CN107613539A - 车地无线通信*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车地无线通信***，该车地无线通信***包括轨旁固定网络***、车载移动单元以及控制中心***；所述轨旁固定网络***包括多个轨旁无线单元，所述多个轨旁无线单元沿列车轨道线性排列，每一个所述轨旁无线单元包括轨旁mesh节点以及与轨旁mesh节点相连的第一天线模块；所述车载移动单元设置于列车上，所述车载移动单元包括车载mesh节点以及与车载mesh节点相连的两个第二天线模块；所述控制中心***包括移动控制器。本发明提供的车地无线通信***可以保证切换过程的连续性，可以避免因切换导致的断线，提高列车在高速运行时车地之间通信的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种车地无线通信***。
背景技术
随着无线宽带通信技术、移动终端技术和互联网技术的不断迅猛发展，移动状态下的大数据量信息交互己成为人们生活中不可或缺的重要组成部分。
目前，很多城市地铁己成为市民首选的公交出行方式和最大的人流聚散场所之一，如何提高列车在高速运行时车地之间通信的可靠性是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车地无线通信***，可以提高列车在高速运行时车地之间通信的可靠性。
为实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种车地无线通信***，包括轨旁固定网络***、车载移动单元以及控制中心***；
所述轨旁固定网络***包括多个轨旁无线单元，所述多个轨旁无线单元沿列车轨道线性排列，每一个所述轨旁无线单元包括轨旁mesh节点以及与轨旁mesh节点相连的第一天线模块；
所述车载移动单元设置于列车上，所述车载移动单元包括车载mesh节点以及与车载mesh节点相连的两个第二天线模块；
所述控制中心***包括移动控制器，所述移动控制器用于当所述车载mesh节点通过所述两个第二天线模块中的其中一个第二天线模块与任一轨旁无线单元通信时，控制所述车载mesh节点通过另一个第二天线模块与所述列车行驶方向上所述任一轨旁无线单元前方的轨旁无线单元建立切换通信链路，以及当所述通信的通信链路和所述切换通信链路满足预设条件时，控制所述车载mesh节点将所述切换通信链路切换为工作通讯链路，并通过所述其中一个第二天线模块重新建立新的切换通信链路。
进一步地，所述第一天线模块为定向天线。
进一步地，所述第一天线模块为2x2MIMO扇区天线。
进一步地，所述第二天线模块为定向天线。
进一步地，所述第二天线模块为2x2MIMO扇区天线。
进一步地，所述移动控制器通过检测所述通信的通信链路的信号强度和带宽以及所述切换通信链路的信号强度和带宽判断所述通信的通信链路和所述切换通信链路是否满足所述预设条件。
进一步地，所述车地无线通信***还包括与所述控制中心***相连的车站网络***，所述轨旁无线单元通过光纤链路连接所述车站网络***。
进一步地，所述车站网络***包括第一交换机以及与所述第一交换机相连的网关服务器。
进一步地，所述控制中心***还包括与所述移动控制器相连的第二交换机，所述第二交换机通过网线与所述第一交换机相连。
进一步地，所述第一交换机为二层交换机，所述第二交换机为三层交换机。
本发明提供的车地无线通信***，可以实现车载移动单元与轨旁固定网络***中的轨旁无线单元采用先连接后断开的方式进行切换，即在车载移动单元与轨旁固定网络***中的任一轨旁无线单元进行通信时，可以与该任一轨旁无线单元的下一个轨旁无线单元建立切换通信链路，随着列车的行驶，进行通信的通信链路以及建立的切换通信链路不断发生变化，移动控制器实时检测当前通信的通信链路以及建立的切换通信链路的状况，当进行通信的通讯链路以及建立的切换通信链路满足预设条件时，车载mesh节点将切换通信链路切换为工作通信链路，即采用该切换通信链路进行车地之间的数据传输，从而可以保证切换过程的连续性，可以避免因切换导致的断线，提高列车在高速运行时车地之间通信的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种车地无线通信***；
图2是本发明实施方式提供的另一种车地无线通信***；
图3是本发明实施方式提供的一种车地无线通信***切换通信链路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1，图1是本发明实施方式提供的一种车地无线通信***，该车地无线通信***包括轨旁固定网络***100、车载移动单元200以及控制中心***300；
所述轨旁固定网络***100包括多个轨旁无线单元，所述多个轨旁无线单元沿列车轨道线性排列，每一个所述轨旁无线单元包括轨旁mesh节点以及与轨旁mesh节点相连的第一天线模块；
所述车载移动单元200设置于列车上，所述车载移动单元包括车载mesh节点以及与车载mesh节点相连的两个第二天线模块；
