俞成龙
(锐捷网络股份有限公司，福建 福州350002)
1 PIS 车地网络组播传输的背景与问题
PIS（Present Information System，乘客信息系统），在地铁中被广泛应用。它为地铁运营、管理、维修等部门的工作人员提供信息交互平台，是轨道交通信息资源共享、生产管理、办公管理等信息发布的重要传输手段。它通过控制中心和车站的控制，在指定的时间，将指定的信息显示给指定的人群。[1]
如图1 所示，运维人员通过PIS 系统，向地铁列车的车内显示屏投放信息，通常使用组播方式投放。该组播报文，会经过车地通信系统传输到车载子系统上，并在相应的显示屏上显示画面或者告警信息。组播在PIS 的应用中，存在以下几个问题：
1.1 空口传输，组播报文容易丢帧
组播报文在802.11 中没有Ack 确认机制[2]，如果出现了丢帧，协议层面不会进行报文重传。即：802.11 无线环境下，组播一旦出现丢帧，则组播报文丢失。
1.2 空口传输，组播报文速率低
组播报文是发往组播组内所有点播成员，其目的地址是组播地址。在802.11 实现中，组播报文无法使用聚合方式传输。即：802.11 环境下，组播报文只能使用非聚合的报文进行传输。在802.11 协议中，非聚合的报文的最高速率为54mbps[2]。
1.3 组播成员口频繁切换/更新
地铁列车在地铁轨道上不断移动，相应的，车载无线设备会在地面轨道旁的AP（Access Point，无线接入点）设备之间不断切换。因此组播组成员口也需要进行相应的切换，才能打通组播流[3]。在通常情况下，PIS 点播客户端无法感知到车载无线设备漫游切换事件，也不会主动再次发起点播。当车载无线设备漫游到新的AP 设备，而新的AP 设备的上联端口未加入组播组，因此上级设备不会往该端口转发组播流，从而导致组播中断。
2 现有方案分析
2.1 车地网络组播容易丢帧问题解决方案
针对车地网络组播容易丢帧问题，主要的技术方案是视频缓存加上丢帧重传，其工作原理如下：
2.1.1 用户对PIS 客户端软件设置视频缓冲时长阈值。
2.1.2 PIS 客户端发起组播点播请求。
2.1.6 等缓冲报文长度达到或超过步骤1 所设定缓冲时长（由用户设定的缓冲时间）后，开始将报文解码播放。
如图1所示，Rh2-S在不同浓度下均能抑制K562和KG1a细胞活力，并呈浓度和时间依赖性。培养24 h时，Rh2-S对K562和KG1a细胞的半数抑制浓度（IC50）分别为80、82 μmol/L；培养48 h时，IC50分别为60、64 μmol/L；培养72 h时，IC50分别为48、44 μmol/L。根据以上结果，选择60 μmol/L作为后续实验中Rh2-S的浓度。
2.1.5 在报文缓冲过程中，同时对组播报文进行校验，如果发现缺失的组播报文，则单独向服务器请求该缺失报文。
2.1.3 网络设备收到PIS 客户端对应端口上送的组播点播请求，将对应网络端口加入组播成员口，随后向该端口转发组播报文。
2.1.4 PIS 客户端收到组播报文后，并不立即进行解码播放，而是将报文缓存到报文缓冲区。
2.1.7 重复步骤2.1.4～2.1.6。
为了进一步提高立体车库的运行效率，将超过预计停车时间的车辆向远离出入口的车位停放，由此可以得出如表2所示的模糊规则。在表2中，input1为用户停车时间，input2为超过预计停车时间的时长，output为停放车辆的位置到出入口的距离。
该方案的优点：在一定程度上解决丢帧问题，可以使视频播放更平滑。如果缓冲时间足够长，即使发生报文丢失，PIS 客户端也可通过单独请求丢失的数据帧来补齐所有数据。
但该方案也存在弊端：由于对视频做缓存，车内的组播视频与视频源存在时间差，缓存时间越长，时间差越大。
2.2 组播组成员口频繁切换/迁移问题解决方案
针对组播成员口频繁切换/迁移问题，当前主要方案是车载子系统的车载AP 上实现PIS 点播代理，其工作原理如下：
2.2.1 在车载AP 上监听车载PIS 客户端的组播点播请求，并做记录。
内部审计部门的架构情况对内部审计的独立性形成直接的影响，与此同时也决定着审计监督的权威性和监督程度。内部审计部门应该杜绝和其他职能部门形成隶属关系或和其他职能部门联合办公的情况，而是应该对话公司的最高领导层，并对其负责。公司最高领导层权利范围大，可以对审计结果形成有效的反馈，表现为对内部审计部门的建议快速采取有效措施，毫无疑问，这极大地增强了内部审计的效能的发挥。
