用于车车通信的消息发送方法及中继发送节点

摘要

本发明提供用于车车通信的消息发送方法及中继发送节点，消息发送方法具体包括中继发送节点接收报文信息，判断报文信息是否是RTS信息，若报文信息不是RTS信息，则中继发送节点直接将报文信息进行转发，若报文信息是RTS信息，则中继发送节点对RTS信息进行检查，根据RTS信息检查结果确定是否对当前RTS信息进行转发，能够应用于长距离铁路车车通信的特殊场景，比如重载/轨道交通场景里，在拓扑透明的情况下，终端节点超过一跳通信范围时，采用中继转发节点实现信息自动转发，发送终端节点无需重发RTS信息，从而在真正意义上实现车车直接通信。

权利要求

1.用于车车通信的消息发送方法，其特征在于，包括如下步骤：中继发送节点接收报文信息；

中继发送节点判断报文信息是否是RTS信息，若报文信息不是RTS信息，则中继发送节点直接将报文信息进行转发；

若报文信息是RTS信息，则中继发送节点对RTS信息进行检查，根据RTS信息检查结果确定是否对当前RTS信息进行转发；

中继发送节点对RTS信息进行检查，根据RTS信息检查结果确定是否对当前RTS信息进行转发，包括：中继发送节点检查是否收到CTS信息；

所述中继发送节点检查是否收到CTS信息之前，还包括：中继发送节点检查RTS信息内的TTL是否为设定值，若TTL为设定值，则确定不对当前RTS信息进行转发，结束发送；

若TTL不是设定值，则中继发送节点等待M个周期，并在等待周期内检查是否收到CTS信息；

其中，M小于设定的最大周期数。

2.根据权利要求1所述的用于车车通信的消息发送方法，其特征在于，若中继发送节点收到CTS信息，则确定不对当前RTS信息进行转发，结束发送；

若中继发送节点未收到CTS信息，则确定对当前RTS信息进行转发，中继发送节点对当前RTS信息进行转发。

3.根据权利要求1所述的用于车车通信的消息发送方法，其特征在于，若中继发送节点等待M个周期内检查没有收到CTS信息，则中继发送节点将RTS信息内的TTL减去设定值后进行转发。

4.根据权利要求1所述的用于车车通信的消息发送方法，其特征在于，中继发送节点检查RTS信息内的TTL是否为设定值之前，还包括：中继发送节点检查RTS信息中的目的MAC地址是否是自身MAC地址，若RTS信息中的目的MAC地址不是自身MAC地址，则中继发送节点继续检查RTS信息内的TTL是否为设定值；

若RTS信息中的目的MAC地址是自身MAC地址，则中继发送节点记录报警信息，结束发送。

5.用于车车通信的中继发送节点，其特征在于，所述中继发送节点用于车车通信的消息转发，所述中继发送节点包括：接收单元、判断单元、转发单元以及第一检查单元；

所述接收单元，用于接收报文信息；

所述判断单元，用于判断报文信息是否是RTS信息，若报文信息不是RTS信息，则转发单元直接将报文信息进行转发；

若报文信息是RTS信息，则第一检查单元对RTS信息进行检查，根据RTS信息检查结果确定是否向转发单元发送对当前RTS信息进行转发的信息；

第一检查单元对RTS信息进行检查，根据RTS信息检查结果确定是否向转发单元发送对当前RTS信息进行转发的信息，包括：第一检查单元检查是否收到CTS信息；

还包括第二检查单元以及计时单元；

第一检查单元检查是否收到CTS信息之前，第二检查单元检查RTS信息内的TTL是否为设定值，

若TTL为设定值，则第二检查单元确定不对当前RTS信息进行转发，结束发送；

若TTL不是设定值，则通过计时单元进行计时，计时等待M个周期内，通过第一检查单元检查是否收到CTS信息；

其中，M小于设定的最大周期。

6.根据权利要求5所述的用于车车通信的中继发送节点，其特征在于，若第一检查单元收到CTS信息，则确定不向转发单元发送对当前RTS信息进行转发的信息，结束发送；

若第一检查单元未收到CTS信息，则确定向转发单元发送对当前RTS信息进行转发的消息，转发单元对当前RTS信息进行转发。

7.根据权利要求5所述的用于车车通信的中继发送节点，其特征在于，若计时单元计时等待M个周期内第一检查单元检查没有收到CTS信息，则转发单元将RTS信息内的TTL减去设定值后进行转发。

