
目前城市轨道交通pis系统主要采用基于wlan的无线局域网技术、基于lte的4g技术和基于dvb-t的移动电视技术来承载车地通信业务。
wlan技术,主要采用ieee802.11g/n/ac标准,采用2.4ghz和5ghz这两个ism频段。wlan技术具有可移动接入、频率免费、技术成熟、设备低廉和易于部署等优点;随着wlan新技术、新标准的推出,wlan在传输带宽、覆盖距离、切换时间等方面得到了极大的改善,在满足城市轨道交通pis系统车地无线数据双向传输方面已不是问题。但是,wlan没有考虑高速移动环境的需要,当列车速度超过160km/h时,其移动性则明显不足。
lte技术,主要分为频分双工(frequencydivisionduplexing,fdd)和时分双工(timedivisionduplexing,tdd)两种方式。其中td-let是我国自主知识产权的lte制式。lte技术具有移动性强(支持移动速率高达400km/h)、抗干PA视讯扰能力强(专用频段1785-1805mhz)、终端掉线率低(单小区覆盖距离达1.2km以上,减少切换次数)、维护简单(区间有源设备少)等优点。但是,lte在有限的频率资源内传输带宽方面具有局限性;其系统无线频段需要专门申请;设备成本相对较贵。
dvb-t移动电视技术,又叫做地面数字电视广播(dvb-t,digitalvideobroadcasting-terrestrial),是欧洲通用的地面数字电视标准。基于dvb-t的移动电视系统仅仅实现了控制中心到列车的单向数据传输,只能实现pis系统资讯节目的下传,而无法实现车载视频上传控制中心的功能和车载无线设备的网络管理功能,无法满足轨道交通运营管理要求,因此在本课题中不做深入分析。
本发明采用wlan技术,提供一种实用性的车地无线移动漫游通信系统,实现行驶中的列车与地面控制中心的无线宽带通信,使得综合监控系统的一些功能在车地间得以实现,比如车厢内视频监控、图像的实时上传(属于cctv系统,)多媒体pis车载信息实时下传,行驶中的车辆、旅客状态信息传输。
本发明采用如下技术方案:提供的是基于ieee802.11n标准的名为车地无线移动漫游通信系统,该系统针对轨道交通运行环境进行了专门优化,可以达到稳定100mbps以上车地无线通信,并且具有环路避免、”0”丢包机制,保证流媒体业务传输。
系统结构:车地无线移动漫游通信系统由控制中心(附图图3中的标注3)、轨旁接入网(轨旁固定设备附图图3中的标注2)、车载系统(列车局域网附图图3中的标注1)三部分组成。
控制中心:模拟控制中心设在pis通信机房内,它由网络管理系统、无线控制器(ac)、模拟PA视讯服务器、中心交换机等组成,完成对沿线轨旁ap工作状态的实时监控、参数设置、移动切换、故障报警、故障信息记录、故障信息查询。
轨旁接入网:轨旁接入网主要由轨旁光纤、轨旁ap箱、定向天线、光交收发模块等设备组成,轨旁接入网通过光纤和中心交换机连接到控制中心,为所有轨旁、控制中心终端设备及沿线ap提供接入服务。所有轨旁ap通过光纤级联接入到控制中心交换机。
车载通信单元:主要由车载无线ap、车载天线和射频馈线和车载交换机组成,实现列车与轨旁数据接入网双向无线通信。
本发明的积极进步效果在于:本发明采取两支天线与基站端进行通信并识别前后基站,并进行过网切换,实现数据流畅,为列车运行过程中,提供实时数据判决。
控制中心:机房控制中心由一台控制器、交换机、网管服务器、pis服务器组成,通过光纤与轨旁地面无线ap相连。机房安装一台电脑,网管服务器安装有系统网管软件,用于管理系统设备。地面的pis信息可通过中心交换机接无线系统,并通过地面有线网络传送到轨旁无线ap,轨旁无线ap将接收到的pis信号转换成无线信号,并发送到轨道区间。车载无线单元接收轨道区间的无线信号,并通过车载局域网传送给车载pis系统处理。
车载cctv系统将采集到的视频图像通过车载局域网传送到车载无线单元,车载无线单元通过车载天线通过无线信号发送到轨道区间,轨旁无线ap接收到该信号后,通过地面有线网络传到控制中心。
轨旁接入网:无线系统的无线ap部署在轨道旁,对轨道上移动的列车提供连续的信号接入点,单套轨旁ap由1台无线个交换机、光纤收发器。轨旁无线ap采用无线射频单元和天线分离式设计,接收发送天线双向覆盖。
车载通信单元:车载通信单元含有1套车载无线ap,每套车载无线台车载无线个poe设备,两个天线单元。车载无线ap天线分别安装在车尾和车头的司机室。
切换原理:无线车载切换采用异频切换方式,所有ap采用的信道全部错开,避免产生干扰,天线采用定向天线;车载终端的两个天线位于分别位于车头和车尾,车头车尾的天线都会根据信号强度和轨旁基站顺序连接轨旁的基站,其中一条链路为主链路,一条链路为备份链路;此时,原来的主链路会变为备份链路,原来的备份链路成为主链路;这样延续下去,整个列车全程都是一主一备,不会丢包。
本发明涉及一种车地无线移动漫游通信系统,包括控制中心、轨旁接入网、车载通信单元。控制中心控制整个系统的进程;列车上安装有车载通信单元(标注1),车载通信单元与轨旁基站AP(标注2)相连,控制中心(标注3)通过光纤连接到轨旁基站AP,轨旁基站AP与车载无线AP通信,车载无线AP把车上收集到的图像和数据传回控制中心。本发明采取两支天线与轨旁基站AP端进行通信并识别前后基站,并进行过网切换,实现数据流畅传输。
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