CN109699022A - 一种cbtc数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种CBTC数据传输方法，应用于IR‑Flex组网中，该方法包括：该IR‑Flex组网中核心网存在备份核心网；每个BBU存在备份的BBU，每个RRU存在备份的RRU，每个RRU同其备份RRU通过小区合并方式合并为一个小区覆盖区域；其中，BBU以S1‑Flex方式接入核心网，RRU以IR‑Flex方式接入BBU；在备份的两个BBU中选择一个BBU作为主用BBU；任一终端与核心网进行CBTC数据传输时，通过该终端接入的RRU，以及主用BBU进行CBTC数据传输。该方案能够在不浪费频谱资源的情况下，保证轨道交通信号系统数据的可靠传输。

Description

一种CBTC数据传输方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于通信的列车自动控制系统(Communication Based Train Control System，CBTC)数据传输方法。

背景技术

无线电技术飞速发展后，人类开始孜孜不倦地开始研发一种基于无线通信的列车自动控制系统。实现移动闭塞，减少列车运行间隔，进而在不增加硬件投资的前提下，提高系统运能。研究人员期望这种系统能够减少铁路轨旁信号线缆的铺设，并同时期望减少线缆的日常维护工作(实际引入轨旁通信设备，带来相应的轨旁维护工作量)以降低列车实行自动控制的成本。

LTE技术已经广泛应用于城市轨道交通领域，并成为传输CBTC业务的主要车地通信手段。

移动闭塞技术是通过车载设备和轨旁设备不间断的双向通信来实现。列车不间断向控制中心传输其标识、位置、方向和速度等信息，控制中心可以根据列车实时的速度和位置动态计算列车的最大制动距离。列车的长度加上这一最大制动距离并在列车后方加上一定的防护距离，便组成了一个与列车同步移动的虚拟分区。由于保证了列车前后的安全距离，两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时前进，这使列车能以较高的速度和较小的间隔运行，从而提高运营效率。

CBTC相比传统的铁路信号系统有着诸多特性，比如：

不须繁杂的电缆，转而以无线通信系统代替，减少电缆铺设及维护成本；

可以实现车辆与控制中心的双向通信，大幅度提高了列车区间通过能力；

信息传输流量大、效率高、速度快，容易实现移动自动闭塞系统；

容易适应各种车型、不同车速、不同运量、不同牵引方式的列车，兼容性强；

可以将信息分类传输，集中发送和集中处理，提高调度中心工作效率；

CBTC业务对通信可靠性和实时性的要求极高，一旦通信中断需紧急制动停车。

为了满足CBTC业务对通信的可靠性要求，LTE网络采用双网冗余覆盖，双网同时传输CBTC数据。LTE双网分别为A网和B网，A、B网为异频同覆盖，双网通过POI设备共用漏泄同轴电缆。

由于1.8G专网频段只有20MHz可用，且由交通、石油、电力等行业共享，所以城市轨道交通行业一般只能向各地无委申请到5MHz频率用于承载CBTC业务。A、B网只能采用1.4+3MHz频率组网。

5MHz频率1.4+3MHz组网时，浪费了0.6MHz宝贵的频谱资源，另外建立A、B两个小区又会配置两份控制信道资源，造成资源浪费。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种CBTC数据传输方法，在不浪费频谱资源的情况下，保证轨道交通信号系统数据的可靠传输。

为解决上述技术问题，本申请的技术方案是这样实现的：

一种CBTC数据传输方法，应用于IR-Flex组网中，该方法包括：

该IR-Flex组网中核心网存在备份核心网；每个BBU存在备份的BBU，每个RRU存在备份的RRU，每个RRU同其备份RRU通过小区合并方式合并为一个小区覆盖区域；其中，BBU以S1-Flex方式接入核心网，RRU以IR-Flex方式接入BBU；

在备份的两个BBU中选择一个BBU作为主用BBU；

任一终端与核心网进行CBTC数据传输时，通过该终端接入的RRU，以及主用BBU进行CBTC数据传输。

其中，所述方法进一步包括：

主用BBU优选S1接口同核心网进行CBTC数据传输。

其中，所述方法进一步包括：

当备用BBU确定主用BBU故障时，通过X2接口向主用BBU发送状态转换指示；

备用BBU开启本地的IR接口；

备用BBU作为当前的主用BBU，通知核心网，终端到核心网之间数据传输的链路已迁移到本BBU。

其中，所述备用BBU确定主用BBU故障，包括：

主用BBU检测到本BBU内部出现异常，关闭与RRU连接的IR接口，通过与备用BBU连接的X2接口向备用BBU发送故障指示；

备用BBU接收到主用BBU发送的故障指示时，确定主用BBU故障。

其中，所述备用BBU确定主用BBU故障，包括：

备用BBU与主用BBU周期性进行心跳超时检测；

针对任一周期，确定心跳检测是否超时，如果是，确定主用BBU故障；否则，确定主用BBU未故障。

其中，所述方法进一步包括：

若确定心跳检测未超时，则进一步确定是否接收到主用BBU发送的故障指示，如果是，确定主用BBU故障；否则，确定主用BBU未故障。

由上面的技术方案可知，本申请中通过IR-Flex和小区合并提高系统可靠性方法，通过只建立1个小区，即能提供网络的冗余备份。在不浪费频谱资源的情况下，保证轨道交通信号系统数据的可靠传输。

