CN105120533A - 列车无线网络覆盖系统 - Google Patents

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温宇驰
袁乾浩
刘晓建
王晓宇
覃国珍
马苗苗
寇强
胡博
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    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices
    • H04W88/10—Access point devices adapted for operation in multiple networks, e.g. multi-mode access points
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/3822—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving specially adapted for use in vehicles

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Abstract

本发明公开了一种列车无线网络覆盖系统。主要解决列车上网络信号差，通信质量低，上网速度慢的问题，其包括：地面网络(1)、客户端(2)和每个车厢的无线网络设备(3)；每个车厢的无线网络设备分别与地面网络和客户端双向无线连接，无线网络设备由天线、单车服务器、AP接入点依次双向连接组成，且单车服务器与天线构成一个多跳网络MESH节点，该节点通过无线传输实现与任一车厢的多跳网络MESH节点进行通信。本发明不仅成本低，布线方便，上网速度快，而且能保证用户在移动状态下的不间断通信，可用于在列车上的网络通信。

Description

列车无线网络覆盖系统
技术领域
本发明属于无线数据通信领域，特别涉及一种列车无线网络覆盖系统，可用于满足高速行驶列车上用户实时上网及车厢内视频传输的需求。
背景技术
动车作为国家基础公共设施的重要组成部分，是一种重要的交通工具。由于列车的高速行驶和列车内复杂的内部环境，需要一种有效的网络覆盖方式来解决列车网络信号差，信号不稳定，难以实时接入网的问题。
目前，在高速行驶的列车上乘客只能通过接入运营商网络的方式上网，不仅网络信号差，难以实时接入外网，且费用昂贵。当前存在的使用网桥进行无线组网和无线网络覆盖系统可实现串行组网，例如中国申请号为201420041717的专利申请文件公开了一种基于无线网桥实现的列车无线组网系统，这种系统包括：列车每节车厢前端、后端的屏蔽门外各设置一个无线网桥，记为前端无线网桥和后端无线网桥，每节车厢均设有与无线网桥有线连接的无线路由器；同节车厢中，后端无线网桥和前端无线网桥通过有线连接；相邻两节车厢中前一节车厢的后端无线网桥与后一节车厢的前端无线网桥无线通讯连接。其具有以下缺点：第一，靠车尾的车厢带宽越来越低，网速越来越慢；第二，使用网桥实现车厢无线连接，中间任意车厢设备出现故障，后面车厢无法上网；第三，每节车厢至少安装两个无线网桥，无线网桥与路由器有线相连，增加了无线网桥以及布线的成本。
此外，由铁路公司提出最新方案中指出：车头放置中心服务器，每节车厢再放置单车服务器；车厢间通信采用有线和无线两条通信链路，二者互为备份；无线链路通过无线网桥实现，车厢间通过无线网桥建立连接；列车每次进站只需对中心服务器进行内容更新，同时中心服务器负责对单车服务器进行管理和内容同步，更新可以通过有线链路也可以通过无线链路。铁道部提出的系统中车厢通过网桥逐节连接从车头出岛，除了具有中国申请号为201420041717的专利所具有的缺点外，还具有以下缺点：第一，整个列车只有中心服务器带有天线用于接收地面网络，列车外网接收完全依靠中心服务器，接收信号能力差，效率低；第二，只能通过中心服务器进行内容更新。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种列车无线网络覆盖系统，以解决列车上网络信号差，信号不稳定，难以实时接入外网，且费用昂贵的问题。
为实现上述目的，本发明包括地面网络1、客户端2和每个车厢的无线网络设备3，每个车厢的无线网络设备3分别与地面网络1和客户端5双向无线连接，其特征在于：
无线网络设备3由天线31、单车服务器32、AP接入点33依次双向连接组成，且单车服务器32与天线31构成一个多跳网络MESH节点，该节点通过无线传输实现与任一车厢的多跳网络MESH节点进行通信；
天线31采用由2.4G频段和5.8G频段组成的双频天线，2.4G频段用于连接外网，5.8G频段用于多跳网络MESH节点之间的通信。
上述系统，其特征在于：每节车厢中的AP接入点33设为四个，每个AP接入点可连接30个客户端33。
上述系统，其特征在于：地面网络1包括三大运营商网络，专用宽带网络、卫星通信网络和车站、车库的WIFI网络。
上述系统，其特征在于：每个车厢的无线网络设备3中的单车服务器32通过有线通信链路连接，该有线链路采用载波电力线或光纤。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1.本发明由于多跳网络MESH的使用，可形成多跳的、无中心的网状网络，服务器之间无需网桥串行连接，无需握手过程，不需要逐级访问，保证了靠近车尾的车厢的网络带宽不会因为远离车头而受损失。
