CN107872778A - 一种基于lte技术的全ip铁路stp系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于LTE技术的全IP铁路STP系统，包括通过信息传送系统连接的车载主机和车站主机，其特征在于：所述的信息传送系统包括CPE、基站、EPC和DSC服务器，其中，CPE使用透传模式，通过以太网接口与车载主机连接，通过LTE网络和基站连接，基站通过以太网接口依次连接到EPC、DSC服务器和车站主机。本发明使用LTE网络替换GSMR网络,全系统IP化，车载主机与车站主机之间的安全链路建立过程简化成两段，增强了系统可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及无线调车机车信号系统领域，具体是一种基于LTE技术的全IP铁路STP系统。
背景技术
无线调车机车信号系统(Shunting Train Protection，简称STP系统，是在电气集中或计算机联锁车站采用无线通信方式，将车站的调车联锁信号传送到调车机车，并在司机室内反映车列前方运行条件的信号显示；利用对无线调车机车信号和车站基本信息的加工处理，通过调车机车既有的列车运行监控记录装置实现对调车作业安全防护的监控；它是保证调车机车作业安全的控制系统。其中的无线通信方式，过去采用GSM-R等窄带技术，现在LTE宽带无线通信技术成为了后续发展的趋势。
现有的STP系统框架如图1所示，包括车载主机、车站主机和信息传送系统，其中信息传送系统包括RTM、DSC和GSM-R网络。
车载主机：安装在机车上的STP车载控制器。为实现对调车机车作业安全控制,用来接收车站主机传送的无线调车机车信号、调车作业通知单及有关信息,并进行相应的加工处理后,与既有的列车运行监控记录装置交换显示和控制信息的车载设备。
车站主机：安装在地面控制中心的STP后台服务器。是完成对车站联锁信息的采集、加工、处理,并向调车机车传送无线调车机车信号和有关信息的地面设备。
RTM：安装在机车上，与车载主机通信，将车载主机信号转成无线信号的协转控制模块。负责：
1) 与车载主机建立握手关系；
2) 与DSC安全链路的保持维护；
3) 将车载主机422信号，转换成无线信号。
DSC：安装在地面控制中心，与车站主机通信，负责：
1) 与车站主机的握手消息交互；
2) 车站主机的负荷分担、冗余备份；
3) 与RTM安全链路的保持维护。
接口说明：
车载接口：该接口，是车载主机与RTM之间的接口，目前为RS422协议，RSS422/485接口。
地面接口：该接口，是车站主机与DSC之间的接口，目前为TCP/IP协议,以太网接口。
RTM与DSC之间接口：该接口，目前采用GSM-R无线网络承载，上层应用使用TCP/IP协议
该系统工作流程如图2所示，车载主机与车站主机之间的安全链路建立过程，被分成三段：
1) 车载主机向RTM发送“握手请求”，建立安全连接。
2) 车站主机往DSC发送“握手请求”，将自己的16位地址告知DSC。
3) RTM与DSC安全连接建立成功，车载主机往车站主机发送数据。其中，一是GSMR网络的附着、更新、去附着等由GSM-R网络实现，二RTM与DSC安全链路之间TCP链路建立，采用TCP Client/Server方式。
4) 当车载主机往车站主机发送数据后，DSC建立车载主机与车站主机的关系，车站主机可以往车载主机发送广播数据。
现有技术存在的问题和缺点：
1、车载RTM与DSC之间无线协议，采用GSM-R无线移动网络，存在传输速率低，频率利用率低，技术老化面临被替代等问题，目前不能传输高带宽数据业务，如站场的视频监控、监控检测等数据，不能满足未来的铁路站场信息化的业务需求；
2、原有的车载主机与车站主机之间的安全链路建立过程被分成三段，流程复杂。各段的安全链路建立与其他段之间存在先后顺序，如DSC与地面之间、GSM-R的无线链路需首先建立，然后是RTM与DSC之间建立安全链路，最后车载主机与RTM之间的安全链路握手消息才能成功。整个过程分段的好处是各段链路可独立控制，如果某一段链路断开，恢复时延相对较小，对其他链路也不产生影响，但各段的安全链路建立过程交互复杂、开发维护的工作量较大，同时系统扩展性不强。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种基于LTE技术的全IP铁路STP系统，使用LTE网络替换GSMR网络, 全系统IP化，车载主机与车站主机之间的安全链路建立过程简化成两段，增强了系统可靠性。
