CN108289313A - 一种兼容wlan和lte的车载无线设计方法 - Google Patents

一种兼容wlan和lte的车载无线设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种兼容WLAN和LTE的车载无线设计方法，该方法轨旁WLAN的无线覆盖和LTE的无线覆盖进行重叠，重叠覆盖的区域为L；在距离重叠覆盖区域边缘固定位置范围内，安装应答器；列车运行到距离重叠覆盖区域边缘固定位置范围时，VOBC根据应答器编号确认开始触发轮询，VOBC通过SNMP协议轮询获取WLAN和LTE的信号强度信息，通过对信号强度的比较和阈值判断，进行WLAN与LTE相互切换，将数据从车载AP端口或TAU端口发出，实现同一时刻唯一数据的输出。该方法解决了在某条轨道交通线路信号系统存在两种车地通信制式情况下的车地无线通信兼容问题，使车载通信设备既可以利用WLAN，也可以利用LTE进行车地无线通信。

Description

一种兼容WLAN和LTE的车载无线设计方法
技术领域
本发明涉及列车无线安装技术领域，具体涉及一种兼容WLAN和LTE的车载无线设计方法。
背景技术
中国城市轨道交通发展数十年，信号系统技术日渐成熟，早期很多的城市轨道交通的信号系统采用2.4G的WLAN进行车地无线通信，一般情况下，二期或延伸线需要采用与一期采用同样的通信制式，如一期采用的2.4G的WLAN，则二期或延伸线需要继续采用同样的2.4G的WLAN，但2.4G的WLAN存在易受干扰等问题，随着民用WLAN的推广，2.4G的WLAN的相互干扰频繁出现，导致了全国多起因此原因的列车紧急制动。LTE技术对于WLAN而言，它的技术特点更适合轨道交通信号系统车地通信的使用场景。新建线路、改造线路和延伸线路都会优选LTE进行车地无线通信，那么面临了延伸线路的一期WLAN与二期或延伸线LTE兼容的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种兼容WLAN和LTE的车载无线设计方法。该方法解决了在某条轨道交通线路信号系统存在两种车地通信制式(如一期WLAN，二期LTE)情况下的车地无线通信兼容问题，使车载通信设备既可以利用WLAN，也可以利用LTE进行车地无线通信。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种兼容WLAN和LTE的车载无线设计方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：车载设备同时安装车载无线接入点(AP)和列车接入单元(TAU)，车载AP和TAU分别与信号系统中的车载设备控制器VOBC连接，车载设备控制器VOBC和地面区域控制器ZC通信；
步骤二：轨旁WLAN的无线覆盖和LTE的无线覆盖进行重叠，重叠覆盖的区域为L，L的长度要保证列车能够实现网络的平滑切换；在距离重叠覆盖区域边缘固定位置范围内，安装应答器；列车运行到距离重叠覆盖区域边缘固定位置范围时，VOBC根据应答器编号确认开始触发轮询，触发开始轮询的位置即为应答器所在位置，VOBC通过SNMP协议轮询获取WLAN和LTE的信号强度信息，通过对信号强度的比较和阈值判断，进行WLAN与LTE相互切换，将数据从车载AP端口或TAU端口发出，实现同一时刻唯一数据的输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一般情况下，线路的二期工程或延伸线都会采用与一期一致的车地通信技术，这样才可以做到一期与二期或延伸线相互兼容，但一期与二期延伸线的时间间隔较远，一期的车地通信技术会存在诸如易受干扰等问题。本发明方法能实现一期采用WLAN技术与二期或延伸线采用LTE技术的车地无线通信兼容使用，克服了现有情况中二期或延伸线需要采用与一期采用同样的通信制式，如一期采用的2.4G的WLAN，则延伸线需要继续采用同样的2.4G的WLAN。
本发明通过对于以下关键内容的分析，可以保证一期采用WLAN技术与二期或延伸线采用LTE技术车地通信的兼容性效果更好。
1、WLAN和LTE轨旁设备重叠布置的计算方法；
2、VOBC开始轮询的方式，包括了轮询的触发条件和范围；
3、WLAN和LTE切换时机和条件。
附图说明
图1是本发明兼容WLAN和LTE的车载无线设计方法的原理图。
