CN104580295A - 用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法及系统，其系统包括地面核心中继基站、地面网关汇聚基站、车载移动接入基站、配置备份服务器以及控制服务器。安装于高速列车的车载移动接入基站以无线方式连接地面网关汇聚基站，该地面网关汇聚基站通过RJ45网络接口连接Gpon光猫而与轨道交通光纤专网相连接，通过轨道交通光纤专网接入列车调度控制中心的配置备份服务器以及控制服务器，整个系统加电后所有设备自动互联，并通过网关汇聚基站连接到服务器进行地址分配及配置文件下载应用，通信方法参见说明书。本发明支持高于350Km/h移动速度下的无线组网应用，具有支持高于54Mbps的通信能力，可以有效的避免节点间漫游切换带来的协议握手时间及重新建立连接时间周期。

Description

用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法及系统

技术领域

本发明涉及高铁、动车组及轨道交通高速移动下宽带通信方法及组网系统，尤其是涉及一种用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法及系统。

背景技术

本案是在新一代移动通信技术网络基础上进行改进研发后应用到高速列车车地互联通信的系统方法及无线通信网络设备装置，传统的轨道交通及高铁车地通信系统采用GSM-R技术，虽然支持350Km/h以上的移动速度下通信，但其通信带宽仅有70Kbps以下，只能进行列车调度信令传输和低码流的音频通信功能，无法实现更高的车地宽带信息交换，本发明旨在通过新的宽带通信技术改进，采用OFDM调制编码方式，充分提高无线信道带宽使用效率，从而提高无线通信传输吞吐率，达到20Mpbs以上通信能力，是现有的车地列控通信系统能力的近300倍。

由于802.11协议设计中是面向连接的网络结构，两个节点之间建立通信链路需要经过较长时间的握手周期，因此一个节点从原来的连接的节点切换到新的节点上需要大概500ms至1秒的切换周期，因此针对高速移动的列车与地面基站间通讯就会导致通讯中端，导致话音、数据传输、视频等中断，所以不能适用到高速移动下的通讯组网，该发明通过研发面向无连接的的通信协议信令，实现同时维护多个相邻节点的通信传输通道方式，以分组报文交换方式实现单报文分片多通道传输技术，从而实现了从原有节点通讯切换到新节点的所带来的时间开销，因而可以同时通过多个节点进行传输通信，从而避免了切换带来的时间开销，因此在高速移动状态下能够进行连续、快速的进行车地间无线传输。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法（以下简称“本方法”），以解决以解决现有CBTC列控系统基于窄带通信技术GSM-R无法满足列车安全监控、视频通信等高带宽要求的问题。

本发明的另一目的在于提供一种用于高速列车移动状态下的宽带智能通信系统（以下简称“本系统”），以解决现有CBTC列控系统基于窄带通信技术GSM-R无法满足列车安全监控、视频通信等高带宽要求的问题。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法，包括：

于高速列车安装具有至少两个频段的无线通信模块的车载移动接入基站而将所需通信信息以无线方式发出并通过无线方式接收远程列车调度控制中心的通信信息；

于高速列车运行轨道的沿线设置用于接收来自车载移动接入基站无线信号且具有至少两个频段的无线通信模块的地面核心中继基站以及可与地面核心中继基站以无线方式互连且具有至少两个频段的无线通信模块的地面网关汇聚基站，利用地面网关汇聚基站的RJ45网络接口连接Gpon光猫而与轨道交通光纤专网相连接，进而接入远程列车调度控制中心的配置备份服务器、控制服务器、调度服务器，实现地面核心中继基站通过地面网关汇聚基站与远程列车调度控制中心的控制服务器通信，取得设备的配置文件并下载应用后正常启动软件运行程序；

利用设置于车载移动接入基站、地面核心中继基站、地面网关汇聚基站的RJ45网络接口接入IP摄像机、传感器和/或扩展模块来获取数据，而后通过无线链路回传到远程列车调度控制中心进行应用；

