CN110290538A - 基于lte+dmr宽窄带融合技术的铁路站场综合承载系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于LTE+DMR宽窄带融合技术的铁路站场综合承载系统，包括：LTE宽带无线通信系统，覆盖综合站场本站宽带需求作业区域；DMR窄带无线通信系统，覆盖综合站场所有区域；双网融合设备，具有统一的接口，LTE宽带无线通信系统与DMR窄带无线通信系统通过统一的接口向双网融合设备注册，进而通过双网融合设备实现融合通信以及不同语音格式系统的互通；业务应用系统，基于双网融合设备实现基于IP的分组数据传输业务、以及LTE集群业务与DMR业务互联互通。上述系统充分利用LTE和DMR各自的技术优势以及未来可能得到应用的功能，满足日益增长的铁路站场通信业务需求，实现与铁路站场信息系统间的互联，保障各系统运营安全。

Description

基于LTE+DMR宽窄带融合技术的铁路站场综合承载系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种基于LTE+DMR宽窄带融合技术的铁路站场综合承载系统。

背景技术

随着铁路信息化建设的发展，目前铁路站场用户除了要求提供可靠语音业务的同时，对视频监控、多媒体广播等大数据业务也逐步有了更多需求，站场通信在市场宽带需求增加及4G技术快速发展的推动下，向基于LTE技术演进已经是大势所趋。但在未来相当长的一段时间内，LTE专网宽带系统将面临频谱政策、技术标准成熟度、网络安全及可靠性、用户成本等多方面因素的影响和限制。因此LTE宽带集群技术的推广普及不可能一蹴而就，需要结合实际情况，将宽带和窄带技术融合起来，为行业用户提供满足其实际需求的解决方案，这一过程将持续相当长的一段时间。

铁路行业广泛使用的DMR窄带技术主要解决无线通信设备作业时语音和信令的实时传输问题，无法传输视频与图像等大数据业务；而LTE专网宽带技术能够满足视频与图像的传输。目前两项技术(LTE+DMR)还没有高度融合的先例，即使两项技术同时采用，相互间也是彼此独立分散的，没有达成真正意义上的一网覆盖形式，业务数据也不能通畅共享和统一调度指挥。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于LTE+DMR宽窄带融合技术的铁路站场综合承载系统，能够实现多种业务数据的互联互通。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于LTE+DMR宽窄带融合技术的铁路站场综合承载系统，包括：LTE宽带无线通信系统、DMR窄带无线通信系统、双网融合设备以及业务应用系统；其中：

LTE宽带无线通信系统，覆盖综合站场本站宽带需求作业区域；DMR窄带无线通信系统，覆盖综合站场所有区域；

双网融合设备具有统一的接口，LTE宽带无线通信系统与DMR窄带无线通信系统通过统一的接口向双网融合设备注册，进而通过双网融合设备实现融合通信以及不同语音格式系统的互通；

业务应用系统，基于双网融合设备实现基于IP的分组数据传输业务，且支持LTE集群业务与DMR业务互联互通。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，充分利用LTE和DMR各自的技术优势以及未来可能得到应用的功能，满足日益增长的铁路站场通信业务需求，实现与铁路站场信息系统间的互联，保障各系统运营安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于LTE+DMR宽窄带融合技术的铁路站场综合承载系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的宽窄带融合方式示意图；

图3为本发明实施例提供的网络管理终端集中管理示意图；

图4为本发明实施例提供的高度融合的多媒体调度平台示意图；

图5为本发明实施例提供的信息系统对接示意图；

图6为本发明实施例提供的数据交互流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种基于LTE+DMR宽窄带融合技术的铁路站场综合承载系统，如图1所示，其主要包括：LTE宽带无线通信系统、DMR窄带无线通信系统、双网融合设备以及业务应用系统。

LTE宽带无线通信系统，覆盖综合站场本站宽带需求作业区域；DMR窄带无线通信系统，覆盖综合站场所有区域；上述两个无线通信系统均可通过常规技术实现；

双网融合设备具有统一的接口，LTE宽带无线通信系统与DMR窄带无线通信系统通过统一的接口向双网融合设备注册，进而通过双网融合设备实现融合通信以及不同语音格式系统的互通；

