系统的支持，以便进行及时有效的车-地数据通信、同步，也就是需要DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)的支持。其中CBTC作为列车控制系统，涉及到列车行止，车门开关等操作，对通信系统的可靠性要求非常高。

技术实现要素：

本申请提供了一种数据通信方法和装置。

具体的，本申请公开了一种数据通信方法，包括：

车载接入点AP确定预切换链路；

车载AP接收由轨旁交换机通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文；

当车载AP首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，切换至所述预切换链路进行数据通信。

本申请还公开了一种数据通信装置，所述装置应用于车载接入点AP，所述装置包括：

第一确定模块，用于确定预切换链路；

接收模块，用于在所述第一确定模块确定预切换链路之后，接收由轨旁交换机通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文；

切换模块，用于当所述接收模块首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，切换至所述预切换链路进行数据通信。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请公开的一种数据通信方案，车载AP可以先确定预切换链路；然后，接收由轨旁交换机通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文；最后，当车载AP首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，切换至所述预切换链路进行数据通信。可见，在本申请中，考虑到通信链路的切换是需要等待时间的，因此，在确定预切换链路之后可以进行通信链路的预切换，在预切换阶段，预切换链路和原链路可以同时运行，有效避免了在所述预切换链路成功切换之间数据报文的丢失，实现了链路切换的零丢包，提高了通信系统的可靠性。

其次，在本申请中，车载AP可以在首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，及时切换至所述预切换链路进行数据通信完成通信链路的切换，精确保证了切换时机的准确性。

附图说明

图1是本申请实施例中一种数据通信方法的步骤流程图；

图2是本申请实施例中又一种数据通信方法的步骤流程图；

图3是本申请实施例中一种数据通信方法的流程示意图；

图4是本申请实施例中一种数据通信装置的结构框图；

图5是本申请实施例中一种优选的数据通信装置的结构框图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

目前，Mesh网络技术被广泛应用于轨道交通。以当前的地铁Mesh网络为例，只要配置允许而且无线信号的强度适当，车载AP就能与轨旁AP建立Mesh链路(Link)。这种建立链路的方式存在一定的随意性，为了保障通信质量，现有的地铁Mesh实现方法一般是建立多条Mesh Link，定时检测各条Mesh Link的通信质量情况，始终选择其中通信质量最好的链路来作为主链路承担轨旁AP和车载AP之间的通信，以达到稳定链路质量的目的。

进一步地，由于二层网络的通信依赖于ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议)表项，因此，在Mesh Link的切换过程中，车载AP需要向轨旁交换机发送切换请求报文，如，ARP报文，以实现轨旁交换机ARP表项的刷新。然而，在从车载AP发送出ARP报文的瞬间到轨旁交换机收到ARP报文并完成ARP表项的刷新是存在一定的处理时间的，在这段时间内，原轨旁AP与车载AP之间的原通信链路已经被配置为备用状态(也即，所述原通信链路已经不具备传送数据的资格)，但是由于轨旁交换机ARP表项仍未完成刷新，轨旁交换机发出的数据报文仍被发送至原轨旁AP；进一步的，由于轨旁交换机对原通信链路的具体状态(是否处于备用状态)是没有感知的，所以原轨旁AP仍然继续将接收到的数据报文通过原通信链路发送至车载AP。而，车载AP对原通信链路的状态是有感知的，所以当车载AP在接收到原轨旁AP通过所述原通信链路发送的数据报文之后，在确定所述原通信链路处于备份状态时，会丢弃掉所述原轨旁AP通过所述原通信链路发送的数据报文，导致出现丢包。而在车地通信，尤其是CBTC这种高可靠要求的环境中，数据的丢包会导致严重的安全问题。

本申请实施例所述的一种数据通信方法可以用于解决上述通信链路切换过程中存在的丢包问题。

参照图1，示出了本申请实施例中一种数据通信方法的步骤流程图。在本实施例中，所述数据通信方法包括：

步骤102，车载AP确定预切换链路。

一般地，在地铁无线Mesh网络中，为了保证车载AP与轨旁AP之间的通信质量，可以在车载AP与轨旁AP之间建立多条通信链路，用于承担轨旁AP和车载AP之间的通信。

其中，由于外界环境等因素的影响，车载AP与轨旁AP之间的通信链路的通信质量随时都在变化。在本实施例中，可以但不仅限于从多条通信链路中选择当前通信质量最优的一条通信链路作为所述预切换链路。