利用设置于车载移动接入基站、地面核心中继基站、地面网关汇聚基站的北斗定位模块获取到的信息回传到远程列车调度控制中心进行应用；

当高速列车行驶过程中，车载移动接入基站自动选择信号最佳的一个/多个地面核心中继基站/地面网关汇聚基站进行无线连接，实现车地之间的宽带无线通信，通过(嵌入式移动多媒体组网协议)无线通信协议更新地面基站的信息，从而选择最佳的回传节点，车载移动接入基站同时与多个地面基站保持链路邻居关系。

另外，本发明的第二方面提供一种用于高速列车移动状态下的宽带智能通信系统，其特征在于，包括：配置备份服务器、控制服务器、调度服务器、地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站，所述地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站均包括至少两个用于接入扩展模块的RJ45网络接口、至少两个频段的无线通信模块、两个天线收发器、北斗定位模块，其中，

安装于远程列车调度控制中心的配置备份服务器、控制服务器、调度服务器通过轨道交通光纤专网、Gpon光猫接于布置于高速列车行进轨道沿线的地面网关汇聚基站的RJ45网络接口；

地面核心中继基站，其被设置在高速列车行进的轨道沿线而作为中继点，以无线方式与安装在高速列车的车载移动接入基站和地面网关汇聚基站连接。

在本发明第一方面的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法中，较为理想的是，所述地面核心中继基站组成15级以上的无线传输链路，各地面核心中继基站的双无线模块结构实现每一个地面核心中继基站与其前面一个地面核心中继基站采用频率1进行通信，与其后一个地面核心中继基站采用频率2进行通信，实现每一个地面核心中继基站在与其前面一个地面核心中继基站进行通信的过程中同时与其后面一个地面核心中继基站进行通信。

在本发明第一方面的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法中，较为理想的是，车载移动接入基站、地面核心中继基站、地面网关汇聚基站在调制解码方式上采用OFDM调制解码方式，将一个载波切成16个子载波进行正交相位傅立叶变化后叠加传输。

在本发明第一方面的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法中，较为理想的是，该方法的网络终端设备通过POE供电，其中，网络终端设备包括IP摄像机、传感器以及其它接入RJ45网络接口的扩展模块。

在本发明第一方面的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法中，较为理想的是，所述频率1选择以下频率中的一种：

2.4Ghz、5.8 Ghz、900Mhz、700Mhz；

所述频率2选择以下频率中的一种且与频率1不同：

2.4Ghz、5.8 Ghz、900Mhz、700Mhz。

在本发明第二方面的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信系统中，较为理想的是，所述地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站的无线通信模块采用两个射频接口而分别插入无线射频模块。

在本发明第二方面的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信系统中，较为理想的是，所述地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站还设有WiFi模块。

在本发明第二方面的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信系统中，较为理想的是，所述地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站的天线接口设置有RF避雷器。

如本文所述，高带宽组网技术原理如下：

1. 通过双频率同时工作机制，报文在发送前可以选择频率1或频率2进行发送，在接收端进行报文重组，所以系统带宽是频率1带宽与频率2通信带宽之和。

2. 在调制编码方式上采用OFDM调制编码方式，将一个载波切成16个子载波进行正交相位傅立叶变化后叠加传输，同一频率内，同一时间段内的频率利用率提高了16倍，因此大大的增加了通信带宽能力。

3. 采用简单的握手协议，发送前进行发送请求Request报文，收到对方回应的Response反馈报文后可以进行发送，大大简化了通信握手协议，降低了信令维护带来的系统开销。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明支持高于350Km/h移动速度下的无线组网应用。

（2）本发明支持高于54Mbps的通信能力。

（3）本发明避免节点间漫游切换带来的协议握手时间及重新建立连接时间周期。

（4）本发明采用OFDM频分复用提高了无线信道的利用率，提高了吞吐量，是现有CBTC通信技术带宽的300倍。

（5）本发明多链路通道冗余，同时维护多条通信链路，系统通信链路稳定性提高2倍。

（6）本发明能够自动故障恢复链路，避免人为因素等造成的系统故障和稳定性，稳定性达到99%以上。

（7）本发明的自供电设计，避免工程电路造成的通信故障。

（8）本发明能够实现多频段无线通道同时工作，防止其中一个频段干扰或故障带来整个系统的通信故障。

（9）本发明具有远程自动配置功能，无需人工手动配置。

（10）本发明具有毫秒级路由变化速度（10ms以内）。

（11）本发明节约建设成本：由于地面核心中继基站可以通过相邻基站进行独立无线组网传输应用，而系统的网络拓扑变化更新算法在10毫秒内进行更新，因此在新建设的通信系统中可以节省光纤、铁塔基站建设成本超过50%以上。