业务应用系统，基于双网融合设备实现基于IP的分组数据传输业务、以及LTE集群业务与DMR业务互联互通。

为了便于理解，下面针对上述铁路站场综合承载系统做详细的介绍。

一、覆盖区域。

宽带化成为铁路专网市场发展的重要趋势，宽窄带融合组网、以窄带跑语音和低速数据，宽带跑高速数据成为当前铁路专网建设的主流选择。

对于综合站场，DMR窄带无线通信系统主要完成覆盖综合站场所有区域；而LTE宽带无线通信系统则主要完成综合站场本站宽带需求作业区域的覆盖和宽带的应用；双网融合系统将两套系统的核心网服务器在综合站场互联融合。采用DMR+LTE融合组网方式，DMR窄带解决传统的语音业务和小数据应用业务，实现低成本、广覆盖、即时应急指挥，消除通信盲区；LTE宽带系统解决信息传输等大数据业务，根据业务分布做重点区域重点覆盖；融合服务器将两个系统融合在一起，互联互通，充分发挥各自的特点和优点。

二、系统业务功能。

本发明实施例中，系统能够实现基于IP的分组数据传输业务，且支持LTE业务与DMR业务互联互通。

具体来说，基于IP的分组数据传输业务包括：LTE集群语音业务、LTE集群多媒体业务、LTE集群数据业务、LTE集群补充业务、LTE集群图片业务、LTE集群与DMR业务(语音与短数据)互联互通六种类型。各类型业务的细分及其要求依次如表1～表6所示。

表1 LTE集群语音业务

表2 LTE集群多媒体业务

集群数据业务	必选
		实时短数据	必选
组播短消息	可选
		广播短消息	可选
状态消息	可选
		定位	可选

表3 LTE集群数据业务

表4 LTE集群补充业务

图片业务

必选

表5 LTE集群图片业务

半双工全呼	必选
		半双工组呼	必选
半双工个呼	必选
		LTE集群与DMR半双工混合组呼	必选
实时短数据	必选
		组播短消息	可选
广播短消息	可选
		状态消息	可选
定位	可选

表6 LTE集群与DMR业务

三、双网融合设备

双网融合设备将两套无线通信系统的核心网服务器在综合站场互联融合，不仅保证DMR与LTE可以独立运行，保证系统和功能的完整性，还通过融合实现对讲语音、文字、数据等的互联互通。融合方式如图2所示。

如图1所示，双网融合设备包括：融合服务器、多媒体调度平台、以及网络管理终端(未示出)。

1、融合服务器

LTE宽带无线通信系统、DMR窄带无线通信系统在核心网服务器端进行融合，打通相互的数据及控制平台，做到全网一个统一数据库。统一的融合服务器为各种不同的通信系统提供接入服务。融合服务器提供统一的接口，上述两个无线通信系统向融合服务器注册后，将所述LTE宽带无线通信系统与DMR窄带无线通信系统的编组和用户号，在融合服务器中做ID映射，从而实现融合通信功能；上述两个无线通信系统的不同语音编码方式，通过双网融合设备进行编码转换，从而实现不同语音格式系统的互通。

2、网络管理终端

网络管理终端，实现对LTE宽带无线通信系统、DMR窄带无线通信系统的集中管理。

如图3所示，通过网络管理终端提供双网络统一的网络管理运维体验。网络管理终端能够在统一的平台上实现对LTE和DMR无线通信系统的集中管理。系统具备综合拓扑管理、综合告警管理、重点业务保障、综合性能管理、报表管理、综合资源管理、流程管理、系统自身管理等功能。系统能为管理和维护人员提供设备的各种告警信息、故障信息、配置信息、为维护人员对设备的抢修。日常养护等提供必要的资料。

3、多媒体调度平台

由于在核心网服务器的双网融合，在业务调度指挥上可以采用统一的多媒体调度平台，将语音、信令、数据集中在一个调度平台。如图4所示，由多媒体调度平台，通过对LTE终端进行调度、对DMR终端进行调度、以及LTE与DMR终端融合的大组进行调度，从而实现基于GIS的多媒体指挥调度、全方位图像显示、实时态势显示。做到统一管理、统一调度、统一交换、统一维护。