在本实施例，可以通过任意一种适当的方式确定各个Mesh Link的通信质量。例如，可以但不仅限于根据RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度)、和/或LQI(link quality indicator，链路质量指示)等指标数据来确定各个Mesh Link的通信质量。

步骤104，车载AP接收由轨旁交换机通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文。

在本实施例中，在确定预切换链路之后，可以不立即进行通信链路的切换，而是可以选择同时使用所述预切换链路和原链路进行数据报文的传输，实现双链路运行，也即，可以同时接收通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文。在双链路运行环境下，等待轨旁交换机接收到所述切换请求报文，并完成交换机表项的刷新。也即，在预切换阶段，车载AP可以同时接收通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文。

其中，需要说明的是，所述原链路是指车载AP与轨旁AP之间的原有通信链路。所述预切换链路的通信质量优于所述原链路的通信质量。

步骤106，当车载AP首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，切换至所述预切换链路进行数据通信。

在本实施例中，通过所述预切换链路和/或原链路上送的数据报文包括但不仅限于：单播数据报文、广播数据报文和组播数据报文等。其中，当车载AP首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，可以切换至所述预切换链路进行数据通信。也即，可以单独使用所述预切换链路进行数据通信，不再使用所述原链路进行数据通信。

综上所述，本实施例所述的一种数据通信方法，车载AP可以先确定预切换链路；然后，接收通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文；最后，当车载AP首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，切换至所述预切换链路进行数据通信。可见，在本实施例中，考虑到在进行通信链路的切换是需要等待时间的，因此，在确定预切换链路之后可以进行通信链路的预切换，在预切换阶段，预切换链路和原链路可以同时运行，有效避免了在所述预切换链路成功切换之间数据报文的丢失，实现了链路切换的零丢包，提高了通信系统的可靠性。

其次，在本实施例中，车载AP可以在首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，及时切换至所述预切换链路进行数据通信完成通信链路的切换，精确保证了切换时机的准确性。

参照图2，示出了本申请实施例中又一种数据通信方法的步骤流程图。在本实施例中，所述数据通信方法包括：

步骤202，车载AP确定预切换链路。

在本实施例中，可以根据车载AP与轨旁AP之间的多条通信链路的通信质量确定所述预切换链路。其中，一种可行的确定预切换链路的方式可以如下：对至少两个通信链路的通信质量进行监测，分别获取各个通信链路的通信质量；其中，所述至少两个通信链路中包括所述原链路；当所述原链路对应的通信质量低于所述至少两个通信链路中除所述原链路外的其他通信链路的通信质量时，可以从所述其他通信链路中选择通信质量最优的一条通信链路作为所述预切换链路。

其中，需要说明的是，在本实施例中，当车载AP确定预切换链路之后，可以向轨旁交换机发送切换请求报文(如，ARP报文)。所述ARP报文可以用于请求所述轨旁交换机对ARP表项进行更新。当所述轨旁交换机完成对ARP表项的更新之后，车载AP可以与根据更新后的ARP表项所确定的新轨旁AP进行数据通信。

步骤204，车载AP将所述原链路标记为预备份状态。

在本实施例中，车载AP在确定预切换链路后，可以将所述原链路标记为预备份状态，在预备份状态下时，所述原链路还可以继续用于数据报文的传输。

步骤206，车载AP接收由轨旁交换机通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文。

在本实施例中，由于轨旁交换机接收所述切换请求报文，以及，在接收到所述切换请求报文之后刷新ARP表项都需要时间，因此，在轨旁交换机成功完成ARP表项刷新之前，都可以通过双链路来进行数据报文的传输，也即，车载AP可以同时接收通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文。

步骤208，车载AP判断由所述轨旁交换机通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文中是否存在相同的数据报文；在判断为是时，可以执行下述步骤210；在判断为否时，可以不作处理，执行下述步骤212。

在本实施例中，由于此时轨旁交换机还未成功完成ARP表项的刷新，预切换链路上暂不会有单播数据报文传输。那么，为了避免在双链路运行过程中广播报文或者组播报文冲击车载AP，车载AP可以对接收到的数据报文进行判重处理，也即，判断通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文中是否存在相同的数据报文，此处需要进行判重处理的数据报文主要是指广播数据报文或组播数据报文。