所述控制中心***300包括移动控制器，所述移动控制器用于当所述车载mesh节点通过所述两个第二天线模块中的其中一个第二天线模块与任一轨旁无线单元通信时，控制所述车载mesh节点通过另一个第二天线模块与所述列车行驶方向上所述任一轨旁无线单元前方的轨旁无线单元建立切换通信链路，以及当所述通信的通信链路和所述切换通信链路满足预设条件时，控制所述车载mesh节点将所述切换通信链路切换为工作通讯链路，并通过所述其中一个第二天线模块重新建立新的切换通信链路。
本发明实施方式提供的车地无线通信***，可以实现车载移动单元与轨旁固定网络***中的轨旁无线单元采用先连接后断开的方式进行切换，即在车载移动单元与轨旁固定网络***中的任一轨旁无线单元进行通信时，可以与该任一轨旁无线单元的下一个轨旁无线单元建立切换通信链路，随着列车的行驶，进行通信的通信链路以及建立的切换通信链路不断发生变化，移动控制器实时检测当前通信的通信链路以及建立的切换通信链路的状况，当进行通信的通讯链路以及建立的切换通信链路满足预设条件时，车载mesh节点将切换通信链路切换为工作通信链路，即采用该切换通信链路进行车地之间的数据传输，从而可以保证切换过程的连续性，可以避免因切换导致的断线，提高列车在高速运行时车地之间通信的可靠性。
其中，在本发明实施方式中，所述第一天线模块可以为定向天线，例如，所述第一天线模块为2x2MIMO扇区天线。
其中，在本发明实施方式中，所述第二天线模块可以为定向天线。例如，所述第二天线模块可以为2x2MIMO扇区天线。
其中，在本发明实施方式中，所述移动控制器可以通过检测所述通信的通信链路的信号强度和带宽以及所述切换通信链路的信号强度和带宽判断所述通信的通信链路和所述切换通信链路是否满足所述预设条件，例如，当进行通信的通信链路的信号强度和带宽分别小于预设的信号强度阈值、预设的带宽阈值且切换通信链路的信号强度和带宽分别大于预设的信号强度阈值、预设的带宽阈值时，移动控制器控制车载mesh节点将切换通信链路切换为工作通讯链路(即采用该切换通信链路进行车地之间的数据传输)。
优选地，在本发明实施方式中，所述车地无线通信***还可以包括与所述控制中心***相连的车站网络***，所述轨旁无线单元通过光纤链路连接所述车站网络***。其中，所述车站网络***可以包括第一交换机以及与所述第一交换机相连的网关服务器。
优选地，在本发明实施方式中，所述控制中心***还可以包括与所述移动控制器相连的第二交换机，所述第二交换机通过网线与所述第一交换机相连。优选地，第一交换机为二层交换机，所述第二交换机为三层交换机。由于车站网络***的网络为二层交换机结构，相对于三层交换机来说其传输层是透明的，因此，支持广播寻址功能。
参见图2，图2是本发明实施方式提供的另一种车地无线通信***，该车地无线通信***包括轨旁固定网络***、若干个车站网络***、控制中心***以及车载移动单元；
其中，轨旁固定网络***包括多个轨旁无线单元，该多个轨旁无线单元沿列车轨道线性排列，每一个轨旁无线单元包括轨旁mesh节点101以及与轨旁mesh节点101相连的第一天线模块102，所述第一天线模块102为定向天线，例如可以为2x2MIMO扇区天线，该第一天线模块102对向列车驶入方向；
每一个车站网络***用于形成一个子网状网，以管理设定数量的轨旁无线单元，每一个车站网络***包括第一交换机410以及与第一交换机410相连的网关服务器，第一交换机410通过光纤链路连接车站网络***所管理的轨旁无线单元，由于所有轨旁mesh节点都通过有线连接，因此每个轨旁mesh节点都是网络网关互联(NGI，Network GatewayInterconnect)节点，网关服务器是通信流进出网状网的唯一出入口，用来防止因多个NGI点没有一个网关而可能会产生的环形交换，为避免出现此种情况，可以每设定数量的(如30个)轨旁mesh节点组成一个子网状网，在网关服务器的控制下进行管理，每个子网状网配置两台网关服务器，包括主网关服务器421和从网关服务器422，从网关服务器422作为主网关服务器421的冗余备份，网关服务器与所管理的轨旁mesh节点共同连接到车站网络***的第一交换机410。
车载移动单元设置于列车上，车载移动单元包括车载mesh节点210、与车载mesh节点210相连的第二天线模块221和第二天线模块222、与车载mesh节点210相连的第三交换机230，第三交换机230可以为二层交换机，第二天线模块221和第二天线模块222为定向天线，例如可以为2x2MIMO扇区天线，均对向列车行驶前方，第三交换机230还可以连接IP摄像机、网络硬盘录像机、wifi装置等车载网络设备；
控制中心***包括移动控制器310、第二交换机320以及无线管理服务器330，其中，移动控制器310以及无线管理服务器330连接至第二交换机320，第二交换机320通过网线连接至各车站网络***的第一交换机410；