本发明的第一方面的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法中，采用OFDM的调制编码方式，将载波分割成多个子载波叠加正交频分方式在同一个无线通道内进行传输，大大降低隧道、地下环境以及干扰率严重等场合下导致的多经及信号衰落影响，提高带宽利用率，实现大于54Mbps以上的通信能力，大大提高了CBTC（Communications-Based Train Control）现有的通信带宽。为高速移动的车地间提供高带宽的业务，实现高清视频、流媒体、高保真立体语音、列车多媒体系统、列车互联网无线宽带接入等多种业务。

 

附图说明

图1为地面网关汇聚基站接入远程列车调度控制中心示意图。

图2为地面核心中继站与地面网关汇聚基站连接示意图。

图3为车载移动接入基站与地面核心中继基站、地面汇聚网关基站连接示意图。

图4为地面核心中继基站间超过15跳中继传输能力及高宽带技术实现原理图。

图5为系统路由更新流程图。

图6为多路径链路备份通信协议流程。

图7为系统组网结构原理图。

图8为防雷电路设计图。

图9为以太网防雷电路图。

图10开关浪涌保护电路图。

图11为天线防雷电路图。

图12为现有线路自愈合组网设计图。

图13为轨道光纤专网故障自动愈合应用示意图。

图14为轨道光纤专网故障、部分设备故障自动愈合示意图。

图15为列车高速移动无线高清监控及制动预警发明应用图。

 

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法，包括：于高速列车安装具有两个频段的无线通信模块的车载移动接入基站而将所需通信信息以无线方式发出并通过无线方式接收远程列车调度控制中心的通信信息，高速列车的设置车载移动接入基站的同时配备天馈线、避雷器是必不可少的。

于高速列车运行轨道的沿线设置用于接收来自车载移动接入基站无线信号且具有两个频段的无线通信模块的地面核心中继基站以及可与地面核心中继基站以无线方式互连且具有两个频段的无线通信模块的地面网关汇聚基站，利用地面网关汇聚基站的RJ45网络接口连接Gpon光猫而与轨道交通光纤专网相连接，进而利用轨道交通光纤专网接入远程列车调度控制中心的配置备份服务器、控制服务器、调度服务器，实现地面核心中继基站通过地面网关汇聚基站与远程列车调度控制中心的控制服务器通信，取得设备的配置文件并下载应用后正常启动软件运行程序，需要说明的是，地面核心中继基站、地面网关汇聚基站、天馈线、避雷器是安装于轨道沿线的铁塔之上的，有效利用现有轨道沿线设备而减少大规模投入。

利用设置于车载移动接入基站、地面核心中继基站、地面网关汇聚基站的RJ45网络接口（等同于图1～3中的以太网接口）接入IP摄像机、传感器来获取数据（如无特别说明，全文中“/”的含义为“或”），而后通过无线链路回传到远程列车调度控制中心进行应用。利用RJ接口接入的外部设备包括但不限于IP摄像机、传感器，还可以设置更多的RJ45网络接口接入更多的扩展模块。

利用设置于车载移动接入基站、地面核心中继基站、地面网关汇聚基站的北斗定位模块获取到的信息回传到远程列车调度控制中心进行应用。

当高速列车行驶过程中，车载移动接入基站自动选择信号最佳的一个/多个地面核心中继基站/地面网关汇聚基站进行无线连接，实现车地之间的宽带无线通信，通过无线通信协议更新地面基站的信息，从而选择最佳的回传节点，车载移动接入基站同时与多个地面基站保持链路邻居关系。该方法所用到的无线通讯协议可以是802.11n的无线通讯协议，实现面向无连接的通信协议，每个节点同时与多个设备间保持邻居关系和节点信息沟通，从而每个节点可以同时通过多个节点进行报文传输，减少由于切换带来的协议周期以及握手周期开销，从而避免在高速状态下切换带来的业务中断，实现高速移动下稳定连续的无线通信。