具体实施方式
术语解释
WLAN：Wireless Local AreaNetworks无线局域网
无线局域网利用射频的技术，使用电磁波，取代旧式双绞铜线所构成的局域网络，在空中进行通信连接，信号系统中可利用WLAN进行车与地面的无线通信。
LTE：Long Term Evolution长期演进系统
LTE与WLAN同为一种无线通信技术，信号系统中可利用LTE进行车与地面的无线通信。
TAU：Train Access Unit列车接入单元
LTE的终端设备，在信号系统中，安装在列车上。
VOBC：Vehicle on board Control车载设备控制器
信号系统中的列车控制设备，VOBC周期的与地面设备通信。
ZC：Zone Controller区域控制器
信号系统中的地面控制设备，ZC周期的与VOBC通信。
AP：Access Point无线接入点
无线局域网中的无线接入设备，利用AP实现在空中进行通信连接。
RRU：Radio Remote Unit射频拉远单元
LTE的无线接入设备之一，利用RRU实现在空中进行通信连接。
SNMP:Simple Network Management Protocol简单网络管理协议
本发明中，使用此协议对AP和TAU的参数进行轮询。
应答器：在信号系统中，通过应答器实现在固定位置的车与地面的通信。而采用WLAN和LTE可以实现连续的车与地面通信。
下面结合实施例及附图进一步解释本发明，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。
本发明兼容WLAN和LTE的车载无线设计方法(简称方法，参见图1)，该方法包括以下步骤：
步骤一：车载设备同时安装车载无线接入点(AP)和列车接入单元(TAU)，车载AP和TAU分别与信号系统中的车载设备控制器VOBC连接，信号系统车和地面通信，主要指的是车载设备控制器VOBC和地面ZC通信；
步骤二：轨旁WLAN的无线覆盖和LTE的无线覆盖进行重叠，重叠覆盖的区域为L，L的长度要保证列车能够实现网络的平滑切换；在距离重叠覆盖区域边缘固定位置范围内，安装应答器；列车运行到距离重叠覆盖区域边缘固定位置范围时，VOBC根据应答器编号确认开始触发轮询，触发开始轮询的位置即为应答器所在位置，VOBC通过SNMP协议轮询获取WLAN和LTE的信号强度信息，通过对信号强度的比较和阈值判断，进行WLAN与LTE相互切换，将数据从车载AP端口或TAU端口发出，实现同一时刻唯一数据的输出。
轮询判断条件：VOBC根据固定位置通过SNMP协议进行WLAN和LTE信号强度的轮询，固定位置范围在重叠覆盖区域外的0米至500米之内，此范围在实施中进行确认；在车地连续通信时，触发开始轮询的位置在VOBC的程序或者配置数据中设置实现，在车地通信依靠应答器进行车地非连续通信时，触发开始轮询的位置即是某一个应答器的位置，VOBC根据应答器编号可以确认应答器唯一的信息触发信号强度值的轮询。
WLAN切换LTE条件一：为确认WLAN链路的稳定性，VOBC对WLAN的信号强度信息轮询需进行N1个周期(N1≥1)，周期为n毫秒，当后一次的信号强度值小于前一次或者多次，作为WLAN切换成LTE的条件之一；
WLAN切换LTE条件二：为确认LTE链路的稳定性，VOBC对LTE的信号强度信息轮询需要进行N2个周期(N2≥1)，周期为m毫秒；当后一次的信号强度值大于前一次或者多次，作为WLAN切换成LTE的条件之一。
阈值的设定：为保证切换时，信号强度满足系统的可用性，设定WLAN切换的最低阈值X，LTE切换的最低阈值Y，由于自然环境对信号强度的影响较大，所以阈值的选取在实验后确定。
当同时满足条件一和条件二，且满足WLAN切换的最低阈值X、LTE切换的最低阈值Y，触发VOBC的切换行为，将WLAN切换为LTE，数据由AP端转换为TAU端口发出；
LTE切换为WLAN与上述过程相同，具体是：
LTE切换为WLAN条件一：为确认LTE链路的稳定性，VOBC对LTE的信号强度信息轮询需进行N2个周期，N2≥1，周期为m毫秒，当后一次的信号强度值小于前一次或者多次，作为LTE切换成WLAN的条件之一；
LTE切换为WLAN条件二：为确认WLAN链路的稳定性，VOBC对WLAN的信号强度信息轮询需要进行N1个周期，N1≥1，周期为n毫秒；当后一次的信号强度值大于前一次或者多次，作为LTE切换成WLAN的条件之一；
