[發明專利]一種兼容WLAN和LTE-M兩種無線信號的軌道組網系統

有效

• 申請號: 201710111414.5
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106817705B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 王勝軍;尚愛民;王如彬;王志輝;白龍剛;郭明明;梁效雄;魏騰飛
• 申請（專利權）人: 通號電纜集團有限公司
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W36/14
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

本發明公開了一種兼容WLAN和LTE?M兩種無線信號的軌道組網系統，通過在鐵路沿線對每個中繼雙頻波導傳輸機構中的雙頻漏泄波導管單元、WLAN信號源裝置、LTE?M信號源裝置、合路器和匹配負載進行合理的設計組網，實現了WLAN和LTE?M兩種制式的無線信號兼容傳輸，解決了WLAN技術向LTE?M技術過渡跨度太大，很多列車還沒有安裝LTE?M信號接收模塊的難題，實現雙通信系統的互聯互通；通過LTE?M無線信號的覆蓋傳輸，克服了現用于軌道交通CBTC無線通信系統以WLAN制式進行組網所存在的運行速度受限、覆蓋距離短且切換頻繁、無線干擾嚴重、不適合綜合承載的弊端。

技術領域

本發明涉及軌道交通無線通信技術領域，尤其涉及一種兼容WLAN和?LTE-M兩種無線信號的軌道組網系統。

背景技術

基于通信的列車控制技術（CBTC）是一種在列車運行控制系統中使用的技術，通過車地之間周期傳遞列車位置和移動授權等信息來實現對列車的控制功能。

目前的列車控制技術（CBTC）主要采用IEEE802.11標準進行無線傳輸，使用頻點開放、標準公開的WLAN技術進行車地無線組網；通過長期的工程應用實踐證明，其可用性、可靠性、安全性能夠基本滿足當前城市軌道交通運營的需求，但這種技術存在一些局限性，主要表現在：1.運行速度受限，WLAN無線網絡不是為高速設計的，在高速移動中，無線傳輸受到的多普勒效應、多徑效應等影響會加劇，導致實際傳輸速率下降，目前城市軌道交通運行速度最高在80-120km/h，仿真研究表明，如果運行速度超過120km/h，就會導致誤碼率急劇增加；2.覆蓋距離短且切換頻繁，WLAN設備的最大發射功率為100mW，一個AP的覆蓋距離約為200m左右，另外列車運營時處于高速移動狀態，車載無線單元在軌旁AP間快速移動，車載無線設備會頻繁發生漫游切換，切換中斷會引起數據丟包；3.無線干擾嚴重，?WLAN網絡多工作在2.4GHz公共頻段，為開放頻段，多數民用無線設備均工作在這一頻段，信道有限，使用者眾多，隨著互聯網寬帶技術普及、用戶激增，干擾源日益復雜，嚴重影響軌道交通安全運營；4.不適合綜合承載，隨著通信技術的發展，車地無線網絡不僅可以承載信號系統的簡單數據信息，而且向著同時可承載視頻、多媒體等多項業務的方向發展，現有WLAN技術如果同時傳輸CBTC、列車狀態監測、車廂內視頻監控和乘客信息系統的信息時，無法按照優先級調度。

?LTE-M（長期演進）是基于OFDMA/MIMO（正交頻分復用多址接入/多入多出）技術，依據由3GPP（第三代合作伙伴計劃）組織制定的全球通用標準；作為一種先進的無線通信技術，LTE-M技術在設計時就考慮了滿足高吞吐率的需求，在20MHz帶寬組網的情況下，峰值速率下行可達100Mbit/s，上行可達50Mbit/s，采用了OFDM（正交頻分復用）、MIMO（多輸入多輸出）、HARQ（混合自動重傳請求）等先進技術，有效提高數據速率、頻譜效率和抗干擾性，提供綜合業務承載的優先級調度和高速移動性支持，并通過抗干擾技術和安全機制，保證無線數據業務的安全可靠傳輸；CBTC無線通信系統中采用?LTE-M技術進行組網解決了以往采用WLAN進行組網所存在的弊端，深受運營商好評，越來越多的應用在軌道交通建設當中。

目前，國內外既有的軌道交通CBTC無線通信系統軌道沿線無線信號多采用單頻漏泄波導管單元的方式進行覆蓋，其設計只考慮了WLAN制式組網方式，工作頻率限定在2.4GHz～2.5GHz，僅能實現WLAN信號傳輸，不能實現工作頻率為1785MHz~1805MHz的?LTE-M信號傳輸；LTE-M是針對城市軌道交通綜合業務承載需求的TD-?LTE系統，它在保證基于通信的列車控制系統（CBTC）車地信息傳輸基礎上，可同時傳輸視頻監控（IMS）、乘客信息系統（PIS）、列車運行狀態監測、集群調度業務等信息，未來國內一些大中型城市將陸續采用LTE-M技術實現城市軌道交通綜合業務承載，在很長一段時期內，WLAN和?LTE-M兩種技術將處于過渡期，因此兩種組網方式在一定時期內將處于并存狀態，如何實現兩種制式的無線信號兼容組網迫在眉睫。

發明內容