本方法中，所有网络终端设备通过POE供电，其中，网络终端设备包括IP摄像机、传感器以及其它接入RJ45网络接口的扩展模块。所有设备通过POE网口进行供电，POE模块通过220V交流电进行供电的设计有利于提高所有设备工作的可靠性和稳定性。

本系统中，车载移动接入基站、地面核心中继基站、地面网关汇聚基站在调制解码方式上采用OFDM调制解码方式，将一个载波切成16个子载波进行正交相位傅立叶变化后叠加传输。这种将载波分隔成东哥子载波叠加正交频分方式在同一个无线通道内进行传输的设计，大大降低隧道、地下环境以及干扰率严重等场合下导致的多经及信号衰落影响，提高宽带利用率，实现大于54Mbps以上的通信能力，大大提高了CBTC（Communications-Based Train Control）现有的通信宽带。为高速移动的车地间提供高宽带的业务，实现高清视频、流媒体、高保真立体语音、列车多媒体系统、列车互联网无线宽带接入等多种业务。

本系统加电后所有设备自动互连，并通过地面网关汇聚基站进行地址分配以及配置文件下载应用。

参见图1～15，用于高速列车移动状态下的宽带智能通信系统，其包括：配置备份服务器1、控制服务器2、调度服务器3、地面网关汇聚基站4、地面核心中继基站5、车载移动接入基站6，所述地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站均包括至少两个用于接入扩展模块的RJ45网络接口（与图1-3中以太网接口代表同等含义）、两个频段的无线通信模块、两个天线收发器、备用充电电池、北斗定位模块，本系统中嵌入有无线通讯协议，诸如用802.11n的无线通讯协议。安装于远程列车调度控制中心的配置备份服务器、控制服务器、调度服务器通过轨道交通光纤专网、Gpon光猫接于布置于高速列车行进轨道沿线的地面网关汇聚基站的RJ45网络接口，地面核心中继基站，其被设置在高速列车行进的轨道沿线而作为中继点，以无线方式与安装在高速列车的车载移动接入基站和地面网关汇聚基站连接。

参见图4，所述地面核心中继基站组成15级以上的无线传输链路，各地面核心中继基站的双无线模块结构（具有两个频段的无线通信模块）实现每一个地面核心中继基站与其前面一个地面核心中继基站采用频率1进行通信，与其后一个地面核心中继基站采用频率2进行通信，实现每一个地面核心中继基站在与其前面一个地面核心中继基站进行通信的过程中同时与其后面一个地面核心中继基站进行通信。需要注意的是，所述频率1选择以下频率中的一种：

2.4Ghz、5.8 Ghz、900Mhz、700Mhz；

所述频率2选择以下频率中的一种且与频率1不同：

2.4Ghz、5.8 Ghz、900Mhz、700Mhz。

所述地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站的无线通信模块采用两个射频接口而分别插入无线射频模块。

所述地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站还设有WiFi模块。

所述地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站的天线接口设置有RF避雷器。

下面详细阐述本发明的实现过程：

1. 将地面网关汇聚基站与Gpon光猫连接接入轨道交通光纤专网，与远程服务器连接

参见图1，地面网关汇聚基站通过以太网接口1与Gpon光猫连接，接入轨道交通光纤专网实现与远程列车调度控制中心的控制服务器、配置备份服务器相连接。地面网关汇聚基站两个射频接口1、2分别插入无线射频模块（2.4G、5.8Ghz、900Mhz、700Mhz等）进行工作，北斗定位模块通过与RS232连接接入设备，另外两个以太网接口2、3分布连接IP摄像头、传感器等扩展应用IP模块。如果实现WiFi手机或者其他WiFi终端接入通过控制服务器打开WiFi模块功能，可以将WiFi模块接入到设备中。

2. 地面核心中继基站与地面网关汇聚基站自动互联

参见图2，地面核心中继站通过无线方式与地面网关汇聚基站进行自动互联，地面核心中继基站通过地面网关汇聚基站可以与远程控制中心的控制服务器进行通信，取得设备的配置文件并下载应用后正常启动软件运行程序，从而将其北斗模块（与北斗定位模块代表等同含义）采集到的信息，以太网口连接的摄像头视频数据，传感器采集的数据等通过无线链路回传汇聚到地面网关回传到远程控制中心进行应用。

