專利名稱：一種井下無線通訊方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，涉及一種通信方法及裝置，尤其是一種井下無線通訊
方法及實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
Wi-Fi (Wireless Fidelity)無線保真技術(shù)，它使用2. 4GHz頻段，提供最高54M帶
寬，傳輸距離超過100米，屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術(shù)。WLAN(Wireless Local Area Network)無線局域網(wǎng)，使用Wi-Fi技術(shù)組建的無限網(wǎng)絡(luò)。 SIP (Session Initiation Protocol)初始會話協(xié)議，SIP服務(wù)器基于SIP協(xié)議，它負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)中所有的SIP電話通話以及多媒體通訊，是整個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)的大腦。
Wi-Fi電話就是基于Wi-Fi技術(shù)組建WLAN并通過SIP技術(shù)實(shí)現(xiàn)的無線語音通信的電話。該技術(shù)在國外已經(jīng)廣泛應(yīng)用，而國內(nèi)也逐漸成為一種趨勢。 AP(Access Point)無線訪問點(diǎn)，是Wi_Fi設(shè)備的無線接入設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無線到有線的轉(zhuǎn)換，連接，接入控制等。 胖AP是指鑒權(quán)認(rèn)證，設(shè)備無線通道管理由設(shè)備本身自己管理。 瘦AP是指鑒權(quán)認(rèn)證，設(shè)備無線通道管理由上層設(shè)備AC管理。 AC (Access Controler)無線控制器，是瘦AP模式下的控制管理AP的核心設(shè)備。 MA認(rèn)證是煤礦安全標(biāo)志準(zhǔn)用證，井下使用的防爆電器產(chǎn)品均實(shí)施煤礦安全認(rèn)證
(MA認(rèn)證)，是由國家煤礦安全監(jiān)察局授權(quán)發(fā)證的。 當(dāng)前隨著無線技術(shù)在井下的不斷應(yīng)用，Wi-Fi技術(shù)也被引入到了井下，并通過Wi-Fi電話實(shí)現(xiàn)語音通話，成為替代井下小靈通的一種技術(shù)。 但當(dāng)前的大多數(shù)井下Wi-Fi通訊使用的都是胖AP模式，這樣就造成了，設(shè)備的分散管理。增加企業(yè)管理成本和管理難度。Wi-Fi電話的鑒權(quán)認(rèn)證在AP上，造成在Wi-Fi電話在移動(dòng)過程中，多次認(rèn)證。易產(chǎn)生掉話現(xiàn)象造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。另外，AP間的無線數(shù)據(jù)回傳都使用5.8G頻段，而井下信號頻率越高，越容易產(chǎn)生信號多徑干擾。嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。并且，井下很多地方不容易鋪設(shè)光纖網(wǎng)絡(luò)，而以太網(wǎng)線又存在距離限制最遠(yuǎn)100米，造成施工困難，后期維護(hù)繁瑣等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種易于管理，語音質(zhì)量更高的無線通訊方法及實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)。該通訊方法可以有效改善井下無線傳輸質(zhì)量，提高漫游切換成功率并有效減少切換時(shí)間。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的 該井下無線通訊方法具體為在井下以瘦AP模式作為無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)形式，無線控制器集中管理瘦AP，在網(wǎng)絡(luò)鏈路發(fā)生中斷或無線控制器失去聯(lián)系時(shí)，使瘦AP自動(dòng)轉(zhuǎn)為胖AP，保證網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)連接時(shí)，使胖AP再次轉(zhuǎn)為瘦AP，提高系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量；
