基于无线自组网的公交组网方案

基于无线自组网的公交组网方案

一、意义：

1、社会效益

在我国经济高速发展、城市化进程逐渐加快的情况下，城市居民出行时间逐年递增，而由于交通拥堵，出行选择公交车的居民也占很大一部分，城市公共交通存在的拥挤、低效、环境污染的问题也越来越成为制约城市可持续发展的桎梏。组建一个基于无线自组网的公交组网对解决当今公交的问题有很大的意义：

利用组网可以实现信息的多方交互，乘客可以利用信息准确快速地规划自己的行程，这样乘客出行更加方便，乘车的体验也会大大增加，会有更多的居民出行选择公交车的方式，既顺应了“绿色出行”的要求，缓解交通压力，减少了环境污染，也体现了资源的合理分配，有利于城市的可持续发展。

在城市交通中，难免会发生一些特殊情况，这些特殊情况有的会严重影响交通情况甚至造成大规模的交通堵塞。若公交线路中发生事故，组网的定位功能能迅速定位事故路段，更加有效地进行故障排查处理，尽可能减少损失。

公交线路中经常出现这种情况：到达同一个站点的车辆，有的人满为患，有的却空空如也，而在不同的时间段，同一线路的公交车也会有不同的客流量，如果可以对这些客流量进行分析并采取适当的调度措施，便可以避免这种情况。公交车无线自组网建网后，可以进行实时信息传递，通过车载模块以及相应的应用模块可以准确收集车内乘客流量信息，收集到的实时信息可以作为公交线路规划与调度的重要参考。

2、经济效益

建设公交车无线自组网同样能带来经济效益，作为一种新型的建立于公交车平台上的网络，该网络有着自己独特的优势，乘坐公交出行的居民受众广，无论何种广告都能找到合适的受众，而乘坐公交出行的居民数量也在逐年递增，而自组网带来的优势则在于投放广告的灵活性与实时性。另外组网后可以为车上乘客提供廉价WIFI服务，并绑定路况、站牌、换乘信息等服务。

二、功能：

本方案主要应用于城市公交车系统中，能够在公交车站牌与公交车之间建立起一个网络，进行车与站牌，站牌与站牌之间的信息交互。主要功能如下：

1、网内信息交互

利用组网中的定位功能，网内能够定位该条线路上所有运行车辆的位置，公交站牌上不仅可以显示线路的所有站点，还能够显示运行线路上所有公交车的位置，乘客可以根据站牌上的信息较准确地计划自己的乘车时间与线路。另外，公交车内的通信模块也可以通过网络定位自己的位置，实现自动报站功能。

2、应急事故处理

事故发生后，通过定位，监控中心能迅速找到事故发生位置，迅速到达事故发生的位置进行故障排查与处理。

3、公交线路调度与优化

组网后，公交车内的应用模块可以获得车内客流量的实时信息，通过分析车内流量的实时信息，可以迅速对公交线路做出调度优化。若监控中心在一段时间内检测到某条线路客流量较多，可以加派一定数量的公交车，相反，若检测到客流量较少，则可减少相应线路的公交车。

4、公交移动实效传媒

虽然如今大部分公交车都配有移动传媒，但是这些传媒都是经过广告公司录播，缺少了实时性和灵活性。在站牌与公交车组网的情况下，传媒广告的投放区域、形式、内容都可以有很多的变化，不需要经过指定的传媒公司，再向公交车发放，而是可以更具实时性的向车内投放，因为公交站牌与公交车之

间已经组网，因此不仅投放的内容可以实时变化，投放的区间也可以灵活改变，可以更好地与投放对象配对，使广告的投放效率更高。

5、车内网络覆盖

城市扩张导致公交线路加长，旅客滞留车内时间增加，而在网络全面覆盖的今天，在公共交通工具上添置网络接入也是很有必要的。

公交车与站牌之间建立自组网连接，站牌又通过主干网连接进入互联网，通过车载通信模块，公交车内可以为乘客提供WIFI，乘客可以通过WIFI接入互联网，在公交车上也能浏览互联网上的信息。

