BR102015028106A2 - dispositivo de comunicação para veículo ferroviário, veículo ferroviário equipado com dito dispositivo - Google Patents

Abstract

1/1 resumo “dispositivo de comunicação para veículo ferroviário, veículo ferroviário equipado com dito dispositivo” este dispositivo de comunicação (5) compreende um estágio de comunicação sem fio (30), para comunicar-se com um sinalizador (15) em pelo menos um canal de comunicação de uma faixa espectral subdividida em diversos canais predeterminados. ele também inclui um estágio de proteção (35) conectado a uma antena de proteção (40), a antena de proteção (40) sendo capaz de capturar ondas de rádio propagando-se em pelo menos um carro (27) de dito veículo ferroviário (10), o estágio de proteção (35) sendo capaz de detectar a frequência das ondas capturadas pela antena de proteção e, se dita frequência pertencer a dito canal de comunicação, gerar sinais de interferência com o canal de comunicação, a antena de proteção (40) também sendo capaz, por ditos sinais de interferência, de irradiar ondas de interferência de rádio em dito carro (27).

Description

“DISPOSITIVO DE COMUNICAÇÃO PARA VEÍCULO FERROVIÁRIO, VEÍCULO FERROVIÁRIO EQUIPADO COM DITO DISPOSITIVO” [0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de comunicação para um veículo ferroviário, do tipo compreendendo um estágio de comunicação sem fio, para comunicar-se com um sinalizador em pelo menos um canal de comunicação de uma faixa espectral subdividida em diversos canais predeterminados.

[0002] A invenção aplica-se ao campo de seguridade ferroviária e, mais particularmente mas não exclusivamente, a seguridade do transporte metropolitano.

[0003] Tradicionalmente, os veículos ferroviários são equipados com um estágio de comunicação para comunicar-se com sinalizadores posicionados ao longo da via férrea.

[0004] Tais sinalizadores, por exemplo, permitem monitoramento em tempo-real de tráfego ferroviário.

[0005] Além disso, tais sinalizadores, por exemplo, tornam possível transportar conteúdo multimídia, em particular correntes de vigilância de vídeo particular, ou conteúdo de multimídia para passageiros do veículo ferroviário.

[0006] A comunicação entre os sinalizadores e o estágio de comunicação geralmente tem ondas eletromagnéticas para seu meio, em particular ondas cuja frequência é na banda de 2400 MHz-2489,5 MHz ou além de 5 GHz, em particular as bandas de 5250 MHz-5350 MHz e 5470 MHz-5725 MHz. Tais faixas de frequência não são geralmente atribuídas exclusivamente a e são, por exemplo, livremente usadas por dispositivos móveis para o público geral, tais como telefones móveis, tabletes ou computadores laptop.

[0007] A presença de um grande número de tais dispositivos móveis a bordo de um carro de um veículo ferroviário, em particular próximo do estágio de comunicação, por exemplo, durante as horas de pico, pode atrapalhar ou mesmo interromper a comunicação entre o estágio de comunicação e os sinalizadores. Condições de viagem segura são de modo que se comunicação a bordo - terra for rompida, o veículo ferroviário precisa parar.

[0008] Assim, o rompimento por terminais de viajantes da comunicação a bordo -terra resulta, em particular, em uma interrupção temporária na viagem do veículo ferroviário, o que reduz a qualidade do serviço oferecido aos usuários.

[0009] Tal rompimento também deteriora a qualidade da corrente de dados de multimídia para o veículo ferroviário ou mesmo provoca a interrupção de tal corrente.

[0010] Um objetivo da invenção é propor um dispositivo de comunicação tornando possível obter melhor confiabilidade e melhor disponibilidade de uma comunicação a bordo - terra, e particular para dispositivos de comunicação ferroviários operando na banda de frequência de 5250 MHz a 5350 MHz, bem como na banda de frequência de 5470 MHz a 5725 MHz.

[0011] As condições de uso para estas duas bandas de frequência são definidas, na Europa, pela norma ETSI EN 301.893 (por exemplo, em sua versão atual, contendo referência V 1.7.2 publicada em Julho de 2014) e, em outras partes do mundo, por normas similares.