無線控制器向胖AP發(fā)送控制命令指令，胖AP接收控制命令指令，并執(zhí)無線控制器發(fā)送的控制命令指令，實(shí)現(xiàn)胖瘦AP的集中式管理。 以上無線控制器向胖AP發(fā)送控制命令指令為設(shè)備重啟、胖瘦模式轉(zhuǎn)換、胖AP信息獲取、胖AP頻段或信道設(shè)置，胖AP接收控制命令指令，并執(zhí)行相應(yīng)的設(shè)備重啟、胖瘦模式轉(zhuǎn)換、胖AP信息獲取、胖AP頻段或信道設(shè)置動(dòng)作。 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)最優(yōu)方案為瘦AP和胖AP的無線數(shù)據(jù)覆蓋和回傳都采用2. 4G頻率。 本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)上述通訊方法的井下無線通訊系統(tǒng)，具體包括設(shè)于井上的SIP服務(wù)器和無線控制器以及設(shè)于井下的光纖交換機(jī)、無線AP和手機(jī)。所述無線AP具有瘦AP和胖AP切換功能，所述手機(jī)采用Wi-Fi技術(shù)實(shí)現(xiàn)語音通訊；所述SIP服務(wù)器與無線控制器連接，無線控制器通過光纖與光纖交換機(jī)連接，光纖交換機(jī)通過光纖連接有多個(gè)無線AP，所述無線AP通過無線網(wǎng)絡(luò)與手機(jī)通訊。 上述無線AP上設(shè)有兩個(gè)2. 4G無線傳輸天線，其中一個(gè)處理覆蓋，另一個(gè)處理回程信號。 上述無線AP具有網(wǎng)絡(luò)交換功能，提供兩個(gè)或兩個(gè)以上光口 ，實(shí)現(xiàn)光纖接入，并能夠組成光纖環(huán)網(wǎng)，在一路光纖發(fā)生故障時(shí)，能夠保證數(shù)據(jù)正常傳輸。 由于是在井下作業(yè)，以上所述的井下設(shè)備光纖交換機(jī)，無線AP， Wifi手機(jī)都需要經(jīng)過煤安認(rèn)證。 本發(fā)明具有以下有益效果 本發(fā)明的井下無線通訊方法采用無線控制器集中管理胖瘦AP，采用胖瘦AP自動(dòng)轉(zhuǎn)換的方式，既保證了各設(shè)備之間通訊連接的穩(wěn)定性，同時(shí)也能兼顧了通訊的質(zhì)量，提高了漫游切換成功率并有效減少切換時(shí)間。并且在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法時(shí)，本發(fā)明的井下無線通訊系統(tǒng)采用兩個(gè)2. 4G無線傳輸天線，其中一個(gè)處理覆蓋，另一個(gè)處理回程信號，可以有效改善井下無線傳輸質(zhì)量。


圖1井下無線通訊系統(tǒng)組網(wǎng)圖； 圖2胖AP模式下的電話漫游流程圖； 圖3瘦AP模式下的電話漫游流程圖； 圖4瘦AP轉(zhuǎn)換胖AP流程； 圖5胖AP轉(zhuǎn)換瘦AP流程； 圖6AP組成的光纖環(huán)網(wǎng)圖； 圖7雙2. 4G天線回程加覆蓋流程圖； 圖8雙2.4G天線回程加覆蓋的實(shí)現(xiàn)。 其中101為SIP服務(wù)器；102為無線控制器；103為光纖交換機(jī)；104為無線AP ;
105為手機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述 圖1為井下無線通訊系統(tǒng)的組網(wǎng)圖，包括設(shè)于井上的SIP服務(wù)器101和無線控制 器102以及設(shè)于井下的光纖交換機(jī)103、無線AP 104和手機(jī)105。無線AP 104具有瘦AP 和胖AP切換功能，手機(jī)采用Wi-Fi技術(shù)實(shí)現(xiàn)語音通訊；所述SIP服務(wù)器101與無線控制器 102連接，無線控制器102通過光纖與光纖交換機(jī)103連接，光纖交換機(jī)103通過光纖或以 太網(wǎng)連接多個(gè)無線AP 104，所述無線AP 104通過無線網(wǎng)絡(luò)與手機(jī)105通訊。
