CN106102108A - 一种高速铁路列车无线接入网的智能切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速铁路列车无线接入网的智能切换方法，属于无线通信领域。本发明基于高速铁路列车的移动特征，建立了高速铁路列车待切换目标小区数据库和切换触发地点数据库；当压力传感器和移动网感知到列车到达切换触发地点时，***自动从切换目标小区数据库中提取对应的目标小区，进而完成切换。与现有的传统用户端UE辅助切换不同，本发明无需用户端测量，而是由***智能地独立完成切换，大幅降低了总的切换时延，极大地提高了切换成功率和无线接入的服务质量。

Description

一种高速铁路列车无线接入网的智能切换方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种高速铁路列车无线接入网的智能切换方法。

背景技术

截止至2015年底，中国高速铁路总营业里程达到1.9万公里(占世界高速铁路总运营里程的60％以上)，预计到2020年中国高速铁路总里程将达到3万公里。截止到2016年7月，我国高速铁路列车累计发送旅客量已超过50亿人次，日均发送旅客量超过400万人次。随着中国经济的高速发展和智能手机的普及，越来越多的高速铁路列车乘客希望能够在高速铁路列车上享受到无线宽带接入服务。然而，为速度高达350km/h的高速移动工具提供可靠而稳定的宽带接入服务一直是全球通信业的重大挑战。其中最大的挑战就是高速移动下的无线接入网切换问题。传统移动网切换技术采用的是用户端(UE，User Equipment)辅助切换，这种切换方式需要用户端设备对附近的若干个相邻小区的信号质量进行测量，基站根据测量报告选择信号质量最好的小区作为切换目标小区。这种测量方式需要大量的测量时间，再加上切换触发时延(TTT,Time to Trigger)和切换执行时间，总的切换时延已经很难满足高速铁路列车乘客的切换需求，进而导致很高的掉话率。据***的测量数据，对于没有高速铁路列车专网覆盖的地区掉话率达到20-30％，而对于有专网覆盖的高速铁路列车地区掉话率仍然高达5.3％。

CN201010104548.2公开了一种面向CTCS-3业务的GSM-R快速越区切换方法,它的目的是提供一种省略了越区切换的测量和判决过程,减小了切换过程所需要的保护时间以及网络重叠覆盖区域,节约了网络资源,极大的提高了列车在高速运行情况下的CTCS-3移动台的切换成功率,也极大的减小了CTCS-3业务的通信中断概率面向CTCS-3业务的GSM-R快速越区切换方法。该技术方案:所述面向CTCS-3业务的GSM-R快速越区切换方法，包括：步骤201，对于铁路线沿线的每个基站小区，按照列车运行方向，为其定义两个切入小区，一个为主用，一个为备用；步骤202，列车沿某一方向运行时触发越区切换；步骤203，确定列车运行方向为上行或下行；步骤204，判断主用切入小区是否可以切入，如果是则进入步骤207，否则进入下一步；步骤205，判断备用切入小区是否可以切入，如果是则进入步骤207，否则进入下一步；步骤206，采用备用的传统PBGT算法实施越区切换；步骤207，切入成功。其不足之处是:一方面，该切换方法仅仅是针对列车控制信号CTCS-3业务的切换，而并非针对车内乘客的无线宽带接入网的数据业务切换；其次，该切换方法是针对GSM-R***的，该***属于第二代移动通信***，并且该***根本无法为高铁乘客提供无线宽带接入服务；此外，该切换方法依然属于传统的移动台辅助切换，需要借助移动台判断两个备选小区是否可以切入。