[0012] Para esse fim, a invenção refere-se a um dispositivo de comunicação para um veículo ferroviário do acima mencionado tipo, caracterizado pelo fato de que inclui ainda um estágio de proteção conectado a uma antena de proteção, a antena de proteção sendo capaz de capturar ondas de rádio propagando-se em pelo menos um carro de dito veículo ferroviário, o estágio de proteção sendo capaz de detectar a frequência das ondas capturadas pela antena de proteção e, se dita frequência pertencer a pelo menos um canal de comunicação, gerar sinais interferindo com o ou cada canal de comunicação e aplicá-los à antena de proteção, a antena de proteção também sendo capaz, a partir de ditos sinais de interferência, irradiar ondas de interferência de rádio em dito carro.

[0013] Dispositivos de terceiros, como anteriormente descritos, não são mais capazes de ocupar os canais em que o estágio de proteção emite sinais.

[0014] De acordo com formas de realização específicas, a invenção tem um ou mais dos seguintes detalhes, considerados sozinhos ou de acordo com quaisquer combinações tecnicamente possíveis: [0015] - as características do ou de cada canal são definidas pela norma ETSI EN 301893 e/ou norma IEEE 802.11, preferivelmente norma IEEE 802.11 A, ainda mais preferivelmente em sua versão referenciada 1999, revisada em junho de 2003;

[0016] - o dispositivo de comunicação é configurado para comunicar-se com os sinafizadores de comunicação, de acordo com o protocolo de comunicação cujas características são definidas por uma das normas IEEE 822.11, preferivelmente norma IEEE 802.11a;

[0017] - os sinais de interferência são sinais de radar, por exemplo, sinais de radar como descritos na norma ETSI EN 301893;

[0018] - o estágio de proteção é conectado ao estágio de comunicação para enviar informação relativa aos sinais de interferência gerados;

[0019] - o estágio de proteção é capaz de determinar o endereço MAC do dispositivo tendo emitido as ondas capturadas e dito estágio de proteção sendo capaz de gerar sinais de interferência se dito endereço MAC for diferente de um endereço MAC predeterminado, preferivelmente diferente de um endereço MAC associado com o estágio de comunicação;

[0020] - o estágio de proteção e a antena de proteção são adaptados de modo que as ondas de interferência irradiadas pela antena de proteção tenham uma maior potência ou igual a -62 dBm no carro;

[0021] - o estágio de proteção e a antena de proteção são protegidos de modo que as ondas de interferência irradiadas pela antena de proteção tenham uma potência menor do que ou igual a -70 dBm em uma antena de comunicação do estágio de comunicação.

[0022] A invenção também se refere a um veículo ferroviário, caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de comunicação, como definido acima.

[0023] O veículo ferroviário pode compreender o seguinte detalhe: [0024] - a antena de proteção é capaz de irradiar para pelo menos um dos carros do veículo ferroviário que são situados próximo da instalação do estágio de comunicação do dispositivo de comunicação a bordo do veículo ferroviário.

[0025] A invenção será melhor entendida empregando-se a seguinte descrição, provida unicamente como um exemplo e feita com referência aos desenhos anexos, em que: [0026] - a figura 1 é um diagrama de um veículo ferroviário compreendendo uma modalidade exemplo de um dispositivo de comunicação de acordo com a presente invenção;

[0027] - a figura 2 é uma ilustração diagramática de um estágio de proteção do dispositivo de comunicação da figura 1;

[0028] - a figura 3 é um espectro diagramaticamente mostrando a potência irradiada em certos canais da faixa espectral, quando o estágio de proteção do dispositivo de comunicação da figura 1 está inativo;

[0029] - a figura 4 é um espectro similar ao espectro da figura 3, dado quando o estágio de proteção está ativo.

[0030] O dispositivo de comunicação sem fio 5, ilustrado pela figura 1, é posicionado a bordo de um veículo ferroviário 10. O dispositivo de comunicação 5 é capaz de comunicar-se sem contato com sinalizadores 15, posicionados ao longo de uma estrada de ferro 17 para deslocamento do veículo de estrada de ferro 10. A comunicação entre o dispositivo de comunicação 5 e os sinalizadores 15 é feita aereamente através das antenas de sinalizador 25.