以上SIP服務(wù)器101用于存儲用戶地址，號碼等用戶終端信息，接授用戶會話請 求，獲取對方用戶信息，建立用戶間的SIP會話通路。 無線控制器102為AC無線控制器，負(fù)責(zé)將來自不同AP的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚并接入 Internet,同時(shí)完成AP設(shè)備的配置管理和無線用戶的認(rèn)證、管理，以及帶寬、訪問、切換、安 全等控制功能。 其中以上的SIP服務(wù)器101和無線控制器102均為為井上設(shè)備，無需通過MA認(rèn)證 (煤安認(rèn)證)。 光纖交換機(jī)103采用光纖通道與服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)連接，連接井上井下設(shè)備，為高性能 的數(shù)據(jù)傳輸存儲提供保障。 手機(jī)105是Wifi手機(jī)，既使用Wifi技術(shù)實(shí)現(xiàn)語音通訊的手機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)語音通 話。 無線AP 104為AP無線接入點(diǎn)，相當(dāng)于一個(gè)連接有線網(wǎng)和無線網(wǎng)的橋梁，其主要作 用是將各個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)客戶端連接到一起，實(shí)現(xiàn)大范圍、多用戶的無線接入。并且本發(fā)明的無 線AP 104上設(shè)有兩個(gè)2.4G無線傳輸天線，其中一個(gè)處理覆蓋，另一個(gè)處理回程信號。如圖8 所示，是雙2. 4G天線回程加覆蓋的實(shí)現(xiàn)示意圖接口 801為對外接口，用于連接以太網(wǎng)絡(luò)， 其可以是電口，也可以是光口。接口 801與以太網(wǎng)交換模塊802連接，以太網(wǎng)交換模塊802 與處理器803連接，處理器803與2. 4G無線模塊804連接，2. 4G無線模塊804與無線開關(guān) 805連接，無線開關(guān)805分別與回程天線806和覆蓋天線807連接。 其中以太網(wǎng)交換模塊802負(fù)責(zé)IP數(shù)據(jù)和內(nèi)部數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；處理器803是中央處理 器，所有數(shù)據(jù)協(xié)議的處理，存儲，轉(zhuǎn)發(fā)都由該處理器完成；2. 4G無線模塊804負(fù)責(zé)無線數(shù)據(jù) 的接收和發(fā)送；無線開關(guān)805負(fù)責(zé)處理從那個(gè)天線發(fā)送數(shù)據(jù)；無線覆蓋天線806處理2. 4G 模式下的無限覆蓋信號的接收和發(fā)送；無線回程天線807處理2. 4G模式下的無限回程信號 的接收和發(fā)送。 由于傳統(tǒng)通訊回程都使用5. 8G信號，其相對于2. 4G信號會產(chǎn)生更大的多徑干擾， 嚴(yán)重影響通訊質(zhì)量，縮短回程的傳輸距離。而本發(fā)明中覆蓋和回程都使用了 2. 4G模塊和天 線傳輸數(shù)據(jù)后，能夠有效減少信號多徑干擾，提高通訊質(zhì)量。 以上的光纖交換機(jī)103、無線AP 104和手機(jī)105設(shè)備都是井下設(shè)備，必須通過MA
認(rèn)證。市面上已有的煤安認(rèn)證的AP有常州三恒的KTW109-F，濟(jì)南藍(lán)動(dòng)的KTW112等，但這種
AP還不能直接應(yīng)用于本發(fā)明的系統(tǒng)中，需要按照圖8進(jìn)行從新設(shè)計(jì)改造。 在以上系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明采用以下方法來具體實(shí)現(xiàn)下井下無線通訊 在井下以瘦AP模式作為無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)形式，無線控制器AC集中管理瘦AP，在網(wǎng)絡(luò)
