一种用于5G系统的智能数据传输方法

一种用于5g系统的智能数据传输方法
技术领域
1.本发明涉及工业智能化技术领域，特别涉及一种用于5g系统的智能数据传输方法。


背景技术：

2.第五代移动通信技术（5th generation mobile communication technology，简称5g）是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，5g通讯设施是实现人机物互联的网络基础设施。国际电信联盟（itu）定义了5g的三大类应用场景，即增强移动宽带(embb)、超高可靠低时延通信（urllc）和海量机器类通信(mmtc)。增强移动宽带（embb）主要面向移动互联网流量爆炸式增长，为移动互联网用户提供更加极致的应用体验；超高可靠低时延通信（urllc）主要面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性具有极高要求的垂直行业应用需求；海量机器类通信（mmtc）主要面向智慧城市、智能家居、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用需求。
3.为满足5g多样化的应用场景需求，5g的关键性能指标更加多元化。itu定义了5g八大关键性能指标，其中高速率、低时延、大连接成为5g最突出的特征，用户体验速率达1gbps，时延低至1ms，用户连接能力达100万连接/平方公里。5g的高速传输被利用到了很多的生活场景中，现今的物联网、车联网技术均已载入了5g传输，在医疗方面，中国移动携手华为助力中国人民解放军总医院，成功完成全国首例基于5g的远程人体手术。患者在北京，医生在海南，通过操纵5g远程机械臂进行手术让这场跨越近3000公里的远程手术成为现实。
4.申请号为201810461856.7的发明专利公开了车联网设备数据传输方法及车联网设备，应用于汽车通信技术领域，所述方法包括第一微控制器将获得的待传输数据写入ram的目标存储区域中，并将该目标存储区域的状态标记为不可写状态，之后向第二微控制器发送目标存储区域的地址信息和待传输数据的长度，以使第二微控制器读取存储在目标存储区域中的待传输数据，并在读取完毕后，向第一微控制器发送通知信号，以便第一微控制器根据该通知信号将目标存储区域的状态标记为可写状态。
5.上述技术中，不再依靠spi接口进行数据传输，利用ram读写速度快，且可与微控制器直接进行数据传输的特点，提高第一微控制器与第二微控制器之间的数据传输速率，满足实际应用中对数据传输的需求。但是在针对复杂的路况环境，车联网技术需要对车与路、车与人、车与车的相关数据进行处理，数据量庞大，依靠自身的处理系统，对数据进行分析和处理，得出控制命令，这个阶段可能会产生延迟，对于在高速行驶过程中的车来说，延迟会导致信息传递后滞，车在行驶过程中执行后滞的命令会导致发生意外事故；越来越多的5g基站的建设为信息传输储备了快速的传输通道，使得信息传输更为方便、快捷和迅速，单个基站的覆盖面有限，多个基站形成网络实现大面积的区域覆盖，车行驶路途远，范围广；基于5g数据传输的车联网需要在两个基站间完成自主切换，在切换之时也会有短暂的与云端失联情况发生，无法做到云端数据的及时更新，现急需一种能够降低车联网运用中数据
传输延迟的技术。


技术实现要素：

6.本发明提供用于5g系统的智能数据传输方法，以解决车联网运用中数据传输延迟高的问题。
7.本技术提供如下技术方案：种用于5g系统的智能数据传输方法，包括以下步骤：s1：获取车联网分析所需数据；s2：将车联网分析所需数据上传至云服务器；s3：云服务器对车联网分析所需数据进行分析，并生成对应的行驶控制指令；s4：行驶控制指令传输至车载处理器；s5：车载处理器获取行驶控制指令，并控制车按指令完成对应操作；其中，所述步骤s1-s6中涉及数据传输的部分均使用5g网络进行传输。