CN 201010187154.8公开了一种高速移动环境下车地通信多车载台协作小区切换方法,它的目的是提供一种高速移动环境下车地通信多车载台协作小区切换方法，该方法在进行小区切换时，切换时间短并且在切换过程中通信不中断，能够满足高速移动环境下车地通信的要求。该高速移动环境下车地通信多车载台协作小区切换方法，其步骤是：A、列车前端和后端各安装一个车载台，分别为前端车载台和后端车载台；B、车载台通过车厢宽带局域网与车载控制站相连，车载台的数据收发及信令交互过程由车载控制站集中控制；C、控制站检测到车载台接收信号符合切换条件，触发车载台进行切换；如前端车载台切换成功时，后端车载台尚未触发切换，车载控制站通过前端车载台向基站为后端车载台预申请通信资源，当后端车载台被触发切换时，直接转变工作状态进入预申请的通信资源完成切换；如果前端车载台未完成切换时，后端车载台已触发切换过程，则后端车载台直接利用前端车载台已经获得的可用信息进行切换；D、车载台完成切换后，则与新基站进行数据的收发。其不足之处是:第一，对比文件依然停留在传统的移动台辅助切换，需要借助移动台进行切换测量；第二，对比文件是借助首尾车载台完成的双跳(基站-列车，列车-移动台)接入网架构，该***架构需要在列车上搭载两个车载台，并在车厢内部署无线局域网，不仅需要得到铁路主管部门的批准，而且需要花费很高的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种将传统的UE辅助切换转换为***独立完成切换，无需通过用户端UE测量来确定目标小区，而是***根据高速铁路列车移动规律和运行路线智能地确定目标小区，以大幅降低高速铁路列车无线接入网的切换时延，进而大幅提升高速铁路列车移动用户的切换成功率和服务质量的高速铁路列车无线接入网的智能切换方法。

本发明的技术解决方案是所述高速铁路列车无线接入网的智能切换方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

⑴基于高速铁路列车的移动特征，建立高速铁路列车待切换目标小区数据库和切换触发地点数据库；

⑵利用压力传感器和移动网联合确定高速铁路列车及移动台的位置；

⑶当压力传感器和移动网感知到高速铁路列车到达切换触发地点时，***自动从切换目标小区数据库中提取对应的目标小区，将列车内的移动用户切换到该小区。

作为优选：所述步骤⑴进一步包括：

(1.1)基于高速铁路列车的运动规律和运行路线，***事先针对每一个车次的高速铁路列车生成待切换目标小区列表，所有车次高速铁路列车的待切换小区列表组成高速铁路列车候选目标小区数据库。

作为优选：所述步骤(1.1)进一步包括：

(1.1.1)根据高速铁路列车的运行线路，移动通信***根据高速铁路列车依次经过的小区，生成待切换目标小区的数据库；

(1.1.2)沿着高速铁路沿线，根据测量数据或切换历史记录得出所有相邻小区之间信号质量相等的切换触发地点M，生成切换触发地点数据库；

(1.1.3)根据高速铁路列车的运行方向，确定切换触发地点M与目标小区间的对应关系。

作为优选：所述步骤⑵进一步包括：

(2.1)在高速铁路列车***中，铁轨底部安装压力传感器，用来准确确定列车的位置；同时，利用移动通信***对移动台准确定位的能力，通过移动网来确定移动台的位置，并利用压力传感器和移动网联合确定列车及移动台的位置。

作为优选：所述步骤⑶进一步包括：

(3.1)根据切换触发地点数据库，判断高速铁路列车是否到达切换触发地点？若高速铁路列车到达触发地点M，***立即触发切换，开始选择切换目标小区；若未到达小区边缘，继续探测高速铁路列车位置，等待高速铁路列车到达触发地点；

(3.2)一旦高速铁路列车到达相邻小区的触发切换地点M，则从候选小区列表中自动提取该触发地点所对应的目标小区；之后，***将同一高速铁路列车内的所有移动用户切换到目标小区。

作为优选：所述步骤(3.1)进一步包括：

(3.1.1)判断列车是否到达切换触发地点M1：若到达M1，则立即触发切换；否则返回步骤2，等待高速铁路列车到达触发地点M1；

作为优选：所述步骤(3.2)进一步包括：

(3.2.1)触发切换后，***从待切换目标小区数据表中提取切换触发地点M1所对应的目标小区(小区-2)；

(3.2.2)***根据同一高速铁路列车内的用户移动台到达切换触发地点的顺序，将他们分批切换到小区-2；

(3.2.3)切换完成后，返回步骤2，重新确定列车位置，等待高速铁路列车到达下一个切换触发地点M2；若到达M2，则按上述步骤切换到M2对应的小区-3，以此类推，高速铁路列车上的用户被不断切换到新的目标小区。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明对于通信运营商及铁路运营商有着重大的产业意义。与现有的传统用户端UE辅助切换不同，本发明无需用户端UE进行切换测量，而是由***智能地独立完成切换。如此一来，本发明就直接在总的切换时延中砍掉了信号质量测量时间及切换触发时延，大幅降低了总的切换时延，极大地提高了切换成功率和无线接入的服务质量。