鏈路發(fā)生中斷或無線控制器AC失去聯(lián)系時(shí)，使瘦AP自動(dòng)轉(zhuǎn)為胖AP，保證網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)連接時(shí)，使胖AP再次轉(zhuǎn)為瘦AP，提高系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量；無線控制器AC向胖AP發(fā) 送控制命令指令，例如設(shè)備重啟、胖瘦模式轉(zhuǎn)換、胖AP信息獲取、胖AP頻段或信道設(shè)置等， 胖AP接收控制命令指令，并執(zhí)無線控制器AC發(fā)送的控制命令指令，進(jìn)行設(shè)備重啟、胖瘦模 式轉(zhuǎn)換、胖AP信息獲取、胖AP頻段或信道設(shè)置動(dòng)作等，實(shí)現(xiàn)胖瘦AP的集中式管理。在本方 法中，瘦AP和胖AP的無線數(shù)據(jù)覆蓋和回傳都采用2. 4G頻率。
以下結(jié)合附圖對該方法的各步驟進(jìn)行詳細(xì)描述 如圖2是胖AP模式下的電話漫游流程圖，當(dāng)Wifi手機(jī)2從胖AP1漫游到胖AP2后。 步驟201，胖AP2對Wif i手機(jī)2進(jìn)行鑒權(quán)認(rèn)證。 步驟202，Wifi手機(jī)2認(rèn)證成功，Wifi手機(jī)2成功接入胖AP2無線網(wǎng)絡(luò)，通過無線 通道，發(fā)送接收語音數(shù)據(jù)和控制消息。 步驟203，胖AP2和胖API通過光纖交換機(jī)互相發(fā)送數(shù)據(jù)。 步驟204，胖API通過無線通道接收，發(fā)送接收語音數(shù)據(jù)和控制消息。 由于AP和WIFI手機(jī)間的關(guān)聯(lián)認(rèn)證過程時(shí)間比較長，所以當(dāng)用戶從原來連接的AP
漫游到另一個(gè)AP時(shí)往往會出現(xiàn)通訊中斷現(xiàn)象。 圖3是瘦AP模式下的電話漫游流程圖，圖中，當(dāng)Wifi手機(jī)2從瘦API漫游到瘦 AP2后 步驟301Wifi手機(jī)2的的認(rèn)證信息已經(jīng)存儲在AC中，所以無需進(jìn)行安全認(rèn)證，配
置無線數(shù)據(jù)等工作，直接發(fā)送接收語音數(shù)據(jù)和控制消息 步驟302，瘦AP2和瘦API通過光纖交換機(jī)互相發(fā)送數(shù)據(jù)。 步驟303，瘦API通過無線通道接收，發(fā)送接收語音數(shù)據(jù)和控制消息。 與胖AP模式相比，減少了AP和手機(jī)間的認(rèn)證，接入過程。從而減少了通訊中斷的幾率。 圖4是為瘦AP轉(zhuǎn)換胖AP流程 步驟401， Wifi手機(jī)2通過瘦AP接收發(fā)送語音數(shù)據(jù)和控制信息。
步驟402， Wifi手機(jī)2通過瘦AP與AC聯(lián)系，進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)。 步驟403，當(dāng)瘦AP與AC失去聯(lián)系后，瘦AP自動(dòng)轉(zhuǎn)換為胖AP模式，Wifi手機(jī)2可 以通過胖AP進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)，接收發(fā)送語音數(shù)據(jù)和控制信息。
圖5為胖AP轉(zhuǎn)換瘦AP流程 步驟501， Wifi手機(jī)通過胖AP對Wifi手機(jī)進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)，接收發(fā)送語音數(shù)據(jù)和控 制信息。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常，胖AP能夠聯(lián)絡(luò)到AC時(shí)，胖AP自動(dòng)切換為瘦AP模式。
步驟502，由AC對Wifi手機(jī)進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)。
步驟503， Wifi手機(jī)通過瘦AP接收發(fā)送語音數(shù)據(jù)和控制信息。
圖6為AP組成的光纖環(huán)網(wǎng)圖 AP1、AP2、AP3和AP4(或更多的AP)利用提供的兩個(gè)或兩個(gè)以上的光接口 ，實(shí)現(xiàn)光 纖環(huán)網(wǎng)，并在其中一路光纖發(fā)生故障時(shí)，另一路光纖能夠正常保持通訊。
步驟601數(shù)據(jù)通過逆時(shí)針方向傳輸數(shù)據(jù)，在環(huán)網(wǎng)終結(jié)點(diǎn)處(API)轉(zhuǎn)發(fā)到光纖網(wǎng)絡(luò) 交換機(jī).