8.权利要求5所述的用于车车通信的中继发送节点，其特征在于，所述中继发送节点还包括记录单元；

第二检查单元检查RTS信息内的TTL是否为设定值之前，第三检查单元检查RTS信息中的目的MAC地址是否是自身MAC地址，若RTS信息中的目的MAC地址不是自身MAC地址，则通过第二检查单元继续检查RTS信息内的TTL是否为设定值；

若RTS信息中的目的MAC地址是自身MAC地址，则记录单元记录报警信息，结束发送。

说明书

用于车车通信的消息发送方法及中继发送节点

技术领域

[0001] 本发明属于车车通信技术领域，具体涉及用于车车通信的消息发送方法及中继发送节点。

背景技术

[0002] 重载列车一般是指大型专用货车编组，是一种双机或多机牵引的超长、超重的货物列车。重载列车运行的区段通常没有地面网络覆盖，如何实现重载列车在无通信基础设
施覆盖地区位置的实时信息交互，提高重载列车链式运行时的通信，对于提高重载列车的
运能和运力，增加运输效率有重要的意义。

[0003] 目前的重载列车中的车车通信并不是车车直接通信，而是采用的车地车通信方式，即车与车间的通信都需要地面设备的转发，因此，目前的重载列车还未真正意义上的实
现车车之间的通信。

[0004] 传统无线局域网中通常使用CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）即载波侦听多路访问／冲突避免的方式来进行数据发送。即监听到
信道空闲后先发送RTS（Request To Send）/CTS（Clear To Send）信号进行协商后再传输数
据。但当发送和接收端在两跳之外时，数据的转发需要依赖于先验的拓扑关系，或是如Ad 
hoc网络一般自动建立拓扑关系，由应用层来完成，即每跳消息传输都需要发送RTS/CTS信
号进行协商。而在重载/轨道交通场景里，列车快速运行，拓扑快速变化，拓扑建立的时间成
本较高甚至来不及建立拓扑。

发明内容

[0005] 为了克服现有技术的缺陷，本发明提供用于车车通信的消息发送方法及中继发送节点，解决重载/轨道交通场景里，车与车间的通信都需要地面设备的转发，还未真正实现
车车直接通信的问题，以及解决因列车快速运行，拓扑建立的时间成本较高甚至来不及建
立拓扑的情况下，现有传统无线局域网数据发送方式不适用的问题。

[0006] 本发明通过如下技术方案实现：

[0007] 本发明提供用于车车通信的消息发送方法，包括如下步骤：

[0008] 中继发送节点接收报文信息；

[0009] 中继发送节点判断报文信息是否是RTS信息，

[0010] 若报文信息不是RTS信息，则中继发送节点直接将报文信息进行转发；

[0011] 若报文信息是RTS信息，则中继发送节点对RTS信息进行检查，根据RTS信息检查结果确定是否对当前RTS信息进行转发。

[0012] 进一步的，中继发送节点对RTS信息进行检查，根据RTS信息检查结果确定是否对当前RTS信息进行转发，包括：

[0013] 中继发送节点检查是否收到CTS信息，

[0014] 若中继发送节点收到CTS信息，则确定不对当前RTS信息进行转发，结束发送；

[0015] 若中继发送节点未收到CTS信息，则确定对当前RTS信息进行转发，中继发送节点对当前RTS信息进行转发。

[0016] 进一步的，所述中继发送节点检查是否收到CTS信息之前，还包括：

[0017] 中继发送节点检查RTS信息内的TTL是否为设定值，

[0018] 若TTL为设定值，则确定不对当前RTS信息进行转发，结束发送；

[0019] 若TTL不是设定值，则中继发送节点等待M个周期，并在等待周期内检查是否收到CTS信息；

[0020] 其中，M小于设定的最大周期。

[0021] 进一步的，在中继节点等待的M个周期内，若中继发送节点检查没有收到CTS信息，则中继发送节点将RTS信息内的TTL减去设定值后进行转发。

[0022] 进一步的，中继发送节点检查RTS信息内的TTL是否为设定值之前，还包括：

[0023] 中继发送节点检查RTS信息中的目的MAC地址是否是自身MAC地址，若RTS信息中的目的MAC地址不是自身MAC地址，则中继发送节点继续检查RTS信息内的TTL是否为设定值；