8.基本原理及有益效果：本方案通过将车在行驶过程中采集到的数据上传到云端，通过云服务器进行数据处理和分析，从而反馈出对应的行驶控制指令，控制指令传输会车载处理器，车载处理器获取到行驶控制后便控制车进行对应操作，在5g基站的信号覆盖的支撑下，通过5g网络完成了数据的传输。
9.本方案完成了对物联网车辆的控制，行驶控制指令来源于云服务器，减少了本地分析对设备的需求，节约了经济。
10.本方案采用云端计算，本地执行，减少了同步处理的干扰产生，且云服务器的计算能力远高于本地车载处理器，再由于5g数据传输的速度快，行驶控制指令的数据包体积小，易于传输，且延迟低。
11.本方案采用云服务器进行云端处理，能够综合多个个体车的物联网分析所需信息，完成对车个体的云端统筹安排，实现车车互联，增大了大数据分析综合的样本，使得行驶控制指令的发布更为精准。
12.综上，通过云端分析，本地执行，解决了车联网运用中数据传输延迟高的问题。
13.进一步，支持步骤s1-s6完成的组件包括：数据获取模块：所述数据模块用于获取车联网分析所需数据，所述车联网分析所需数据至少包括车速、导航路线实时情况、车况；若干5g基站：所述5g基站分布于车行驶区域，用于对车行驶区域进行5g信号覆盖，使得位于5g信号覆盖的区域能够完成数据的传输；云处理器：获取车联网分析所需数据，并生成相应的行驶控制指令；车载处理器：所述车载处理器获取行驶控制指令，并依据指令完成对车的控制。
14.通过上述设置，使得获取数据与传输数据更为精确。
15.进一步，还包括通讯模块：所述通讯模块用于实时监测车与5g基站信号覆盖区域的位置联系，当出现车从一个5g基站信号的覆盖区域去往或即将到达另一个5g基站信号的覆盖区域时，完成切换信息验证。降低了跨区域信号切换的时间，提前对下一个区域的信号网络的接入进行验证，从而节约了响应时间。
16.进一步，在车不在5g基站信号覆盖的区域时，便采用车载处理器对车联网分析所需数据进行分析，并同步生成车载自控指令，完成对车的控制。在没有5g基站信号的区域，
车载处理器独立完成对车联网分析所需数据进行分析，并生成对应控制指令，直接完成对车的控制，保证了车的正常行驶。
17.进一步，所述行驶控制指令至少包括：提速、降速、变道、刹车和紧急情况等。针对多环境下的车况、路况和外界因素（例如天气）进行综合性分析，完成对于车的指导，使其提速、降速、变道、刹车等，使得车的每一步操作都要有迹可循，有数据支撑。对车的操控趋向于自动化，即联动传动均有数据支撑，所以减少了对于车况的磨损，也就减少了车引磨损而产生安全隐患的机会，有效保护了车主的生命财产安全。
18.进一步，所述变道至少包括向左变x道、向右变y道和掉头。根据路况信息，作出变道指示，对于实际情况中需要变道的条数进行预设，控制车速，使得安全平稳地完成变道。
19.进一步，还包括车上乘客管理模块，用于录入车上乘客信息，所述乘客信息至少包括年龄，当车上有未成年乘客和60周岁以上老人时，云服务器发出的行驶控制指令中还包括平缓行驶指令，所述平缓行驶指令用于使车每秒提速在阈值内，最高时速为100km/h，最低刹车距离为70m。对于车上有老人、小孩的情况，保证他们的乘车体验是相当重要的，低速平缓的行进会减少他们身体的抗阻负担，快速，急刹，急转弯等，突然情况下会使他们失去平衡，而他们有没有青年人的体魄去平衡冲击，一旦发生，容易造成安全事故隐患。所以从车速进行前期封锁，可以完成对老人、幼儿的预期保护。
20.进一步，所述紧急情况包括但不限于道路损坏、前方车祸和紧急疏散；在获取到相关紧急情况时，提醒车的司机，司机根据紧急情况作出判断，并手动操作车完成。在有紧急情况产生时，可能由于情况紧急，且外界环境复杂多变，车主能够选择自己手动操作应抗风险。
附图说明
21.图1为一种用于5g系统的智能数据传输方法实施例一的逻辑图。
具体实施方式
22.下面通过具体实施方式进一步详细说明：实施例一如附图1所示，一种用于5g系统的智能数据传输方法，包括以下步骤：本方法适用于可实现自动驾驶的汽车，在5g基站信号覆盖下，完成对数据传输。