附图说明

图1为本申请实施例二中CBTC数据传输流程示意图；

图2为本申请实施例中IR-Flex组网示意图；

图3为本申请实施例中主备BBU切换流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

本申请提供一种提高系统可靠性的方法，通过IR-Flex和小区合并提高系统可靠性方法，通过只建立1个小区，即能提供网络的冗余备份。在不浪费频谱资源的情况下，保证轨道交通信号系统数据的可靠传输。

下面结合附图，详细说明本申请实施例中CBTC数据传输流程示意图。

实施例一

参见图1，图1为本申请实施例二中CBTC数据传输流程示意图。具体步骤为：

步骤101，配置IR-Flex组网，该组网中核心网存在备份核心网，每个室内基带处理单元(Building Base band Unit，BBU)存在备份的BBU，每个射频拉远单元(Radio RemoteUnit，RRU)存在备份的RRU，每个RRU同其备份RRU通过小区合并方式合并为一个小区覆盖区域。

各小区覆盖区域连续，从而实现轨道交通沿线的连续覆盖。

其中，BBU以S1-(灵活组网)Flex方式接入核心网，RRU以IR-Flex方式接入BBU。

下面以图2为例，详细描述本申请实施例中IR-Flex组网方式：

参见图2，图2为本申请实施例中IR-Flex组网示意图。

1、IR-Flex组网中BBU以S1-Flex方式接入核心网，每个BBU存在备份BBU，如图2中BBU A的备份BBU为BBU B，即BBU A和BBU B互为备份BBU；

核心网也存在备份核心网，如图2中的核心网A和核心网B，且核心网A和核心网B互为备份核心网；BBU与两个互为备份的核心网连接时，通过S1接口连接；

BBU通过S1-Flex方式选择一个核心网进行CBTC数据传输，在选择核心网时，将备份的两个核心网看作不相关的核心网。

当任一核心网故障时，会接入与其备份的核心网，不会影响CBTC数据传输。

本申请实施例中具体实现时，不限制BBU的数量，可以根据实际需要配置BBU的数量，一个BBU为多个RRU传输数据，也可以仅为一个RRU进行数据传输，本申请新增的实现是针对每个BBU增加一个备份BBU。

2、IR-Flex组网中RRU均以IR-Flex方式接入BBU，即RRU通过S1接口接入BBU。

如图2中RRU A1、RRU A2，以及RRU B1和RRU B2均以IR-Flex方式接入BBU，以RRUA1为例，分别通过IR接口接入BBU A和BBU B。

当BBU A或BBU B故障时，不会影响终端与核心网之间的数据传输。将故障BBU上的相关路径切换到可用BBU上即可。

3、每个RRU同其备份RRU通过小区合并方式合并为一个小区覆盖区域，在进行数据传输时，同时连接到同一个BBU上进行数据传输。

如图2所示，RRU A1和RRU B1互为备份RRU，通过小区合并方式合并为一个小区覆盖区域1，RRU A2和RRU B2互为备份RRU，通过小区合并方式合并为一个小区覆盖区域2，以此方式合并多个连续覆盖区域，从而实现轨道交通沿线的连续覆盖。