三、网络架构：

网络结构如下图所示：

图1 电子站牌与公交车组成的无线自组网

1、该自组网的架构主要由三部分组成：包括站牌部分、车载部分、监控中心以及中继站。

（1）站牌部分由显示模块通信模块和电源模块构成：电源模块提供电源，显示模块提供向乘客交互的信息，通信模块负责连通各个站牌以及附近的公交车，因此站牌部分担负着整个网络连接到监控中心的职能。

建议投放2个节点，一个常用，一个作为备用。当其中一个发生故障，可以立即切换至另一个使用。

（2）车载部分主要有GPS模块、通信模块和语音模块：GPS模块用于公交车的定位，语音模块则是实现公交车内的广播与交互，通信模块实现与站牌之间的组网以及为车内乘客提供WIFI。

建议投放2个节点，一个常用，一个作为备用。当其中一个发生故障，可以立即切换至另一个使用。

（2）监控中心部分则应集中设置，可在公交终点站附近安装。监控中心由上位机和通信模块组成，两者通过有线方式进行连接。通信模块用于与站牌节点和车载节点进行无线通信，接收站牌节点或车载节点发送来的公交运营信息和向站牌节点或车载节点下发各种命令等。上位机具有较强处理能力，可以处理中心节点接收到的公交位置信息，生成相应的电子站牌显示命令等。上位机还可以通过有线网络将公交运营信息发送给公交调度管理中心，供公交调度参考，同时也可以将公交状况等信息发布到Internet 中，供人们出行参考。每条线路只能有一个监控中心对其进行监控管理，而每个监控中心通常监控和管理着多条公交线路，并通过有线网络方式同其他监控中心相连。

（3）中继站设置。中继站设置于两站牌距离较远，且信号覆盖不到的位置。根据实际网络环境（比如光纤接口处等）合理放置中继站。

2、节点布置方案

（1）站牌与车辆组网

考虑到网络中传输的数据如车辆位置信息、电于站牌显示命令等均专属于某一特定公交线路，且公交线路基本固定。因此，这些数据可以沿着所属的公交线路进行传输。在网络中，可以由同一线路的所有站牌节点，逐个相连形成多跳网络通信链路，以使信息能够沿着公交线路接力传递。处于多条公交线路重合处的站牌节点可以由多条通信链路复用。如果两站之间距离过长或有较大转弯时，可以考虑在两个站牌节点之间加设必要的中继器，称为中继节点，以保证链路的畅通。而中心节点可以通过和与其邻近的终点站上的站牌节点建立连接，来同线路上其他站点节点建立间接的多跳连接，以监控管理相应的公交线路。

由于公交车辆实时移动，车辆位置具有瞬时性，每个公交车上的车载节点如果参与站牌节点之间的多跳传输，将会增大组网设计的复杂性，并且其高速移动性会降低网络的可靠性。因此，车载节点不直接参与站牌节点间的多跳网络传输，而仅与当前与之邻近的站牌节点进行通信，不会涉及站牌节点和其他车载节点的信息传输。

当两车站距离较远，如图所示，这站B需要将信息发送至车站A，从而发送至监控中心。此时可以通过公交车的节点作为中间节点，将信息发送至车站A。此方式，组网灵活，并且可靠性高，可根据拓扑结构，进行多跳传输。

具体组网示意图如图所示。

车站A车站B

图2 站

牌与车辆组网

（2）站牌间组网

城市公交线路呈对称链状结构，根据智能公交系统的特点，站牌节点分布在线路两边，且根据公交车走向分成上行、下行两条链路。考虑到同一线路上对称的上、下行站牌节点可以相互作为备用，网络通信链路设计为交叉线型，采用节点交叉复用的组网方式，如图。某条线路L，包括上行和下行两条链路，上行链路上有A1、A2、A3等站牌节点，下行链路上有B1、B2、B3等站牌节点，数据可以在两条链路之间交叉传递。假设B1有数据要传往监控中心，但B2节点出现故障无法通行。当B1节点向B2节点发送数据，重试多次失败后，会重新选择路由发向对面的A2，再由其转发到B2或者B3，顺利跳过故障节点。如图所示。

此组网方式，可以将数据通过多条路径发送至目的节点，具有较强的抗毁性。