与前述201010104548.2的区别：本发明是利用压力传感器和移动网联合确定高速铁路列车及移动台的位置，当压力传感器和移动网感知到高速铁路列车到达切换触发地点时，***自动从切换目标小区数据库中提取对应的目标小区，将列车内的移动用户切换到该小区。而该对比文件则是在GSM-R覆盖的铁路线上进行的CTCS-3列车控制业务的越区切换。因而，采用的技术手段不同，相比该对比文件可知：一方面，该对比文件仅仅是针对列车控制信号CTCS-3业务的切换，而并非针对车内乘客的无线宽带接入网的数据业务切换，这与本发明提供服务的对象有着明显不同；另一方面，该对比文件是针对GSM-R***的，该***属于第二代移动通信***，并且该***根本无法为高铁乘客提供无线宽带接入服务，而本发明则是为高铁无线宽带接入网提供智能切换方案，两者提供切换解决方案的通信***也有明显不同。由此可知，本发明的技术方案优于该对比文件的技术效果是：第一，本方案可为高铁无线宽带接入网提供高速数据业务的智能切换，而该对比文件则只是为GSM-R***下的CTCS-3列车控制业务提供切换，而非针对数据业务；第二，本发明是由***独立完成的切换，无需移动台的辅助，而该对比文件依然是传统的移动台辅助切换，需要借助移动台来判断待两个备选切换小区是否可以切入。

与前述201010187154.8的区别：本发明是利用压力传感器和移动网联合确定高速铁路列车及移动台的位置，当压力传感器和移动网感知到高速铁路列车到达切换触发地点时，***自动从切换目标小区数据库中提取对应的目标小区，将列车内的移动用户切换到该小区。而该对比文件则是控制站检测到车载台接收信号符合切换条件，触发车载台进行切换；如前端车载台切换成功时，后端车载台尚未触发切换，车载控制站通过前端车载台向基站为后端车载台预申请通信资源，当后端车载台被触发切换时，直接转变工作状态进入预申请的通信资源完成切换；如果前端车载台未完成切换时，后端车载台已触发切换过程，则后端车载台直接利用前端车载台已经获得的可用信息进行切换；车载台完成切换后，则与新基站进行数据的收发。因而，本发明与该对比文件相比，采用的技术手段以及达到的技术效果有着很大的不同：第一，该对比文件依然停留在传统的移动台辅助切换，需要借助移动台进行切换测量，而本发明则是由***独立完成的切换，无需进行切换测量；第二，该对比文件是借助首尾车载台完成的双跳(基站-列车，列车-移动台)接入网架构，而本发明则无需借助双跳架构和车载台就能完成列车移动台的高速无中断切换。

附图说明

图1是高速铁路列车无线接入网智能切换流程图。

图2是小区边缘切换触发地点示意图。

图3是高速铁路列车无线接入网智能切换实例示意图。

具体实施方式

本发明下面将结合附图作进一步详述：

在本实施例中，将传统的用户端UE辅助切换转换成了由***独立完成的智能切换技术，从而大幅降低了切换时延。接下来，以图3中的实例来说明高速铁路列车无线接入网智能切换的具体实施方式。其详细工作流程如下：

⑴.首先根据图3中列车的运行线路，移动通信***根据列车依次经过的小区，生成待切换目标小区列表：小区-1，小区-2，小区-3，小区-4，小区-5；沿着高速铁路沿线，根据测量数据或切换历史记录得出所有相邻小区之间信号质量相等的地点M，生成切换触发地点数据列表：M1,M2,M3,M4。根据列车的运行方向，确定切换触发地点与待切换目标小区之间的对应关系：M1对应小区-2，M2对应小区-3，M3对应小区-4,M4对应小区-5；