[0031] Os sinalizadores 15 são capazes de prover o veículo ferroviário 10 com instruções relativas ao deslocamento do veículo ferroviário 10 sobre a estrada de ferro 17, por exemplo, sinalizando informações.

[0032] Além disso, os sinalizadores 15 são capazes de transportar conteúdo multimídia entre o dispositivo de comunicação 5 e uma unidade de computador no local de operação. Em particular, os sinalizadores 15 são capazes de transportar correntes de vigilância de vídeo entre o veículo ferroviário 10 e a unidade de computador no local de operação, ou conteúdo de multimídia para passageiros do veículo ferroviário 10.

[0033] Os sinalizadores de comunicação 15 são capazes de comunicarem-se com o dispositivo de comunicação 5 em uma predeterminada faixa espectral, também chamada “faixa de comunicação”. Preferivelmente, a faixa de comunicação é subdividida em uma pluralidade de canais predeterminados, os sinalizadores 15 e o dispositivo de comunicação 5 sendo capazes de comunicarem-se entre si em uma frequência de comunicação pertencente a pelo menos um de ditos canais, também chamados “canal de comunicação”.

[0034] Preferivelmente, a faixa de comunicação é uma banda de radiofrequência. A faixa de comunicação é, por exemplo, escolhida do grupo consistindo de: banda de 5250 MHz a 5350 MHz e da banda de 5470 MHz a 5725 MHz. As condições de uso para tais bandas são definidas pela norma ETSI EN 301893.

[0035] A subdivisão da faixa de comunicação em canais é preferivelmente definida pela norma ETSI EN 301893 e norma IEEE 802.11a, norma ETSI EN 301893, definindo a frequência central de cada canal e norma IEEE 802.11a, definindo a largura de cada canal. Nas bandas 5250 MHz-5350 MHz e 5470 MHz-5725 MHz, os canais têm uma largura espectral de 20 MHz. Os sinais de dados trocados entre o dispositivo de comunicação 5 e os sinalizadores de comunicação 15 ocupam todos de pelo menos um canal da faixa de comunicação, um canal tendo uma largura estendida de 20 MHz.

[0036] Preferivelmente, o dispositivo de comunicação 5 e os sinalizadores de comunicação 15 são adequados para comunicação de acordo com um protocolo de comunicação, cujas características são definidas por uma das normas IEEE 802.11, preferivelmente norma IEEE 802.11a, ainda mais preferivelmente em sua versão referenciada 1999, revisada em junho de 2003.

[0037] O veículo ferroviário 10 inclui carros 27 para receber passageiros. Alguns dos passageiros dos carros 27 utilizam dispositivos de comunicação móveis 28, capazes de operar na mesma banda de frequência que o dispositivo de comunicação 5.

[0038] O dispositivo de comunicação 5 inclui um estágio de comunicação 30. O dispositivo de comunicação 5 também inclui meios de proteção 32 compreendendo um estágio de proteção 35 e uma antena de proteção 40.

[0039] O estágio de proteção 35 é conectado ao estágio de comunicação 30. O estágio de proteção 35 é ainda eletricamente conectado à antena de proteção 40.

[0040] O estágio de proteção 30 inclui um módulo transceptor 50 e uma antena de comunicação 55.

[0041] O módulo transceptor 50 é capaz de comunicar-se com os sinalizadores 15 via a antena de comunicação 55, por livre propagação entre a antena de comunicação 50 e as antenas de sinalizador 25. Em particular, o módulo transceptor 50 é capaz de comunicar-se com os sinalizadores 15 via sinais cujo espectro é compreendido em um canal de comunicação domo definido acima.

[0042] Alternativamente, os sinalizadores 15 não têm antena e é cada um associado com pelo menos um guia de ondas posicionado próximo da estrada de ferro 17. O módulo transceptor 50 é então capaz de comunicar-se com os sinalizadores 15 via a antena de comunicação 55 por acoplamento eletromagnético entre a antena de comunicação 55 e cada guia de onda.