[0024] 若RTS信息中的目的MAC地址是自身MAC地址，则中继发送节点记录报警信息，结束发送。

[0025] 对应于上述用于车车通信的消息发送方法，本发明还提供了用于车车通信的中继发送节点，所述中继发送节点用于车车通信的消息转发，所述中继发送节点包括：接收单
元、判断单元、转发单元以及第一检查单元；

[0026] 所述接收单元，用于接收报文信息；

[0027] 所述判断单元，用于判断报文信息是否是RTS信息，

[0028] 若报文信息不是RTS信息，则转发单元直接将报文信息进行转发；

[0029] 若报文信息是RTS信息，则第一检查单元对RTS信息进行检查，根据RTS信息检查结果确定是否向转发单元发送对当前RTS信息进行转发的信息。

[0030] 进一步的，第一检查单元对RTS信息进行检查，根据RTS信息检查结果确定是否向转发单元发送对当前RTS信息进行转发的信息，包括：

[0031] 第一检查单元检查是否收到CTS信息，

[0032] 若第一检查单元收到CTS信息，则确定不向转发单元发送对当前RTS信息进行转发的信息，结束发送；

[0033] 若第一检查单元未收到CTS信息，则确定向转发单元发送对当前RTS信息进行转发的消息，转发单元对当前RTS信息进行转发。

[0034] 进一步的，还包括第二检查单元以及计时单元；

[0035] 第一检查单元检查是否收到CTS信息之前，第二检查单元检查RTS信息内的TTL是否为设定值，

[0036] 若TTL为设定值，则第二检查单元确定不对当前RTS信息进行转发，结束发送；

[0037] 若TTL不是设定值，则通过计时单元进行计时，计时等待M个周期内，通过第一检查单元检查是否收到CTS信息；

[0038] 其中，M小于设定的最大周期数。

[0039] 进一步的，在计时单元计时等待M个周期内，若第一检查单元检查没有收到CTS信息，则转发单元将RTS信息内的TTL减去设定值后进行转发。

[0040] 进一步的，所述中继发送节点还包括记录单元；

[0041] 第二检查单元检查RTS信息内的TTL是否为设定值之前，第三检查单元检查RTS信息中的目的MAC地址是否是自身MAC地址，

[0042] 若RTS信息中的目的MAC地址不是自身MAC地址，则通过第二检查单元继续检查RTS信息内的TTL是否为设定值；

[0043] 若RTS信息中的目的MAC地址是自身MAC地址，则记录单元记录报警信息，结束发送。

[0044] 和最接近的现有技术比，本发明的技术方案具备如下有益效果：

[0045] 本发明提供车车通信的消息发送方法，具体包括中继发送节点接收报文信息，判断报文信息是否是RTS信息，若报文信息不是RTS信息，则中继发送节点直接将报文信息进
行转发，若报文信息是RTS信息，则中继发送节点对RTS信息进行检查，根据RTS信息检查结
果确定是否对当前RTS信息进行转发，能够应用于长距离铁路车车通信的特殊场景，比如重
载/轨道交通场景里，在拓扑透明的情况下，终端节点超过一跳通信范围时，采用中继转发
节点实现信息自动转发，发送终端节点无需重发RTS信息，从而在真正意义上实现车车直接
通信。

[0046] 本发明提供车车通信的消息发送方法，通过中继节点的自主判断，在拓扑关系建立时间成本较高甚至来不及建立拓扑的场景下，以及不增加系统开销的前提下，实现了端
到端收发与多跳转发的自协调，最大限度的利用了空口资源。

附图说明

[0047] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可
以根据这些附图获得其他的附图。

[0048] 图1为本实施例的中继发送节点的转发流程示意图；

[0049] 图2为本实施例的终端节点的发送流程示意图；

[0050] 图3为本实施例的终端接点的接收流程示意图。

具体实施方式

[0051] 下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施
例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于
本发明保护的范围。