⑵.利用压力传感器和移动网联合确定列车和移动台的位置。如图3所示，确定出目前列车和移动台的位置在小区-1内；

⑶.判断列车是否到达切换触发地点M1：若到达M1，则立即触发切换；否则返回步骤2，等待列车到达触发地点M1；

⑷.触发切换后，***从待切换目标小区数据表中提取切换触发地点M1所对应的目标小区(小区-2)；

⑸.***根据同一列车内的用户移动台到达切换触发地点的顺序，将他们分批切换到小区-2；

⑹.切换完成后，返回步骤2，重新确定列车位置，等待列车到达下一个切换触发地点M2；若到达M2，则按上述步骤切换到M2对应的小区-3，以此类推，列车上的用户被不断切换到新的目标小区。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种高速铁路列车无线接入网的智能切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

⑴基于高速铁路列车的移动特征，建立高速铁路列车待切换目标小区数据库和切换触发地点数据库；

⑵利用压力传感器和移动网联合确定高速铁路列车及移动台的位置；

⑶当压力传感器和移动网感知到高速铁路列车到达切换触发地点时，***自动从切换目标小区数据库中提取对应的目标小区，将列车内的移动用户切换到该小区。

2.根据权利要求1所述高速铁路列车无线接入网的智能切换方法，其特征在于，所述步骤⑴进一步包括：

(1.1)基于高速铁路列车的运动规律和运行路线，***事先针对每一个车次的高速铁路列车生成待切换目标小区列表，所有车次高速铁路列车的待切换小区列表组成高速铁路列车候选目标小区数据库。

3.根据权利要求2所述高速铁路列车无线接入网的智能切换方法，其特征在于，所述步骤(1.1)进一步包括：

(1.1.1)根据高速铁路列车的运行线路，移动通信***根据高速铁路列车依次经过的小区，生成待切换目标小区的数据库；

(1.1.2)沿着高速铁路沿线，根据测量数据或切换历史记录得出所有相邻小区之间信号质量相等的切换触发地点M，生成切换触发地点数据库；

(1.1.3)根据高速铁路列车的运行方向，确定切换触发地点M与目标小区间的对应关系。

4.根据权利要求1所述高速铁路列车无线接入网的智能切换方法，其特征在于，所述步骤⑵进一步包括：

(2.1)在高速铁路列车***中，铁轨底部安装压力传感器，用来准确确定列车的位置；同时，利用移动通信***对移动台准确定位的能力，通过移动网来确定移动台的位置，并利用压力传感器和移动网联合确定列车及移动台的位置。

5.根据权利要求1所述高速铁路列车无线接入网的智能切换方法，其特征在于，所述步骤⑶进一步包括：

(3.1)根据切换触发地点数据库，判断高速铁路列车是否到达切换触发地点？若高速铁路列车到达触发地点M，***立即触发切换，开始选择切换目标小区；若未到达小区边缘，继续探测高速铁路列车位置，等待高速铁路列车到达触发地点；

(3.2)一旦高速铁路列车到达相邻小区的触发切换地点M，则从候选小区列表中自动提取该触发地点所对应的目标小区；之后，***将同一高速铁路列车内的所有移动用户切换到目标小区。

6.根据权利要求5所述高速铁路列车无线接入网的智能切换方法，其特征在于，所述步骤(3.1)进一步包括：

(3.1.1)判断列车是否到达切换触发地点M1：若到达M1，则立即触发切换；否则返回步骤2，等待高速铁路列车到达触发地点M1。

7.根据权利要求5所述高速铁路列车无线接入网的智能切换方法，其特征在于，所述步骤(3.2)进一步包括：

(3.2.1)触发切换后，***从待切换目标小区数据表中提取切换触发地点M1所对应的目标小区(小区-2)；

(3.2.2)***根据同一高速铁路列车内的用户移动台到达切换触发地点的顺序，将他们分批切换到小区-2；

(3.2.3)切换完成后，返回步骤2，重新确定列车位置，等待高速铁路列车到达下一个切换触发地点M2；若到达M2，则按上述步骤切换到M2对应的小区-3，以此类推，高速铁路列车上的用户被不断切换到新的目标小区。