步骤210，车载AP分别确定所述相同的数据报文各自对应的上送链路，保留上送链路为预切换链路的数据报文，丢弃上送链路为原链路的数据报文。

步骤212，当车载AP首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，切换至所述预切换链路进行数据通信。

在本实施例中，若车载AP成功接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文，则说明轨旁交换机此时已经成功完成了ARP表项的刷新。因此，当车载AP首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，可以切换至所述预切换链路进行数据通信，也即，不再继续使用原链路进行数据报文的传输了。

优选的，当车载AP首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，还可以同时将所述原链路的标记由所述预备份状态修改为备份状态。在本实施例中，当所述原链路处于备份状态时，将不再进行数据报文的传输。因此，在确定只使用预切换链路进行数据报文传输时，可以将所述原链路的标记由所述预备份状态修改为备份状态。

综上所述，本实施例所述的一种数据通信方法，车载AP可以先确定预切换链路；然后，接收由轨旁交换机通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文；最后，当车载AP首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，切换至所述预切换链路进行数据通信。可见，在本实施例中，考虑到在进行通信链路的切换是需要等待时间的，因此，在确定预切换链路之后可以进行通信链路的预切换，在预切换阶段，预切换链路和原链路可以同时运行，有效避免了在所述预切换链路成功切换之间数据报文的丢失，实现了链路切换的零丢包，提高了通信系统的可靠性。

其次，在本实施例中，车载AP可以在首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，及时切换至所述预切换链路进行数据通信完成通信链路的切换，精确保证了切换时机的准确性。

此外，在本实施例中，在预切换阶段，也即，同时使用所述预切换链路和原链路阶段，引入了对数据报文的判重机制，有效防止了重复报文上送导致的上层业务异常甚至广播风暴的问题。

结合上述实施例，本实施例通过一个具体实例对所述数据通信方法进行说明。在本实施例中，所述数据通信方法可以但不仅限于应用于轨道交通(如，地铁，动车等)的Mesh组网环境。所述Mesh组网中可以包括：轨旁AP、车载AP和轨旁交换机。其中，车载AP可以与任意一个轨旁AP建立Mesh Link，也即，车载AP可以与多个轨旁AP之间建立Mesh Link，一般地，可以选择一个通信质量最好的Mesh Link来承担轨旁AP和车载AP之间的通信。

参照图3，示出了本申请实施例中一种数据通信方法的流程示意图。所述数据通信方法的具体流程可以如下：

步骤302，车载AP(即，车载端)确定达到链路切换条件。

如前所述，一般地，会选择一个通信质量最优的通信链路来承载轨旁AP和车载AP之间的通信。所述确定达到链路切换条件可以理解为：当前的原链路的通信质量在所有的Mesh Link中的通信质量已经不是最优的了。

步骤304，车载AP确定预切换链路，并向轨旁交换机发送ARP报文。

在本实施例中，所述预切换链路是所有Mesh Link中通信质量最优的一条通信链路。其中，原链路为：车载AP与原轨旁AP(如，轨旁AP1)之间的通信链路；预切换链路为：车载AP与新轨旁AP(如，轨旁AP2)之间的通信链路。

其中，在步骤304之后，车载端将执行下述步骤306，地面端(即，轨旁交换机)将开始执行下述步骤402。

步骤306，车载AP继续通过原链路接收数据报文。

在本实施例中，车载AP继续通过原链路接收数据报文，这意味着车载AP当前是通过原链路和预切换链路的双链路来接收数据报文，此时原链路的对应的状态为预备份状态。

步骤308，车载AP首次接收通过所述预切换链路上送的单播数据报文。

需要说明的是，在车载端执行步骤302-308的过程中，地面端同时在执行步骤402-406。

其中，步骤402-406具体可以如下：

步骤402，轨旁交换机接收ARP报文。

步骤404，轨旁交换机根据ARP报文刷新ARP表项。

在本实施例中，在轨旁交换机接收ARP报文，以及根据ARP报文成功刷新ARP表项之前，车载端都可以通过双链路进行数据报文的传输(步骤306)