a.组播报文会先经过隧道封装，然后再经过车地无线网络，车地无线系统传输的报文是经过隧道封装的单播报文。因此，如果在空口发生了丢包，则在空口就会进行报文重传，从而解决了无线空口环境下，组播报文容易丢帧的问题。
近几年，电磁发射技术的优点不断显现，技术不断取得突破，中国科学院院士马伟明院士曾表示，由于电磁能发射具有更快、更强、更远、更高效的特性，电磁发射技术，将在10年左右取代化学能,给我们人类提供更安全、更快捷的技术。
2.2.3 在漫游切换完成后，车载AP 代理PIS 客户端重新发起一次组播请求，使得上游网络设备（漫入的轨道旁AP）相应端口加入组播组。
2.2.4 漫入AP 将组播报文向车载AP 转发。
2.2.5 重复步骤2.2.1～2.2.4。
该方案能较好地解决由于车载AP 不断漫游导致的组播组成员口迁移的问题。
从检测结果可以看出，精煤磁选机和扫选磁选机磁选效果较差。在生产过程中，这两台磁选机均存在翻花现象，将其调整到最大通过量时，尾矿带介情况也没有好转。精煤磁选尾矿带介高，造成浮选尾矿带介高，进入扫选磁选环节后又没有得到充分回收，致使大量介质流失。分析表明，磁选效果差的主要原因是磁选机能力不足，原设计精煤磁选机3台，扫选磁选机2台，型号均为DMM914×2972，设计处理能力273 m3/h。为满足磁选能力，选煤厂增设了1台扫选磁选机(HMDA1219×2972)和1台精煤磁选机(HMDA914×2972)。改造完成后，各产品带介情况见表3。
但该方案也存在的一定的局限性：由于组播组成员口切换/迁移的动作滞后于车载AP 漫游动作，因此在漫游完成到组播组成员口迁移完成这段时间，组播报文不会向新的端口（轨道旁漫入AP）转发，即：漫游完成到重新点播完成这段时间，PIS 客户端无法收到下行的组播流。
2.3 无线空口中组播报文传输速率低的问题解决方案
对于无线空口中组播报文传输速率低的问题，目前并没有较好的解决方案，而该问题制约PIS 系统组播码率上限, 也就是：在使用无线组播的情况下，视频码率带宽最高不超过54mbps。
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3 基于隧道的车地无线组播传输方案
隧道技术是一种通过使用互联网络的基础设施在网络之间传递数据的方式。使用隧道传递的数据(或负载)可以是不同协议的数据帧或包。隧道协议将这些其他协议的数据帧或包重新封装在新的包头中发送。新的包头提供了路由信息，从而使封装的负载数据能够通过互联网络传递。
被封装的数据包在隧道的两个端点之间通过公共互联网络进行路由。被封装的数据包在公共互联网络上传递时所经过的逻辑路径称为隧道。一旦到达网络终点，数据将被解包并转发到最终目的地。注意隧道技术是指包括数据封装、传输和解包在内的全过程。[4]
要继续和同学、老师、家长保持良好的关系。实在郁闷的时候，甚至可以大哭一场，但是，千万不要因为一时冲动而说出伤害他们的话！与他们相处的时间已经很短暂了，请一定、一定不要留下令他们难过的印象。
图2 隧道组播方案网络拓扑
隧道组播方案实施拓扑如图2，实施步骤如下：
有些父母教育起孩子可谓天衣无缝、头头是道，可孩子就是不买账；有些父母对孩子没有讲什幺道理，甚至根本就不讲道理，可孩子相信他们。其关键就是做父母的是将“有效”放在第一位，还是将“正确”放在第一位；是将“情”放在第一位，还是将“理”放在第一位。
a.在车载网络子系统上，增加部署车载隧道客户端。
b. 在地面部署隧道服务端，该服务端具备组播IGMP Snooping 功能[5]，可向特定组播组成员转发组播流。
图3 隧道组播方案，上行点播
c. 车载网络子系统上的PIS 点播客户端会主动发起组播点播请求。
d.步骤c 所述的组播点播请求报文，会通过车地之间的隧道送达地面的隧道服务端。
图4 隧道组播方案，组播下行
e.地面隧道服务端，从隧道接收到组播点播请求后向该隧道转发组播流
f. 步骤e 所述的组播报文通过车地隧道转发到车载隧道客户端。
g.车载隧道客户端，将隧道内的组播报文解除隧道封装，并转发到车载网络子系统的PIS 点播客户端上。
h.车载网络子系统上的PIS 点播客户端收到组播报文，开始缓存或者播放组播视频内容。
图5 列车移动，组播组成员口不变