[0052] 首先，对本实施例出现的以下词语进行解释说明：

[0053] RTS信息指的是请求发送信息，RTS英文全称是Request To Send；

[0054] CTS信息指的是允许发送信息，CTS英文全称是Clear To Send；

[0055] ACK信息指的是确认信息，ACK英文全称是Acknowledge character；

[0056] TTL指的是生命周期值，TTL英文全称是Time To Live；

[0057] MAC地址，英文全称为Media Access Control Address。

[0058] 本实施例提供用于车车通信的消息发送方法，用于车车通信的消息发送方法具有约束条件，具体如下：

[0059] 数据发送时间不大于六个RTS（CTS）周期；

[0060] 通信链路中有数据需要转发；

[0061] 每个RTS/CTS消息帧的时间周期相同；

[0062] 每个ACK消息时间长度相同；

[0063] 消息转发次数可以为多次，本实施例以消息转发次数最大两次为例说明。

[0064] 如图1所示，用于车车通信的消息发送方法包括如下步骤：

[0065] S1：中继发送节点接收报文信息；

[0066] S2：中继发送节点判断报文信息是否是RTS信息，

[0067] 若报文信息不是RTS信息，则执行步骤S3：中继发送节点直接将报文信息进行转发；

[0068] 若报文信息是RTS信息，则执行步骤S4：中继发送节点对RTS信息进行检查，根据RTS信息检查结果确定是否对当前RTS信息进行转发，具体操作如下：

[0069] S4‑1：中继发送节点检查RTS信息中的目的MAC地址是否是自身MAC地址，若RTS信息中的目的MAC地址不是自身MAC地址，说明系统运行正常，因此执行步骤S4‑3；

[0070] S4‑2：若RTS信息中的目的MAC地址是自身MAC地址，则说明系统运行出现错误，因为中间发送节点不会是RTS的目标节点，因此，若RTS信息中的目的MAC地址是自身MAC地址，
则中继发送节点执行步骤S4‑4；

[0071] S4‑3：中继发送节点继续检查RTS信息内的TTL是否为设定值；若TTL为设定值，则说明传输过程中的转发次数超过两跳，因此确定不对当前RTS信息进行转发，结束发送；

[0072] 若TTL不是设定值，则说明RTS信息还在生命周期内，因此，中继发送节点等待M个周期并在等待时间内执行步骤S4‑5；

[0073] 这里需要说明的是，设定值本领域技术人员可以根据实际需要进行设定，图1中以设定值为0进行说明；M=1；

[0074] S4‑4：记录报警信息，结束发送；

[0075] S4‑5：中继发送节点检查是否收到CTS信息，

[0076] 若中继发送节点收到CTS信息，则说明该RTS信息不需要转发，因此中继发送节点确定不对当前RTS信息进行转发，结束发送；

[0077] 若中继发送节点未收到CTS信息，则中继发送节点将RTS信息内的TTL减去M个周期（即TTL‑1）后进行转发。

[0078] 对应于上述的用于车车通信的消息发送方法，本实施例还提供用于车车通信的中继发送节点，中继发送节点用于车车通信的消息转发，中继发送节点包括：接收单元、判断
单元、转发单元、第一检查单元、第二检查单元、第三检查单元以及记录单元；

[0079] 其中，

[0080] 接收单元，用于接收报文信息并发送给第一判断单元；

[0081] 判断单元，用于判断接收单元发送的报文信息是否是RTS信息，

[0082] 若报文信息不是RTS信息，则判断单元向转发单元发送转发指令，转发单元接收指令后直接将报文信息进行转发；

[0083] 若报文信息是RTS信息，则判断单元向第三检查单元发送检查指令，第三检查单元检查RTS信息中的目的MAC地址是否是自身MAC地址，

[0084] 若RTS信息中的目的MAC地址是自身MAC地址，则第三检查单元向记录单元发送异常信息，记录单元记录报警信息，结束发送；

[0085] 若RTS信息中的目的MAC地址不是自身MAC地址，则第三检查单元向第二检查单元发送检查指令，第二检查单元接收检查指令后检查RTS信息内的TTL是否为设定值；