23.s1：获取车联网分析所需数据；s2：将车联网分析所需数据上传至云服务器；s3：云服务器对车联网分析所需数据进行分析，并生成对应的行驶控制指令；s4：行驶控制指令传输至车载处理器；s5：车载处理器获取行驶控制指令，并控制车按指令完成对应操作；其中，所述步骤s1-s6中涉及数据传输的部分均使用5g网络进行传输。
24.支持步骤s1-s6完成的组件包括：数据获取模块：所述数据模块用于获取车联网分析所需数据，所述车联网分析所需数据至少包括车速、导航路线实时情况、车况；数据获取模块为车自带的传感器，如车载雷达，摄像头，光感元件，车况：如机油情况、汽油情况、续航里程、冷却水情况、胎压情况等，
即将车的各部分工况数据，以及车上传感器能检测到的环境信息，如该车前后的车辆的速度，位置等。
25.若干5g基站：所述5g基站分布于车行驶区域，用于对车行驶区域进行5g信号覆盖，使得位于5g信号覆盖的区域能够完成数据的传输；云处理器设置在云端，通过5g通信技术完成车和云处理器产生交互，云处理器为车商品牌方自建的数字处理服务器，算力高于常规的一般处理器，多个汽车品牌共享自建云处理器的数据，若全部车辆均实现共享，则可通过共享数据，完成对所有区域交通的云端模拟，进行减少安全事故的发生，也能减少用户的耗时，云处理器对获取车联网分析所需数据，并生成相应的行驶控制指令；所述行驶控制指令至少包括：提速、降速、变道、刹车和紧急情况等。所述变道至少包括向左变x道、向右变y道和掉头，本实施例以需要连续向左变两个道后掉头举例。
26.车载处理器为汽车自带的数据处理器，获取行驶控制指令，并依据指令完成对车的控制。
27.还包括通讯模块：所述通讯模块用于实施监测车与5g基站信号覆盖区域的位置联系，当出现车从一个5g基站信号的覆盖区域去往或即将到达另一个5g基站信号的覆盖区域时，完成切换信息验证。即车主从一个5g基站的信号覆盖范围到达另一个5g基站信号覆盖范围时，车与云处理器进行的数据传输通道会进行更换，在此期间车和云处理器之间的交互是会有延迟的。网络检测模块配合车自带的车载导航针对行进方向的网络情况进行实时分析，在5g基站信号覆盖交叠或交界的位置之前，云处理器对交叠或交界位置的车辆处置情况进行提前处理，并传输至车载处理器执行，即车在到达交叠或交界位置时，尽管网络可能还没有切换，但是该路段的行驶执行的指令已经到达，不会影响到正常的驾驶。
28.在车不在5g基站信号覆盖的区域时，优先搜取其他频段的数据传输通道，如4g，gps等，由于数据上传云端的量比较大，图像信息由本地车载处理器进行处理，其他数据均通过新建立的其他传输通道进行上传云端处理。针对无法上传云端的部分，则全采用本地线下，依赖于车载处理器处理，生成车载自控的指令，完成对车的控制。
29.还包括车上乘客管理模块，用于录入车上乘客信息，所述乘客信息至少包括年龄，当车上有未成年乘客和60周岁以上老人时，云服务器发出的行驶控制指令中还包括平缓行驶指令，所述平缓行驶指令用于使车每秒提速在阈值内，最高时速为100km/h，最低刹车距离为70m。所述紧急情况包括但不限于道路损坏、前方车祸和紧急疏散；在获取到相关紧急情况时，提醒车的司机，司机根据紧急情况作出判断，并手动操作车完成。乘客管理模块内置于车载处理器，针对车辆内的乘客进行管理，增加安全驾驶依据。
30.实施例二实施例二与实施例一的不同之处在于：包括两个通讯模块，即第一通讯模块（实施例一中的通讯模块为第一通讯模块）和第二通讯模块。两个通讯模块均由车载数据处理模块统一调配。在相邻两个5g基站的信号覆盖交界区域，涉及汽车的通讯模块（即ue）在源基站（即初始连接的基站）切换至下一个合适的基站（待连接的新基站）进行信息传输的方式：当第一通讯模块仅收到第一基站的信号并连接（指信息传递）至第一基站时，第二通讯模块处于静默状态（待机），由第一通讯模块通过第一基站完成信息传递；若第一通讯模块同时收到第一基站和第二基站的连接信号时，由第一通讯模块完成和第二基站之间的连接请求