步骤406，轨旁交换机成功刷新ARP表项，将数据报文发送至新轨旁AP。

在本实施例中，发送至新轨旁AP的数据报文可以是指单播数据报文，对应地，此时车载端将对应执行步骤308。

至此，地面端的步骤流程执行完成，下面对车载端的后续流程步骤继续进行说明。

步骤310，车载AP使用预切换链路进行通信，将原链路的状态修改为备份状态。

在本实施例中，当原链路处于备份状态时将不再用于数据报文的传输。此时，可以仅使用预切换链路进行数据报文传输，也即，链路切换完成，使用切换的新链路进行通信。

综上所述，本实施例所述的一种数据通信方法，车载AP可以先确定预切换链路；然后，接收由轨旁交换机通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文；最后，当车载AP首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，切换至所述预切换链路进行数据通信。可见，在本实施例中，考虑到在进行通信链路的切换是需要等待时间的，因此，在确定预切换链路之后可以进行通信链路的预切换，在预切换阶段，预切换链路和原链路可以同时运行，有效避免了在所述预切换链路成功切换之间数据报文的丢失，实现了链路切换的零丢包，提高了通信系统的可靠性。

其次，在本实施例中，车载AP可以在首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，及时切换至所述预切换链路进行数据通信完成通信链路的切换，精确保证了切换时机的准确性。

需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请所必需的。

在上述方法实施例的基础上，参照图4，示出了本申请实施例中一种数据通信装置的结构框图。在本实施例中，所述数据通信装置应用于车载AP，具体包括：

第一确定模块402，用于确定预切换链路。

接收模块404，用于在所述第一确定模块402确定预切换链路之后，接收由轨旁交换机通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文。

切换模块406，用于当所述接收模块404首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，切换至所述预切换链路进行数据通信。

可见，在本实施例中，考虑到在进行通信链路的切换是需要等待时间的，因此，在确定预切换链路之后可以进行通信链路的预切换，在预切换阶段，预切换链路和原链路可以同时运行，有效避免了在所述预切换链路成功切换之间数据报文的丢失，实现了链路切换的零丢包，提高了通信系统的可靠性。

其次，在本实施例中，可以在首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，及时切换至所述预切换链路进行数据通信完成通信链路的切换，精确保证了切换时机的准确性。

在本实施例的一优选方案中，参照图5，示出了本申请实施例中一种优选的数据通信装置的结构框图。

在本实施例的一优选方案中，所述数据通信装置还可以包括：判断模块408，用于判断所述接收模块404接收的由轨旁交换机通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文中是否存在相同的数据报文；其中，所述数据报文包括：广播数据报文或组播数据报文。

第二确定模块410，用于在所述判断模块408的判断结果为是时，分别确定所述相同的数据报文各自对应的上送链路。

处理模块412，用于保留所述第二确定模块410确定的上送链路为预切换链路的数据报文，丢弃所述第二确定模块410确定的上送链路为原链路的数据报文。

在本实施例的又一优选方案中，所述数据处理装置还可以包括：

预备份标记模块414，用于在所述第一确定模块402确定预切换链路后，将所述原链路标记为预备份状态。

备份标记模块416，用于当所述接收模块404首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，将所述原链路的标记由所述预备份状态修改为备份状态。

在本实施例的另一优选方案中，所述数据处理装置还可以包括：

监测模块418，用于对至少两个通信链路的通信质量进行监测，分别获取各个通信链路的通信质量；其中，所述至少两个通信链路中包括所述原链路。

进一步优选的，所述第一确定模块402，还可以用于当所述监测模块418监测的所述原链路对应的通信质量低于所述至少两个通信链路中除所述原链路外的其他通信链路的通信质量时，从所述其他通信链路中选择通信质量最优的一条通信链路作为所述预切换链路。

综上所述，本实施例所述的一种数据通信装置，可以先确定预切换链路；然后，接收通过所述预切换链路和原链路上送的数据报文；最后，当首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，切换至所述预切换链路进行数据通信。可见，在本实施例中，考虑到在进行通信链路的切换是需要等待时间的，因此，在确定预切换链路之后可以进行通信链路的预切换，在预切换阶段，预切换链路和原链路可以同时运行，有效避免了在所述预切换链路成功切换之间数据报文的丢失，实现了链路切换的零丢包，提高了通信系统的可靠性。

其次，在本实施例中，可以在首次接收到通过所述预切换链路上送的单播数据报文时，及时切换至所述预切换链路进行数据通信完成通信链路的切换，精确保证了切换时机的准确性。

此外，在本实施例中，在预切换阶段，也即，同时使用所述预切换链路和原链路阶段，引入了对数据报文的判重机制，有效防止了重复报文上送导致的上层业务异常甚至广播风暴的问题。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(装置)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

以上对本申请所提供的一种数据通信方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。