步驟602當(dāng)逆時(shí)針方向光纖網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)識別，并使用順時(shí)針方向 的光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，從而保證了網(wǎng)絡(luò)的安全性。
圖7是雙2. 4G天線回程加覆蓋流程圖 步驟701Wifi手機(jī)通過AP 4的2. 4G的覆蓋功能，接入無線網(wǎng)絡(luò)；
步驟702AP4通過2. 4G的回傳功能，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到AP3 ;
步驟703AP3通過2. 4G的回傳功能，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到AP2 ; 步驟704AP2再通過光口或電口 ，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到AP或光纖交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通訊 功能。 綜上所述，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是一種易于管理，語音質(zhì)量更高的井下無線語 音通訊技術(shù)。該井下無線通訊方法及系統(tǒng)可以有效改善井下無線傳輸質(zhì)量，提高漫游切換 成功率和減少切換時(shí)間。
權(quán)利要求
一種井下無線通訊方法，其特征在于在井下以瘦AP模式作為無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)形式，無線控制器(AC)集中管理瘦AP，在網(wǎng)絡(luò)鏈路發(fā)生中斷或無線控制器(AC)失去聯(lián)系時(shí)，使瘦AP自動(dòng)轉(zhuǎn)為胖AP，保證網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)連接時(shí)，使胖AP再次轉(zhuǎn)為瘦AP，提高系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量；無線控制器(AC)向胖AP發(fā)送控制命令指令，胖AP接收控制命令指令，并執(zhí)無線控制器(AC)發(fā)送的控制命令指令，實(shí)現(xiàn)胖瘦AP的集中式管理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的井下無線通訊方法，其特征在于無線控制器(AC)向胖AP發(fā) 送控制命令指令為設(shè)備重啟、胖瘦模式轉(zhuǎn)換、胖AP信息獲取、胖AP頻段或信道設(shè)置，胖AP 接收控制命令指令，并執(zhí)行相應(yīng)的設(shè)備重啟、胖瘦模式轉(zhuǎn)換、胖AP信息獲取、胖AP頻段或信 道設(shè)置動(dòng)作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下無線通訊方法，其特征在于所述瘦AP和胖AP的無線 數(shù)據(jù)覆蓋和回傳都采用2. 4G頻率。
4. 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的井下無線通訊系統(tǒng)，包括設(shè)于井上的SIP服務(wù)器 (101)和無線控制器(102)以及設(shè)于井下的光纖交換機(jī)(103)、無線AP(104)和手機(jī)(105)， 其特征在于所述無線AP(104)具有瘦AP和胖AP切換功能，所述手機(jī)采用Wi-Fi技術(shù)實(shí)現(xiàn) 語音通訊；所述SIP服務(wù)器(101)與無線控制器(102)連接，無線控制器(102)通過光纖 與光纖交換機(jī)(103)連接，光纖交換機(jī)(103)通過光纖連接有多個(gè)無線AP(104)，所述無線 AP(104)通過無線網(wǎng)絡(luò)與手機(jī)(105)通訊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下無線通訊系統(tǒng)，其特征在于所述無線AP(104)上設(shè)有 兩個(gè)2. 4G無線傳輸天線，其中一個(gè)處理覆蓋，另一個(gè)處理回程信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下無線通訊系統(tǒng)，其特征在于所述無線AP(104)具有網(wǎng) 絡(luò)交換功能，提供兩個(gè)或兩個(gè)以上光口，實(shí)現(xiàn)光纖接入，并能夠組成光纖環(huán)網(wǎng)，在一路光纖 發(fā)生故障時(shí)，能夠保證數(shù)據(jù)正常傳輸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下無線通訊系統(tǒng)，其特征在于所述光纖交換機(jī)(103)，無 線AP(104) ， Wifi手機(jī)(105)需要經(jīng)過煤安認(rèn)證。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種井下無線通訊方法及系統(tǒng)，本發(fā)明以瘦AP模式作為無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)形式，無線控制器(AC)集中管理瘦AP，在無線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題或無線控制器(AC)失去聯(lián)系時(shí)瘦AP自動(dòng)轉(zhuǎn)為胖AP，保證網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行；當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)連接時(shí)，胖AP再次轉(zhuǎn)為瘦AP，以提高系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量；無線控制器(AC)能夠向胖AP發(fā)送特殊指令，胖AP接收指令，執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，通過無線控制器(AC)實(shí)現(xiàn)對AP的胖瘦模式切換、胖AP頻段和信道設(shè)置功能。該系統(tǒng)是一種易于管理，語音質(zhì)量更高的無線語音通訊技術(shù)。該方法可以有效改善井下無線傳輸質(zhì)量，提高漫游切換成功率和減少切換時(shí)間。
文檔編號H04W4/04GK101711010SQ20091021923
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者賴龍 申請人:西安大唐電信有限公司