2.本发明由于每节车厢为多跳网络MESH的一个独立节点，可实现一个多跳网络MESH节点与其他多个多跳网络MESH节点之间的通信，无需网桥连接及网桥布线，省去了网桥的成本和安装布线成本；
3.本发明由于每节车厢均配置双频天线，可独立连接外网，互不干扰，提高了接入外网的效率；
4.本发明由于通过多跳网络MESH实现每节车厢之间的网络互连，提高了网络的稳定性，当中间某节车厢设备出故障时，后面车厢可通过设定的算法协议寻找下一条最佳路径来相互通信，避免了后级车厢因为中间任意车厢设备出故障而不能上网的问题。
附图说明
图1是本发明无线网络覆盖系统的结构示意图；
图2为本发明无线网络覆盖系统在列车中的布置图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细描述。
参照图1，本发明包括地面网络1、客户端2和每个车厢设置的无线网络设备3，其中：
地面网络1，包含三大运营商网络，专用宽带网络和车站、车库WIFI网络，用于为列车提供外网；
无线网络设备3，包括天线31、单车服务器32、AP接入点33；单车服务器32分别与天线31和AP接入点33有线双向连接，天线31通过M2标准头的馈线连接于单车服务器的M2标准接口上，AP接入点33接在单车服务器32的以太网接口上。每节车厢的单车服务器32通过有线通信链路双向连接，该有线链路采用载波电力线或光纤。
所述天线31，采用但不限于5.8G频段和2.4G频段的双频天线，其中5.8G频段用于车厢之间进行无线多跳网络MESH的互连，每节车厢内的单车服务器3通过各自连接的双频天线2中的5.8G频段探测其他单车服务器3的WIFI网络，并接入信号最强的WIFI网络，成为多跳网络MESH的节点，实现网络覆盖、车厢与车厢、车厢与站点服务器之间资源的更新交互；2.4G频段用于连接地面网络，以接收三大运营商网络，进行实时上网。由于每节车厢上均安装有双频天线，所以每节车厢可以独立连接外网，互不干扰，可提高接入外网的效率。
所述单车服务器32，采用但不限于能够对移动、联通、电信三大运营商网卡实现汇聚的单车无线网络服务器，以增加带宽，提高接入互联网的速度，且单车服务器中还可储存网络数据，当客户端2请求相同数据时，可直接从单车服务器中调取数据，节约带宽，提高数据传输的速度。
天线31固定在每节车厢的顶部，单车服务器32安装在每节车厢的供电箱中；每节车厢中等间距的设置有4个AP接入点33，固定在车厢的行李架上。
本系统的工作原理如下：
参照图2所示，以列车中任意三节相连的车厢为例，三节车厢分别标记为第一节车厢1、第二节车厢2、第三节车厢3；车厢中服务器分别标记为单车服务器1a,单车服务器2a,单车服务器3a；车厢中乘客通过客户端，如手机，平板电脑等发出网络访问请求时，请求以WIFI形式传给车厢中的AP接入点，车厢中的AP接入点将接收到的请求信号通过有线传输给单车服务器；每个单车服务器之间可共享网络数据，若所有服务器中均不包含客户端所请求的数据，则需要访问外网；单车服务器通过双频天线的2.4G频段访问外网获得所请求的数据后，数据被传输至发送请求的客户端所在车厢的单车服务器中；该单车服务器通过有线连接的AP接入点将所需数据以WIFI形式传送给发送请求的客户端。
当列车进站停靠之后，各个单车服务器通过双频天线的5.8G频段与车站内的无线网络进行数据交换，获取实时网络数据，如新闻、天气等，单车服务器内的数据进行实时同步更新，方便乘客查看。
以上描述仅是本发明的一个具体实例，显然对于领域的专业技术人员来说，在了解了本发明的内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种列车无线网络覆盖系统，包括地面网络(1)、客户端(2)和每个车厢的无线网络设备(3)，每个车厢的无线网络设备(3)分别与地面网络(1)和客户端(5)双向无线连接，其特征在于：
无线网络设备(3)由天线(31)、单车服务器(32)、AP接入点(33)依次双向连接组成，且单车服务器(32)与天线(31)构成一个多跳网络MESH节点，该节点通过无线传输实现与任一车厢的多跳网络MESH节点进行通信；
天线(31)为由2.4G频段和5.8G频段组成的双频天线，2.4G频段用于连接外网，5.8G频段用于多跳网络MESH节点之间的通信。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：每节车厢中的AP接入点(33)设为四个，每个AP接入点可连接30个客户端(33)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：地面网络(1)包括三大运营商网络，专用宽带网络、卫星通信网络和车站、车库的WIFI网络。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：每个车厢的无线网络设备(3)中的单车服务器(32)通过有线通信链路连接，该有线链路采用载波电力线或光纤。
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