网络中任何一个RRU故障时都会由与之合并的另一个RRU提供无线覆盖，不会导致网络中断。

针对一个终端接入某个覆盖区域中的RRU时，按照现有实现接入即可，即将本申请中对应覆盖小区的中两个备份RRU看作为不同RRU即可。

步骤102，在备份的两个BBU中选择一个BBU作为主用BBU。

在备份的BBU中选择一个BBU作为主用BBU可以是在初始设备启动时，直接指定主用BBU，也可以是按照某种规则选择一个BBU作为主用BBU，在这里不做限制。

步骤103，任一终端与核心网进行CBTC数据传输时，通过该终端接入的RRU，以及选择的主用BBU进行CBTC数据传输。

实施例二

参见图3，图3为本申请实施例中主备BBU切换流程示意图。具体步骤为：

步骤301，当备用BBU确定主用BBU故障时，通过X2接口向主用BBU发送状态转换指示。

针对主用BBU：

启动后配置为主用状态；

开启连接RRU的IR接口，进行CBTC数据的收发；

当主用BBU检测到内部出现异常，如主控板或信道板异常，关闭两个IR口并通过X2接口向备用BBU发送故障指示；

接收到备用BBU的状态转换指示后，进入备用状态。

针对备用BBU：

启动后配置为备用状态

关闭连接RRU的IR接口，不进行CBTC数据的收发；

与主用BBU进行心跳检测，当心跳检测超时时，备用BBU开启IR口，进入主用状态；

接收到主用BBU发送的故障指示时，向主用BBU发送主备状态转换指示，并开启本BBU的IR口进入主用状态。

本步骤中备用BBU确定主用BBU故障存在如下三种方式：

第一种：

第一步、主用BBU检测到本BBU内部出现异常，关闭与RRU连接的IR接口，通过与备用BBU连接的X2接口向备用BBU发送故障指示；

第二步、备用BBU接收到主用BBU发送的故障指示时，确定主用BBU故障。

第二种：

第一步、备用BBU与主用BBU周期性进行心跳超时检测；

第二步、针对任一周期，确定心跳检测是否超时，如果是，确定主用BBU故障；否则，确定主用BBU未故障。

第三种：

第一步、备用BBU与主用BBU周期性进行心跳超时检测。

第二步、针对任一周期，确定心跳检测是否超时，如果是，执行第三步；否则，执行第四步。

第三步，备用BBU确定主用BBU故障；结束本流程。

第四步、备用BBU确定在该周期内是否接收到主用BBU发送的故障指示，如果是，执行第三步；否则，执行第四步。

第四步、备用BBU确定主用BBU未故障。

步骤302，该备用BBU开启本地的IR接口。

步骤303，该备用BBU作为当前的主用BBU，通知核心网，终端到核心网之间数据传输的链路已迁移到本BBU。

本步骤中，备用BBU通过PathSwitch流程通知核心网，终端到核心网之间数据传输的链路已经迁移到新的BBU，能够保持业务的连续性。

仍以图2为例，主备RRU切换过程具体如下：

由于RRU A(RRU A1和RRU A2)和RRU B(RRU B1和RRU B2)同时接入了BBU A和BBUB，而同时只能有一个BBU与RRU间的IR接口传输数据，所以必须确定RRU选择BBU机制，保证RRU A1和RRU B1选择同一个BBU并进行小区合并，RRU A2和RRU B2选择同一个BBU并进行小区合并。

RRU选择BBU的机制由BBU控制，即BBU通过开关IR接口决定RRU选择哪个BBU。

当备用BBU与主用BBU间的心跳检测超时或接收到主用BBU故障指示时，通知主用BBU同时关闭RRU A1和RRU B1，RRU A2和RRU B2对应的IR接口；并启动自己的对应RRU A1和RRU B1，RRU A2和RRU B2的IR接口，从而使得RRU A和RRU B到核心网的链路均由故障BBU迁移至可用BBU；

同时可用BBU通过PathSwitch流程通知核心网，终端到核心网之间数据传输的链路已经迁移到新的BBU，这样可以保持业务的连续性。

综上所述，本申请不再为传输CBTC数据建设A、B双网，而是通过IR-Flex和小区合并方式，只建立1个小区，实现单网中全部设备1+1冗余方式实现CBTC数据可靠性传输，从而利用5MHz频谱资源，提高网络的吞吐量。

通过IR-Flex和小区合并提高系统可靠性方法，通过只建立1个小区，即能提供网络的冗余备份。在不浪费频谱资源的情况下，保证轨道交通信号系统数据的可靠传输。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种基于通信的列车自动控制系统CBTC数据传输方法，其特征在于，应用于IR-Flex组网中，该方法包括：

该IR-Flex组网中核心网存在备份核心网；每个室内基带处理单元BBU存在备份的BBU，每个射频拉远单元RRU存在备份的RRU，每个RRU同其备份RRU通过小区合并方式合并为一个小区覆盖区域；其中，BBU以S1-Flex方式接入核心网，RRU以IR-Flex方式接入BBU；

在备份的两个BBU中选择一个BBU作为主用BBU；

任一终端与核心网进行CBTC数据传输时，通过该终端接入的RRU，以及主用BBU进行CBTC数据传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

主用BBU优选S1接口同核心网进行CBTC数据传输。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

当备用BBU确定主用BBU故障时，通过X2接口向主用BBU发送状态转换指示；

备用BBU开启本地的IR接口；

备用BBU作为当前的主用BBU，通知核心网，终端到核心网之间数据传输的链路已迁移到本BBU。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述备用BBU确定主用BBU故障，包括：

主用BBU检测到本BBU内部出现异常，关闭与RRU连接的IR接口，通过与备用BBU连接的X2接口向备用BBU发送故障指示；

备用BBU接收到主用BBU发送的故障指示时，确定主用BBU故障。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述备用BBU确定主用BBU故障，包括：

备用BBU与主用BBU周期性进行心跳超时检测；

针对任一周期，确定心跳检测是否超时，如果是，确定主用BBU故障；否则，确定主用BBU未故障。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

若确定心跳检测未超时，则进一步确定是否接收到主用BBU发送的故障指示，如果是，确定主用BBU故障；否则，确定主用BBU未故障。