i.使用隧道方案，由于组播组成员口是在地面隧道服务端的隧道口上，而不是地面无线AP 的上联端口，因此虽然列车在不断移动，并且上联的物理端口在不断变化，但是组播组成员口始终没有改变，因此PIS 点播客户端无需重新发起点播，从而避免了因点播操作延迟于漫游切换导致的组播丢包问题。
综上：
2.2.2 车载AP 在列车行进过程中，根据漫游阈值设定值，进行漫游切换动作，在轨道旁的AP 间漫游。
表1 测试环境设备要求
表2 传统方案和隧道组播方案效果对比
b.车地网络传输的是单播隧道报文，因此可以对该报文使用高速率进行传输，从而提高了车地之间的传输带宽，解决了空口直接传输组播报文最高速率只有54mbps 的问题。
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c.组播组的成员口是地面隧道服务器的隧道口上，从逻辑上看，组播组成员口始终没有发生变化，因此，即使列车上的车载设备在不断移动，也不需要重新发起组播点播，从而避免了因为车载设备漫游带来的组播报文丢失问题。
通过隧道承载组播报文，从而避免空口直接传输组播报文带来的低速率的限制，同时由于组播组成员口是在隧道口上，因此也解决了因为列车移动而带来的组播客户端需要重新点播的问题。
欧·亨利的小说《警察和赞美诗》是一部众人皆知的文学作品。在这部小说作品里，作者不仅为各国的读者精心地塑造了典型的人物形象，而且还通过这些人物形象的丰富意蕴再现了作品深刻的生活主题。因此，以《警察和赞美诗》为探究个案无疑能够解决诸多的文学问题。众所周知，文学是语言的艺术。通过对其语言特色的分析，既能提升广大读者的赏析水平，又能引导读者发现小说的文学价值。
4 实测验证
4.1 测试设备要求（如表1）
在地面安装PIS 服务器，以及隧道服务器，并且安装地面AP 模拟地铁地面网络环境，车上安装PIS 点播客户端，车载隧道客户端，车载显示屏模拟地铁列车网络环境，具体设备要求如表1 所示。
4.2 测试步骤
4.2.1 传统组播方案测试
a.搭建如图1 的拓扑。
新生入学教育是指新生入学后，学生根据大学教育的特点很人才培养目标要求，针对新生在生活、学习、和心理等方面的变化和需要，有目的的，有计划、有组织的开展的一系列活动，让大学尽快适应大学的生活。
b.车载AP 安装在汽车上,模拟地铁列车。
另一方面，近期Lawrence和Prieto（2011）基于Prieto等（2009）的算式，在美国西部对衰减构造进行了层析成像研究。但是，一定要注意，采用的公式是针对均质构造进行理论推导的结果。在非均质构造情况下，不能采用（20）式，要在（19）式中针对非均质构造使用格林函数进行计算，但现在这方面的理论研究还不是很充分。也就是说，针对非均匀介质的衰减构造，基于（24）式进行衰减成像的合理性，今后还有必要进一步验证。
c.在静态情况下,车载PIS 点播客户端执行点播动作,并播放组播视频,观测组播带宽。
d.汽车开动,从地面无线AP-1 漫游到地面无线AP-2。
(1)直接测试漫游组播。
(2)开启丢帧重传功能,再次测试。
4.2.2 隧道组播方案测试
a.搭建如图2 的拓扑。
b.车载AP 安装在汽车上,模拟地铁列车,车载隧道客户端也安装在汽车上。
c.在静态情况下,车载PIS 点播客户端执行点播动作,并播放组播视频,观察组播带宽。
d.汽车开动,从地面无线AP-1 漫游到地面无线AP-2。
(1)直接测试漫游组播。
(2)开启丢帧重传功能,再次测试。
4.3 测试数据
从内部测试情况看:
传统组播方案,在静态下组播性能约24mbps,在移动漫游后,画面会出现2～3 个马赛克,画面卡顿约2～3 秒钟,配合丢帧重传方案,移动漫游后,仍会出现2～3 个马赛克。
隧道组播方案, 在静态下组播性能约240mbps (11N 设备)/500mbps(11AC 设备),在移动漫游后,画面无马赛克,并且不会出现卡顿。
测试结果汇总如表2。
(1)没有结合物联网，实物信息没有上链，实现共享。传统的货物信息监督依靠第三方监管，或者是核心企业本身，信息有一定的滞后。实物信息没有定量化，后期跟踪成本高，影响信息对称的问题，阻碍了供应链金融的发展。
5 结论
经过理论论证以及实测验证,证明了基于隧道的车地组播传输技术,可有效提高地铁PIS 组播有效带宽,并提升组播视频显示效果。同时还具备了低成本,可维护性强,易于扩展等特性,可方便地在其他项目中复制部署, 对地铁系统信息化建设起到积极作用。