[0086] 若TTL为设定值，则第二检查单元确定不对当前RTS信息进行转发，结束发送；

[0087] 若TTL不是设定值，则第二检查单元向计时单元发送计时指令，计时单元开始计时，计时等待M个周期的过程中，由第一检查单元检查是否收到CTS信息；

[0088] 若第一检查单元收到CTS信息，则第一检查单元确定不向转发单元发送对当前RTS信息进行转发的信息，结束发送；

[0089] 若第一检查单元未收到CTS信息，则第一检查单元确定向转发单元发送对当前RTS信息进行转发的消息，转发单元将RTS信息内的TTL减去设定值后进行转发。

[0090] 本实施例还提供用于车车通信的消息传输方法，包括终端节点发送流程，中继发送节点的转发流程以及终端接点的接收流程，其中中继发送节点的转发流程即上述用于车
车通信的消息发送方法。

[0091] 需要说明的是，终端节点可以作为数据的始发端和接收终端，具有RTS、CTS、应用消息、控制消息、ACK消息的产生、发送和接收功能。

[0092] 中继节点仅为各类消息的转发节点，不产生任何类型的新消息。但具有RTS、CTS、应用消息、控制消息、ACK消息的转送和接收功能。

[0093] 如图2所示，为本实施例的终端节点的发送机制的流程示意图，发送机制具有约束条件，约束条件具体包括：

[0094] 终端节点有应用数据需要发送；

[0095] 每个RTS/CTS消息帧的时间周期相同；

[0096] 每个ACK消息时间长度相同；

[0097] 消息转发次数可以为多次，本实施例以消息转发次数最大两次为例说明。

[0098] 终端节点的发送机制具体如下：

[0099] P1：终端节点监听信道，判断信道是否处于空闲状态，

[0100] 若信道不是处于空闲状态，则一直重复执行步骤P1，即终端节点一直监听信道，并判断信道是否处于空闲状态；

[0101] 若信道处于空闲状态，则终端节点执行步骤P2。

[0102] P2：终端节点在本周期内随机退让（1‑2n）个码片时间，然后发送RTS消息，n∈[1‑6],进而继续执行步骤P3，需要说明的是，这里的退让表示等待。

[0103] P3：终端节点判断在K个RTS/CTS消息周期（/表示或）是否接收到了CTS消息，若终端节点没有接收到CTS信息，则重复执行步骤P1；需要说明的是，K∈[1‑6]，图中以K=6为例
进行说明；

[0104] 若终端节点接收到CTS信息，则记录等待的RTS/CTS消息周期N，并发送应用数据；然后执行步骤P4。

[0105] P4：终端节点判断在T时间内是否收到ACK信息，其中T=（N/2）*应用消息时间+（N/2)*ACK消息时间；

[0106] 若在T时间内终端节点收到ACK信息，则将重新传送标记复位为0，发送结束；

[0107] 若在T时间内终端节点没有收到ACK消息，则执行步骤P5。

[0108] P5：终端节点判断重新传送标记是否为设定值，若重新传送标记为设定值，则将重新传送标记复位为0，发送结束；

[0109] 若重新传送标记不为设定值，则将重新传送标记为设定值，然后重新发送应用数据；

[0110] 需要说明的是此步骤的设定值，可以根据本领域人员需要设定，图中以设定值为1进行说明。

[0111] 如图3所示，为本实施例的终端节点的接收机制的流程示意图，接收机制具有约束条件，约束条件具体包括：

[0112] 终端节点收到的RTS信息的目的MAC地址为自己；

[0113] 每个RTS/CTS消息帧的时间周期相同；

[0114] 每个ACK消息时间长度相同；

[0115] 起始TTL的值本领域技术人员可以根据需要设定，本实施例以起始TTL等于2，每转发一次TTL减1为例进行说明；

[0116] 消息转发次数可以为多次，本实施例以消息转发次数最大两次为例说明。

[0117] 终端节点的接收机制如下：

[0118] T1：终端节点接收RTS信息，根据RTS信息检查目的MAC地址是否是自身，

[0119] 若目的MAC地址不是自身，则结束操作，

[0120] 若目的MAC地址是自身，则根据RTS信息回复CTS信息，然后执行步骤T2。

[0121] T2：终端节点开窗进行数据接收，接收完成后执行步骤T3。

[0122] T3：终端节点回复ACK消息，结束操作。

[0123] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进
行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请
待批的本发明的权利要求保护范围之内。