3. 车载移动接入基站与地面基站（网关、中继）高速接入

参见图3，车载移动接入基站通过车载12V DC进行供电，通过射频接口连接车载天线，通过以太网接口连接车内的摄像机以及传感器设备，当列车行驶过程中车载移动基站将自动选择信号最好的一个或者多个地面核心中继基站或者地面汇聚网关基站进行无线互连，实现车地之间的宽带无线通信，通过专有协议快速更新地面基站的信息，从而选择最佳的回传节点，车载基站同时与多个地面基站保持链路邻居关系，选择最优进行传输机制。

4. 高速移动状态下组网技术实现：

传统的无线通信技术实现中，移动节点与是与其中一个基站建立连接关系，并通过信令维护彼此之间的通讯连接状况，一旦从一个基站切换到另外一个基站后，在高速移动过程中，移动点从原有的基站覆盖范围移动超过其覆盖范围，因此无法通知原有基站下线状态，此时原有基站判断移动终端可能故障或者信号中端，所以一直侦听移动终端的信号，以恢复链路，而原有应用层协议（语音、视频、数据传输应用）的服务器端也无法知道新的移动基站已经离开原有的基站覆盖范围，继续将原有的数据通过原有连接的基站进行发送给移动终端，而实际上移动终端已经离开了覆盖范围，这时就造成了应用业务的短期中断，直到移动基站与新的基站建立连接，高速服务器现有的终端已经通过新的基站进行连接，经历过这样的一个中断期间基本上所有的应用都被中断了，甚至需要重新分配IP地址，尤其在高速移动情况下，移动终端无法与新的基站快速的建立连接，即使在非常快的速度建立连接，也需要重新握手，分配地址，通知服务器，因此传统的无线通信无法在高速移动状态下进行高速移动传输应用。

该发明通过专有的通信协议信令（也可以选用现有的802.11S的无线通讯协议亦或是加以改进后的802.11S专有协议加以替代），打破了802.11协议维持链路关系的周期，不断的更新每个设备所能发现的其他设备，并与之保持沟通状态，当需要发送报文时候通过专有协议进行判断分析，选择最合适的一个设备进行传输，从而实现了面向无连接，快速的报文传输、中转发送能力，在对端收到报文后进行重组报文，丢失的报文进行重新发送，因此避免了保持与其中一个设备链路中断或超出覆盖范围后与其他设备建立连接所带来的业务中断。

5. 地面核心中继基站间超过15跳中继传输能力及高宽带技术实现原理

如图4中所示，地面核心中继基站可以在没有光纤及有线网络情况下组成15级以上的无线传输链路，由于每个基站采用双无线模块设计，在轨道交通的线性组网结构中，每一个基站与前面一个基站采用频率1（可以是不同频率，也可以是同频率不同信道）进行通信，与后面的一个基站采用频率2（可以是不同频率，也可以是同频率不同信道）进行通信，由此在与前面频率1进行通信的过程中同时可以与频率2连接的基站进行通信，整体的通信带宽是原有其他单频系统的2倍，由此可以实现核心链路超过80Mbps的载荷吞吐能力。由于频率1与频率2处于不同频点，因此相互之间没有干扰，极大的提高了中继级联能力。