本发明包括通过信息传送系统连接的车载主机和车站主机，所述的信息传送系统包括CPE（无线终端接入设备）、基站、EPC（4G核心网络）和DSC服务器，其中，CPE使用透传模式，通过以太网接口与车载主机连接，通过LTE网络和基站连接，基站通过以太网接口依次连接到EPC、DSC服务器和车站主机。
进一步改进，所述的车载主机、CPE、LTE 基站、EPC、DSC和车站主机均支持TCP/IP协议，有线通信通过以太网传输，无线通信通过LTE传输。
RTM与DSC之间，使用LTE网络替换原有的GSM-R网络，RTM使用LTE CPE替代，使用透传模式。车载主机和CPE的422接口也改成以太网，CPE及LTE网络只做透传功能，这样原来车载主机到RTM再到DSC再到车站主机的三段接口协议，转变成车载主机到DSC再到车站主机的两段接口协议。
本发明有益效果在于：
1. 采用LTE无线网络代替原有的GSM-R无线承载网络，提高了频率使用率，后续扩展性较强。采用LTE替换了GSM-R无线承载，符合技术发展趋势，具有较大扩展性。LTE安全性、可靠性、Qos控制等方面比原有GSM-R更有优势；
2. RTM与DSC之间的信令流程重构，将原来的安全链路建立的三段缩减成两段，在尽量较少的改动STP原有的框架及系统前提下，利用现有的LTE成熟产品或技术，将RTM改造成一个透传设备，降低了终端侧的实现难度。
附图说明
图1为现有的STP系统框架图。
图2为现有的STP系统工作流程图。
图3为本发明提供的STP系统。
图4为本发明提供的STP系统的全IP实现方案。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明提供的STP系统如图3所示，本发明的全IP实现方案如图4所示，该STP系统包括通过信息传送系统连接的车载主机和车站主机，所述的信息传送系统包括CPE（无线终端接入设备）、基站、EPC（4G核心网络）和DSC服务器，其中，CPE使用透传模式，通过以太网接口与车载主机连接，通过LTE网络和基站连接，基站通过以太网接口依次连接到EPC、DSC服务器和车站主机。
进一步改进，所述的车载主机、CPE、LTE 基站、EPC、DSC和车站主机均支持TCP/IP协议，有线通信通过以太网传输，无线通信通过LTE传输。
RTM与DSC之间，使用LTE网络替换原有的GSM-R网络，RTM使用LTE CPE替代，使用透传模式。车载主机和CPE的422接口也改成以太网，CPE及LTE网络只做透传功能，这样原来车载主机到RTM再到DSC再到车站主机的三段接口协议，转变成车载主机到DSC再到车站主机的两段接口协议。
随着GSM-R的产品生命周期越来越短，铁路调车场的STP平面调车应用面临着迫切的升级改造压力，而LTE技术是作为GSM的替代技术已经开始在铁路站场、编组站等场景应用。本发明结合1.8G LTE-TDD技术在铁路调车场的实际应用，对原有的窄带STP系统进行全IP化改造，使STP调车业务安全可靠性更高、调车数据端到端时延更小、后期扩展性更强、业务接入更灵活、网络结构和设备部署更清晰，是最理想的STP长期解决方案。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于LTE技术的全IP铁路STP系统，包括通过信息传送系统连接的车载主机和车站主机，其特征在于：所述的信息传送系统包括CPE、基站、EPC和DSC服务器，其中，CPE使用透传模式，通过以太网接口与车载主机连接，通过LTE网络和基站连接，基站通过以太网接口依次连接到EPC、DSC服务器和车站主机。
2.根据权利要求1所述的基于LTE技术的全IP铁路STP系统，其特征在于：所述的车载主机、CPE、LTE 基站、EPC、DSC和车站主机均支持TCP/IP协议，有线通信通过以太网传输，无线通信通过LTE传输。
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