阈值的设定：为保证切换时，信号强度满足系统的可用性，由实验确定出WLAN切换的最低阈值X和LTE切换的最低阈值Y；
当同时满足条件一和条件二，且满足WLAN切换的最低阈值X、LTE切换的最低阈值Y，触发VOBC的切换行为，将LTE切换为WLAN，数据由TAU端转换为AP端口发出。
WLAN和LTE重叠覆盖区域L的最小值计算方式如下：
假设列车以V速度进入WLAN和LTE重叠区域，
VOBC对WLAN和对应的信号强度进行轮询的周期是n毫秒，次数为N1；LTE从无网络覆盖区域到有网络覆盖区域，再到接入完成的时间为h毫秒，VOBC对LTE和对应的信号强度进行轮询的周期是m毫秒，次数为N2。
若VOBC同时对WLAN和LTE进行轮询，那么比较n×N1和m×N2的数值大小，取结果最大值为时间T1。
那么WLAN和LTE重叠覆盖区域L＝V×(T1+h)
若VOBC分别对WLAN和LTE进行轮询，间隔时间为t毫秒，比较n×N1和m×N2数值，取结果最大值为时间T1。
那么WLAN和LTE重叠区域L＝V×(T1+h+t)。
本发明中，对于WLAN和LTE的兼容主要是采用WLAN和LTE无线设备，通过应用的逻辑判断实现兼容。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.一种兼容WLAN和LTE的车载无线设计方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：车载设备同时安装车载无线接入点(AP)和列车接入单元(TAU)，车载AP和TAU分别与信号系统中的车载设备控制器VOBC连接，车载设备控制器VOBC和地面区域控制器ZC通信；
步骤二：轨旁WLAN的无线覆盖和LTE的无线覆盖进行重叠，重叠覆盖的区域为L，L的长度要保证列车能够实现网络的平滑切换；在距离重叠覆盖区域边缘固定位置范围内，安装应答器；列车运行到距离重叠覆盖区域边缘固定位置范围时，VOBC根据应答器编号确认开始触发轮询，触发开始轮询的位置即为应答器所在位置，VOBC通过SNMP协议轮询获取WLAN和LTE的信号强度信息，通过对信号强度的比较和阈值判断，进行WLAN与LTE相互切换，将数据从车载AP端口或TAU端口发出，实现同一时刻唯一数据的输出。
2.根据权利要求1所述的兼容WLAN和LTE的车载无线设计方法，其特征在于所述固定位置范围为在重叠覆盖区域边缘外的0米至500米之内。
3.根据权利要求1所述的兼容WLAN和LTE的车载无线设计方法，其特征在于，
WLAN切换LTE条件一：为确认WLAN链路的稳定性，VOBC对WLAN的信号强度信息轮询需进行N1个周期，N1≥1，周期为n毫秒，当后一次的信号强度值小于前一次或者多次，作为WLAN切换成LTE的条件之一；
WLAN切换LTE条件二：为确认LTE链路的稳定性，VOBC对LTE的信号强度信息轮询需要进行N2个周期，N2≥1，周期为m毫秒；当后一次的信号强度值大于前一次或者多次，作为WLAN切换成LTE的条件之一；
阈值的设定：为保证切换时，信号强度满足系统的可用性，由实验确定出WLAN切换的最低阈值X和LTE切换的最低阈值Y；
当同时满足条件一和条件二，且满足WLAN切换的最低阈值X、LTE切换的最低阈值Y，触发VOBC的切换行为，将WLAN切换为LTE，数据由AP端转换为TAU端口发出。
4.根据权利要求1所述的兼容WLAN和LTE的车载无线设计方法，其特征在于，
重叠覆盖区域L的最小值计算方式如下：
假设列车以V速度进入WLAN和LTE重叠覆盖区域，
VOBC对WLAN和对应的信号强度进行轮询的周期是n毫秒，次数为N1；LTE从无网络覆盖区域到有网络覆盖区域，再到接入完成的时间为h毫秒，VOBC对LTE和对应的信号强度进行轮询的周期是m毫秒，次数为N2；
若VOBC同时对WLAN和LTE进行轮询，那么比较n×N1和m×N2的数值大小，取结果最大值为时间T1；
那么WLAN和LTE重叠覆盖区域L＝V×(T1+h)，
若VOBC分别对WLAN和LTE进行轮询，间隔时间为t毫秒，比较n×N1和m×N2数值，取结果最大值为时间T1；
那么WLAN和LTE重叠区域L＝V×(T1+h+t)。
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