信息确认，待收到可连接第二基站的反馈时，由第二通讯模块接入第二基站的连接。此时第一基站与第一通讯模块连接，第二基站与第二通讯模块连接。数据处理模块分析通讯模块与基站的连接强度，以及强度变化趋势，若第二基站与第二通讯模块连接强度值高于第一基站与第一通讯模块连接强度值，且第二基站与第二通讯模块连接强度趋势呈上升趋势，则释放第一通讯模块与第一基站的连接，第一通讯模块静默，由第二通讯模块通过第二基站完成信息传递。
31.由于：“5g基站覆盖范围理想情况下是250米；信号的频率越高，其绕射能力越差，同样的损耗也就越大，距离越远，当然损耗也就越大；基站的发射功率越大，其覆盖的范围越大；基站的高度越高，相应的覆盖范围也就越大；手机的高度越高，相应的信号所要穿过的障碍物也就越少。”直线上设有依次排列，且相距距离为300米的3个5g基站，分别为a基站，b基站，c基站，即a基站与b基站之间的距离为300米，b基站与c基站之间的距离为200米，c基站与a基站之间的距离为600米。在汽车从a基站驶向c基站时，初始状态下由第一通讯模块与a基站连接完成信息交互，第二通讯模块静默，由于单个基站的信号覆盖区域不足以全部覆盖完全行程，在行驶的过程中，ue向基站上报测量报告。
32.刚行驶50米时，测量报告中体现了a基站与b基站的信号强度，gnb根据测量报告携带的pci，判决切换的b基站信号覆盖区域与a基站信号覆盖区域为同一个gnb并启动站内却换流程，b基站信号覆盖区域根据a基站信号覆盖区域的上下文进行准入判决。gnb-cu发送uecontext setup request给du，向gnodeb-du侧为b基站信号覆盖区域新申请用户资源。如果gnodeb-du资源分配成功，回复ue context setupresponse消息给gnodeb-cu。gnodeb-cu发送ue context modification request消息给gnodeb-du，通知gnodeb-du下发l2停止调度指示。gnodeb-du回复ue context modification response消息给gnodeb-cu。gnodeb给ue发送rrcreconfiguration消息携带切换的目标频点、pci以及给ue配置的crnti和专用preamble。第二通讯模块在b基站信号覆盖区域发起非竞争的随机接入msg1，携带专用preamble。gnodeb-du侧回复msg2 rar消息。第二通讯模块给gnodeb回复rrcreconfigurationcomplete，第二通讯模块接入到b基站。车载处理器获取第一通讯模块与a基站的连接强度（即信号强度）及强度变化趋势，和第二通讯模块与b基站的连接强度及强度变化趋势，若第一通讯模块与a基站的连接强度低于第二通讯模块与b基站的连接强度，且a基站的强度变化趋势为下降，b基站的强度变化趋势为上升，则第一通讯模块释放与a基站连接的上下文信息。此时第一通讯模块处于静默状态，由第二通讯模块与b基站的连接完成后续的信息传输。在行驶到350米时，第二通讯模块的测量报告新出现c基站的信号，即重复a基站与b基站的转换过程，完成b基站和c基站的转换。依照此方法，通过两个通讯模块完成基站信号连接的交替切换，始终保持有较强的连接信号，且切换时，不会有敦促，且不会影响到汽车的智能驾驶时的信号传递。
33.本方案的有益效果，由于在相邻两个基站的信号交界处出现多个ue（此处指的是不同的汽车上的通讯模块，即例如多辆汽车同时有a基站的覆盖范围区域进入到b基站的覆盖范围区域），ar和nar会对每个ue的切换请求进行反复处理，会产生大量交换信息，增大切换次数，造成带宽浪费和消息传递延时等问题。本方案通过设置双通讯模块，完成基站间的信号切换，有效解决了5g基站的覆盖范围小，汽车在高速行驶时，ue需要频繁切换基站从而保证连接的问题，提升了智能驾驶的安全性。
34.以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。