[0043] O estágio de comunicação 30 é capaz de enviar a informação de estágio de proteção 35, relativa ao canal de comunicação predeterminado, que é usada para a comunicação do módulo transceptor 50 com os sinalizadores 15.

[0044] Alternativamente, cada sinalizador 15 define uma célula associada com um canal de comunicação predeterminado, duas sucessivas células sendo associadas com diferentes canais de comunicação. O estágio de comunicação 30 é então capaz de comunicar-se com os sinalizadores 15 em cada um dos canais de comunicação correspondentes. Assim, o veículo ferroviário 10 progride ao longo da estrada de ferro 17, o estágio de comunicação 30 sucessivamente comunica-se com cada sinalizador 15 no correspondente canal de comunicação. O estágio de comunicação 30 então envia, ao estágio de proteção 35, em tempo-real, informação relativa ao canal de comunicação usado no momento atual, para comunicação do estágio de comunicação 30 com os sinalizadores 15.

[0045] Além disso, o estágio de comunicação 30 é capaz de enviar ao estágio de proteção 35 informação relativa ao endereço MAC do módulo transceptor 50.

[0046] A antena de proteção 40 é posicionada em um carro de extremidade 60 do veículo ferroviário 10.

[0047] A antena de proteção 40 é, por exemplo, um cabo axial cuja blindagem foi alterada, para permitir que o cabo irradie parte dos sinais elétricos supridos nele na forma de ondas de rádio em modo de transmissão e permita que o cabo transforme parte das ondas capturadas em sinais elétricos no modo de recepção.

[0048] A antena 40 é preferivelmente capaz de irradiar sinais principalmente para os carros de extremidade 50 do veículo ferroviário situados próximo do ponto de instalação do dispositivo de comunicação 5, a bordo do veículo ferroviário 10.

[0049] A antena de proteção 40 é também capaz de capturar ondas elétricas que se propagam no carro da extremidade 60 e enviar, para o estágio de proteção 35, um sinal elétrico correspondendo às ondas capturadas, também chamado “sinal capturado”.

[0050] Como ilustrado na figura 2, o estágio de proteção 35 inclui um acoplador transceptor 62, conectado por uma conexão elétrica não-irradiante 64 à antena de proteção 40.

[0051] O estágio de proteção 35 inclui, a jusante do acoplador 62, operando em modo de recepção, um módulo de recepção 66, capaz de receber o sinal capturado vindo da antena de proteção 40.

[0052] O estágio de proteção 35 inclui um módulo de detecção 68, a jusante do módulo de recepção 66, capaz de detectar a frequência do sinal recebido.

[0053] O estágio de proteção 35 inclui um módulo de identificação 70, a jusante do módulo de detecção 68, capaz de detectar o endereço MAC associado com um sinal recebido, cuja frequência é situada na banda de comunicação do dispositivo de comunicação 5.

[0054] O estágio de proteção 35 inclui um módulo de interferência 72, conectado ao acoplador operando em modo de transmissão. O módulo de interferência 72 é capaz de gerar um sinal de radar, também chamado “sinal de interferência”, cuja frequência corresponde ao canal de comunicação atualmente usado pelo estágio de comunicação 30. Dentro do significado do presente pedido, “sinal de interferência” refere-se a um sinal de rádio para aplicações em radar, como descrito nas normas governando a alocação de recursos sem fio da banda de comunicação considerada. Tais sinais de radar são, por exemplo, sinais de radar para aplicações militares. Por exemplo, na Europa, tais sinais de radar são descritos na norma ETSI EN 301893. Em particular, o estágio de proteção 35 é capaz de enviar um sina! de interferência tendo um espectro compreendido no canal de comunicação.

[0055] O módulo de interferência 72 é conectado ao módulo de detecção 68 e ao módulo de identificação 70 para receber a frequência do sinal recebido e o endereço MAC, respectivamente.

[0056] O módulo de interferência 72 é ainda conectado ao estágio de comunicação 30 para receber o endereço MAC do módulo transceptor 50 e informação relativa ao canal de comunicação atual.