对于本发明的系统组网结构原理可参见图7所示，前文对本发明的结构原理进行过阐述，在此不加以赘述。

对于本发明的系统应用组网参见图11，该系统发明是通过在高速列车以及轨道沿途的列控系统基站铁塔上安装一种高速列车移动状态下的宽带智能通信装置形成宽带通信网络，该系统发明只需要在现有的通信铁塔增加安装一套地面核心中继基站，每个基站带有两个无线射频模块分布工作在不同的频率，其中一个频率（5.8Ghz）用来相互中继组网实现高带宽的核心网络层，每个基站可以为相邻基站进行转发应用，最多实现15级以上的中继传输能力，因此轨道沿线不需要每个铁塔都需要接入光纤网络，如图示中只需要在远端15跳以内一个节点接入光节点网络即可，接入光节点的设备（地面汇聚基站）与地面核心中继基站具有相同的频段设置，同时也具备双频率模块，该地面汇聚基站通过自身100M/1000M RJ45以太网口连接到单口GPon光纤猫ONU与轨道交通光纤专网进行连接，所有的地面核心中继基站在加电后与周围的基站自动进行握手协议形成互联状态网络等待数据传输任务，在地面网关汇聚基站覆盖范围内的基站可以直接接入到网关基站，不在覆盖范围内的基站可以通过附近的相邻基站逐级中继接入到地面网关汇聚基站，所有基站通过光节点及轨道光纤专网连接到远程列车调度控制中心，通过与服务器的交互实现自动获取配置文件，及数据远程回传，同时在列车上安装车载移动接入基站，列车上的移动接入基站通过2.4Ghz频段与列车地核心基站及网关汇聚基站进行移动状态下无线互联，由次实现了全线路80%以上的全无线独立组网系统，列车调度控制中心通过该网络可以发起Voice Over IP语音通话业务，发起高清视频监控查询业务，以及列车调度控制系统的专有数据传输从而实现更高级的列车全面调度、监控、控制及状态追踪管理，将列车的黑盒子放置在遥远的网络云端，随时随地将列车行驶中的信息与地面控制中心保持同步。

本发明中以太网防雷电路、开关浪涌保护电路、天线防雷电路分别参见图8-10，其属于公知的现有技术，在此不加以赘述。

自动愈合链路系统稳定通信系统设计：

参见图12，在已经建设好的线路上在每个铁塔上安装地面网关汇聚基站，相邻的地面网关汇聚基站之间保持相互连接中继功能，每个地面网关汇聚基站都通过光节点连接到轨道交通专网与后台服务器相连接。假设轨道光纤网络遇到一段线路故障时（如图13所示），现有的列车调度控制系统将面临瘫痪，导致高速列车失去控制，从而造成重大的轨道交通事故，如果在现有的线路及铁塔上安装该系统发明的设备及系统后可以在毫秒恢复通信链路，实现轨道交通光纤网络的故障备份高带宽网络，大大的降低了列车控制系统的故障率，对与挽回灾难带来的经济及公众生命财产损失将起到巨大作用。

参见图13，当轨道光纤线路其中一段线路（光节点2至光节点6之间）光纤网络发生故障后，原有的列车控制系统CBTC将失去作用，这时高速移动列车将通过车载移动接入基站与地面核心网关汇聚基站及地面中继基站建立通信链路，通过多级中继后接入到没有故障的光纤节点后与远程列车调度控制中心服务器恢复通信。

参见图14，当轨道光纤线路其中一段线路（光节点2至光节点6之间）光纤网络发生故障后，此时其中一个或多个地面核心中继基站也发生了故障情况下，这种极限条件下我们设备仍然可以通过实时更新新的传输路径与远端或后端的节点建立通信链路，实现通信链路的稳定传输，因此通过在现有的线路上加装该发明系统将把列车控制系统的通信故障降到最低程度，实现大于99%以上的通信链路稳定性。

列车高速移动无线高清监控及制动预警发明应用

参见图15，通过在列车内部安装高清网络摄像头与车载移动接入基站通过RJ45网口连接，以及对现有的沿线监控点摄像头增加地面基站方式，可以使监控系统实现无线扩展应用。按照350Km/h的移动速度，列车最短制动的距离为5km，经过对现有视频监控系统增加该发明系统设备后可以实现在列车上通过该发明系统进行无线实时视频监控查询前方行驶路线情况，通过该系统北斗模块可以将列车当前所处的精确位置实时回传给远程列车调度控制中心进行智能指挥调度，同时通过该定位功能系统会自动的找到高速行驶列车前方有效4个制动范围内的线路视频监控画面，并且自动把该4个视频画面切换到高速列车主驾驶室，驾驶员通过对前方的线路状况实时观察实现安全驾驶，提前预知线路上的故障及意外情况，避免灾难及意外故障的发生，当驾驶员遇到紧急的意外路况后可以及时与远程调度指挥中心进行视频汇报，把前方线路视频监控画面切换到远程调度指挥中心，避免现在列车调度控制系统无法看到现场状况及列车内部进行指挥调度的带来的错误判断，大大增加列车行车安全性。