其中，移动控制器310用于当所述车载mesh节点通过所述两个第二天线模块中的其中一个第二天线模块与任一轨旁无线单元通信时，控制所述车载mesh节点通过另一个第二天线模块与所述列车行驶方向上所述任一轨旁无线单元前方的轨旁无线单元建立切换通信链路，以及当所述通信的通信链路和所述切换通信链路满足预设条件时，控制所述车载mesh节点将所述切换通信链路切换为工作通讯链路，并通过所述其中一个第二天线模块重新建立新的切换通信链路；
通过无线管理服务器330可对所有轨旁mesh节点的各项参数进行设置，显示轨旁mesh节点的连接、运行状态，包括发射功率、频率、信道、发送和接收到的数据包数量，VLAN的设置和划分，QoS的设置，组播、传输优先级、加密设置等；
例如，参见图3，当车载mesh节点210通过第二天线模块221与轨旁无线单元110采用通信链路1进行通信(即使用通信链路1进行车地之间的数据传输)时，移动控制器控制车载mesh节点210通过第二天线模块222与下一个轨旁无线单元120建立切换通信链路2，随着列车的向前行驶，通信链路1与切换通信链路2不断发生变化，当通信链路1的信号强度和带宽分别小于预设的信号强度阈值、预设的带宽阈值且切换通信链路2的信号强度和带宽大于预设的信号强度阈值、预设的带宽阈值时，移动控制器控制车载mesh节点将切换通信链路2切换为工作通讯链路，同时断开通过第二天线模块221与轨旁无线单元110建立的通信链路1，并通过第二天线模块221扫描前方的轨旁无线单元，查找下一个轨旁无线单元130，当检测到轨旁无线单元130的信号时，移动控制器控制车载mesh节点与轨旁无线单元130建立新的切换通信链路，通过上述方式可以保证切换过程的连续性，从结构上杜绝了因切换导致的断线，或带宽大幅度下降的可能性，实现了以低于24ms切换时间的零丢包切换，保证了移动过程中的带宽稳定性和连续性。
其中，移动控制器中可以预先存储车载移动单元连接轨旁无线节点的顺序信息(该顺序信息对应列车行驶方向上轨旁无线节点的排列顺序)，移动控制器可以根据该顺序信息控制车载移动单元连接轨旁固定网络***中的轨旁无线单元，另外，用户还可以通过移动控制器可以设置上述的信号强度阈值和带宽阈值，并且通过移动控制器可对进入网络内的所有移动节点进行认证，用来防止未被授权的移动节点进入网络中，例如，移动控制器中可以预存设备认证清单，包含车载mesh节点的身份信息。
本发明实施方式提供的车地无线通信***，可以保证切换过程的连续性，可以避免因切换导致的断线，提高列车在高速运行时车地之间通信的可靠性，进而可以提高地铁列车在高速运行时列车上无线网络的可靠性。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种车地无线通信***，其特征在于，包括轨旁固定网络***、车载移动单元以及控制中心***；
所述轨旁固定网络***包括多个轨旁无线单元，所述多个轨旁无线单元沿列车轨道线性排列，每一个所述轨旁无线单元包括轨旁mesh节点以及与轨旁mesh节点相连的第一天线模块；
所述车载移动单元设置于列车上，所述车载移动单元包括车载mesh节点以及与车载mesh节点相连的两个第二天线模块；
所述控制中心***包括移动控制器，所述移动控制器用于当所述车载mesh节点通过所述两个第二天线模块中的其中一个第二天线模块与任一轨旁无线单元通信时，控制所述车载mesh节点通过另一个第二天线模块与所述列车行驶方向上所述任一轨旁无线单元前方的轨旁无线单元建立切换通信链路，以及当所述通信的通信链路和所述切换通信链路满足预设条件时，控制所述车载mesh节点将所述切换通信链路切换为工作通讯链路，并通过所述其中一个第二天线模块重新建立新的切换通信链路。
2.根据权利要求1所述的车地无线通信***，其特征在于，所述第一天线模块为定向天线。
3.根据权利要求2所述的车地无线通信***，其特征在于，所述第一天线模块为2x2MIMO扇区天线。
4.根据权利要求1所述的车地无线通信***，其特征在于，所述第二天线模块为定向天线。
5.根据权利要求4所述的车地无线通信***，其特征在于，所述第二天线模块为2x2MIMO扇区天线。
6.根据权利要求1所述的车地无线通信***，其特征在于，所述移动控制器通过检测所述通信的通信链路的信号强度和带宽以及所述切换通信链路的信号强度和带宽判断所述通信的通信链路和所述切换通信链路是否满足所述预设条件。
7.根据权利要求1所述的车地无线通信***，其特征在于，所述车地无线通信***还包括与所述控制中心***相连的车站网络***，所述轨旁无线单元通过光纤链路连接所述车站网络***。
8.根据权利要求7所述的车地无线通信***，其特征在于，所述车站网络***包括第一交换机以及与所述第一交换机相连的网关服务器。
9.根据权利要求8所述的车地无线通信***，其特征在于，所述控制中心***还包括与所述移动控制器相连的第二交换机，所述第二交换机通过网线与所述第一交换机相连。
10.根据权利要求9所述的车地无线通信***，其特征在于，所述第一交换机为二层交换机，所述第二交换机为三层交换机。
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