[0057] Preferivelmente, o módulo de interferência 72 é capaz de gerar o sinal de interferência se a frequência do sinal capturado pertencer ao canal de comunicação e se o endereço MAC, do dispositivo que emitiu a onda correspondendo a dito sinal de captura, for diferente do endereço MAC do módulo transceptor 50.

[0058] Alternativamente, o módulo de interferência 72 é capaz de gerar o sinal de interferência somente se a frequência do sinal capturado pertencer ao canal de comunicação.

[0059] Em ainda outra alternativa, o módulo de interferência 72 é capaz de gerar o sinal de interferência durante um período de tempo precedendo o uso do canal de comunicação pelo dispositivo de comunicação 5.

[0060] Além disso, o acoplador 62 é capaz de aplicar o sinal de interferência, via o link não-irradiante 64, na antena de proteção 40, a antena de proteção 40 então sendo capaz de irradiar parte do sinal de interferência no carro de extremidade 60.

[0061] Preferivelmente, os meios de proteção 32 são adaptados de modo que as ondas correspondendo ao sinal de interferência, e que são irradiadas pela antena de proteção 40, tenham uma potência maior do que ou igual a -62 dBm dentro do carro 60.

[0062] Além disso, os meios de proteção 32 são adequados para as ondas, correspondendo ao sinal de interferência e aquelas que são irradiadas pela antena de proteção 40, terem uma força menor do que ou igual a -70 dBm, na antena de comunicação 55 do estágio de comunicação 30.

[0063] O dispositivo de comunicação 5, cuja operação é ilustrada pelas figuras 3 e 4, trabalha em pelo menos uma faixa entre as faixas de frequência de 5250 MHz -5350 MHz e 5470 MHz - 5725 MHz. Estas faixas são subdivididas em uma pluralidade de canais predeterminados, de acordo com a norma ETSI EN 301893 e norma IEEE 802.11a, norma ETSI EN 301893 definindo a frequência central de cada canal e norma IEEE 802.11a definindo a largura de cada canal. De acordo com a norma IEEE 802.11 a, os canais têm uma largura de 20 MHz.

[0064] O estágio de comunicação 30 é capaz de enviar e receber sinais em um predeterminado canal de comunicação B3, escolhido dentre os canais na banda de 5470 MHz - 5725 MHz. Nestas figuras, os sinais trocados entre o estágio de comunicação 30 e os sinalizadores 15 são mostrados por linhas verticais na faixa de frequência.

[0065] De acordo com a norma IEEE 802.11a, os dispositivos móveis 28 transmitem em uma pluralidade de canais, por exemplo, um primeiro canal B1, um segundo canal B2 e o canal de comunicação B3. Nestas figuras, os sinais enviados e/ou recebidos pelos dispositivos móveis 28 são mostrados por linhas horizontais na faixa de frequência.

[0066] Durante operação, durante a progressão do veículo ferroviário 10 na estrada de ferro 17, o estágio de comunicação 30 comunica-se com os sucessivos sinalizadores 15.

[0067] Se a antena de proteção 40 capturar uma onda elétrica, o sinal elétrico capturado, correspondendo a dita onda elétrica, é transportado para o estágio de proteção 35.

[0068] O estágio de proteção 35 detecta a frequência do sinal capturado. O estágio de proteção 35 também detecta o endereço MAC do dispositivo eletrônico que enviou a correspondente onda para o sinal capturado.

[0069] Se a frequência detectada pertencer ao canal de comunicação B3 e se o endereço MAC capturado for diferente do endereço MAC do módulo transceptor 50, o estágio de proteção 35 gera um sinal de interferência de radar, como definido acima, e cujo espectro é compreendido no canal de comunicação B3.

[0070] O sinal de interferência é em seguida transportado para a antena de proteção 40. A antena de proteção 40 então irradia pelo menos parte do sinal de interferência no carro de extremidade 60.

[0071] No recebimento do sinal de interferência, os dispositivos móveis 28 cessam de transmitir no canal de comunicação B3, de acordo com a norma ETSI EN 301893. Além disso, de acordo com dita norma ETSI EN 301893, os dispositivos móveis 28 não podem mais utilizar o canal de comunicação B3, durante meia-hora a partir do tempo de recepção do sinal de interferência.