所有设备通过802.3af标准POE模块进行远程网线供电，减少在铁塔高处进行电源供给作业难度，降低维护难度以及避雷要求。每个天线接口增设有RF避雷器，所有设备电路采用防浪涌型过电保护设计。

全文略去对于公知技术的描述，以示简明。

Claims (9)

1.用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法，包括：

于高速列车安装具有至少两个频段的无线通信模块的车载移动接入基站而将所需通信信息以无线方式发出并通过无线方式接收远程列车调度控制中心的通信信息；

于高速列车运行轨道的沿线设置用于接收来自车载移动接入基站无线信号且具有至少两个频段的无线通信模块的地面核心中继基站以及可与地面核心中继基站以无线方式互连且具有至少两个频段的无线通信模块的地面网关汇聚基站，利用地面网关汇聚基站的RJ45网络接口连接Gpon光猫而与轨道交通光纤专网相连接，进而接入远程列车调度控制中心的配置备份服务器、控制服务器、调度服务器，实现地面核心中继基站通过地面网关汇聚基站与远程列车调度控制中心的控制服务器通信，取得设备的配置文件并下载应用后正常启动软件运行程序；

利用设置于车载移动接入基站、地面核心中继基站、地面网关汇聚基站的RJ45网络接口接入IP摄像机、传感器和/或扩展模块来获取数据，而后通过无线链路回传到远程列车调度控制中心进行应用；

利用设置于车载移动接入基站、地面核心中继基站、地面网关汇聚基站的北斗定位模块获取到的信息回传到远程列车调度控制中心进行应用。

2.根据权利要求1所述的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法，其特征在于，所述地面核心中继基站组成15级以上的无线传输链路，各地面核心中继基站的双无线模块结构实现每一个地面核心中继基站与其前面一个地面核心中继基站采用频率1进行通信，与其后一个地面核心中继基站采用频率2进行通信，实现每一个地面核心中继基站在与其前面一个地面核心中继基站进行通信的过程中同时与其后面一个地面核心中继基站进行通信。

3.根据权利要求1或2所述的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法，其特征在于，所生车载移动接入基站、地面核心中继基站、地面网关汇聚基站在调制解码方式上采用OFDM调制解码方式，将一个载波切成16个子载波进行正交相位傅立叶变化后叠加传输。

4.根据权利要求1所述的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法，其特征在于，该方法的网络终端设备通过POE供电，其中，网络终端设备包括IP摄像机、传感器以及接入RJ45网络接口的扩展模块。

5.根据权利要求2所述的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信方法，其特征在于，所述频率1选择以下频率中的一种：

2.4Ghz、5.8 Ghz、900Mhz、700Mhz；

所述频率2选择以下频率中的一种且与频率1不同：

2.4Ghz、5.8 Ghz、900Mhz、700Mhz。

6.用于高速列车移动状态下的宽带智能通信系统，其特征在于，包括：配置备份服务器、控制服务器、调度服务器、地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站，所述地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站均包括至少两个用于接入扩展模块的RJ45网络接口、至少两个频段的无线通信模块、两个天线收发器、北斗定位模块，其中，

安装于远程列车调度控制中心的配置备份服务器、控制服务器、调度服务器通过轨道交通光纤专网、Gpon光猫接于布置于高速列车行进轨道沿线的地面网关汇聚基站的RJ45网络接口；

地面核心中继基站，其被设置在高速列车行进的轨道沿线而作为中继点，以无线方式与安装在高速列车的车载移动接入基站和地面网关汇聚基站连接。

7.根据权利要求6所述的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信系统，其特征在于，所述地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站的无线通信模块采用两个射频接口而分别插入无线射频模块。

8.根据权利要求6所述的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信系统，其特征在于，所述地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站还设有WiFi模块。

9.根据权利要求6所述的用于高速列车移动状态下的宽带智能通信系统，其特征在于，所述地面网关汇聚基站、地面核心中继基站、车载移动接入基站的天线接口设置有RF避雷器。