[0072] Consequentemente, a fim de transmitir, os dispositivos móveis 28, localizados nos carros de extremidade 60, podem utilizar qualquer canal da faixa de comunicação, exceto o canal de comunicação B3.

[0073] A potência do sinal de interferência, na antena de comunicação 55, sendo menor do que ou igual a -70 dBm, de acordo com a norma ETSI EN 301893, o estágio de comunicação 30 não é interrompido pelo sinal de interferência.

[0074] Consequentemente, o canal de comunicação B3 é somente ocupado pelos dados trocados entre o estágio de comunicação 30 e os sinalizadores 15.

[0075] Vantajosamente, alternativamente, o estágio de proteção 35 é também capaz de enviar informação relativa ao sinal de interferência para o estágio de comunicação 30.

[0076] Nesse caso, quando a antena de comunicação 55 recebe um sinal de radar, cujo espectro é compreendido na banda de comunicação B3, o módulo transceptor 50 utiliza informação recebida do estágio de proteção 35, para determinar se dito sinal de interferência foi gerado pelo estágio de proteção 35. Se o sinal de radar capturado tiver sido gerado pelo estágio de proteção 35, então o estágio de comunicação 30 ignora dito sinal de radar e continua a comunicar-se com os sinalizadores 15 na banda de comunicação B3.

Claims (10)

1. Dispositivo de comunicação (5) para um veículo ferroviário (10), do tipo compreendendo um estágio de comunicação sem fio (30), para comunicação com um sinalizador (15) em pelo menos um canal de comunicação (B3) de uma faixa espectral subdividida em diversos canais predeterminados (B1, B2, B3), dito dispositivo de comunicação sem fio (5) sendo caracterizado pelo fato de que também inclui um estágio de proteção (35) conectado a uma antena de proteção (40), a antena de proteção (40) capturando ondas de rádio propagando-se em pelo menos um carro (27, 60) de dito veículo ferroviário (10), o estágio de proteção (35) detectando a frequência das ondas capturadas pela antena de proteção e, se dita frequência pertencer a pelo menos um canal de comunicação (B3), gerando sinais de interferência no ou em cada canal de comunicação (B3) e aplicando-os na antena de proteção, a antena de proteção (40) irradiando, dos ditos sinais de interferência, ondas de rádio interferência em dito carro (27, 60).

2. Dispositivo (5) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as características do ou de cada canal (B1, B2, B3) são definidas pela norma ETSI EN 301893 e/ou uma norma das normas IEEE 802.11.

3. Dispositivo de comunicação sem fio (5) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que é configurado para se comunicar com sinalizadores de comunicação (15), de acordo com um protocolo de comunicação, cujas características são definidas por uma norma das normas IEEE 822.11.

4. Dispositivo (5) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os sinais de interferência são sinais de radar, por exemplo, sinais de radar de acordo com a norma TSI EN 301893.

5. Dispositivo (5) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o estágio de proteção (35) é conectado ao estágio de comunicação (30) para enviar informação relativa aos sinais de interferência gerados.

6. Dispositivo (5) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o estágio de proteção (35) determina o endereço MAC do dispositivo (28) tendo emitido ondas capturadas, e em que dito estágio de proteção (35) gera sinais de interferência quando dito endereço MAC é diferente de um endereço MAC predeterminado.

7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o estágio de proteção (35) e a antena de proteção (40) são adaptados de modo que as ondas de interferência irradiadas pela antena de proteção (40) tenham uma potência maior do que ou igual a -62 dBm no carro (60).

8. Dispositivo (5) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o estágio de proteção (35) e a antena de proteção (40) são protegidos de modo que as ondas de interferência, irradiadas pela antena de proteção (40), tenham uma potência menor do que ou igual a -70 dBm em uma antena de comunicação (55) do estágio de comunicação (30).

9. Veículo ferroviário (10), caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de comunicação (5) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

10. Veículo ferroviário (10) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a antena de proteção (40) é capaz de irradiar para pelo menos um dos carros (60) do veículo ferroviário (10), que estão situados próximos da instalação do estágio de comunicação (30) do dispositivo de comunicação (5), a bordo do veículo ferroviário (10).