调度指挥台主要具有以下基本功能：

(1)群呼、群视、组呼、组试、单呼、单视、强插/强拆、动态重组混合组呼；

(2)群监听、群监视、组监视、组监听、单监视、单监听、混合组监听以及四分屏、六分屏、九分屏等多分屏的视频监听显示；

(3)单发、群发发短信息；

(4)单发图片、群发图片；

(5)遥毙/复活、远程检查、呼叫提示；

(6)包括界面显示、拨号等；

(7)音视频回放；

(8)GPS地图显示；

(9)可以查看无线终端开机的用户列表，谁在岗谁不在岗一目了然；

(10)其他应用业务组合(平调、货检、列检等)。

四、模拟和数字DMR对讲机互通

本发明实施例中，铁路站场综合承载系统还可以通过一个模数转换设备，进行模拟信号和数字信号的互转和收发，实现模拟和数字DMR对讲机互通。当模拟对讲机发起呼叫时，模数转换设备会接收到模拟信号，将信号转换为数字信号发射出去。数字中继台会接收到经过转换的数字信号并中转到其他的数字对讲机。当数字电台发起呼叫时，模数转换设备将会把接收到的数字信号转换为模拟信号并发射出去，这样模拟对讲机就能接收到经过转换的模拟信号。通过该手段，实现了模拟对讲机接入到数字系统。

五、信息系统融合接入方案

本发明实施例还提供铁路站场综合承载系统与信息系统融合接入方案，从而实现数据交互；对接方案如图5所示。

铁路站场综合承载系统，与信息系统应该采用以太网连接方式，采用TCP/IP或UDP/IP协议。由于信息系统的使用、维护、管理与无线通信系统的维护、管理部门通常不是一个单位或部门，同时也是为了确保各自网络不相互影响，需要在网络中增加防火墙、防入侵检测的安全设备。

数据交互流程如图6所示，主要包括：账户登录获取鉴权信息、数据交互、以及账户退出。

1、用户鉴权流程：

1)由信息系统提供可接入的用户名称及密码信息，该信息密文存储于服务器中。

铁路站场综合承载系统向信息系统注册以获取通讯令牌(后续数据交互校验是否合法)：铁路站场综合承载系统携带账号、密码通过网络向信息系统注册，用户名称、密码采用md5加密，防止网络包截取导致账号信息泄露。

2)信息系统生成通讯令牌并返回。

3)通讯令牌间隔固定时间更新一次(例如：1小时)

4)后续数据获取和上报请求，均需要携带此令牌。

5)停止数据交互后，执行用户退出流程：a、携带账户信息、令牌信息提交退出请求。b、信息系统校验令牌：令牌正确，执行登出操作，清除令牌信息；令牌错误，告知令牌错误。

通讯令牌生成方式：

通讯令牌包含如下内容：a、请求账户名称。b、请求者的mac地址信息：防止通过网络包截取令牌，增加数据请求mac信息和令牌mac信息校验；c、令牌创建时间：过期后，通知用户重新请求令牌。

2、数据交互

1)数据获取

数据获取请求，根据url区分获取数据类型。例如：获取列尾数据：a、请求协议为：HTTPS。b、请求方式：GET。c、请求url：/trainTail。d、内部数据格式：application/json，数据中必须携带令牌信息。

信息系统：a、检查令牌合法性：合法，返回数据；非法，告知令牌非法。b、根据类型回复指定数据。

2)数据上报

数据上报请求，根据url区分上报作业类型。例如：上报列尾状态：a、请求协议为：HTTPS。b、请求方式：POST。c、请求url：/trainTail/workStatus。d、内部数据格式：application/json，数据中必须携带令牌信息。

信息系统处理：a、检查令牌合法性：合法，更新状态；非法，告知令牌非法。b、根据上报类型更新作业状态。c、回复更新结果。

3、用户退出

当数据交互结束后，需要执行用户退出操作：

1)用户退出请求。携带账户信息、令牌信息。

2)信息系统处理。判断令牌合法性：合法，进行用户退出操作，删除令牌信息；不合法，告知令牌非法。

可以采用RESTful风格的webservice，简化了webservice的设计，不再需要wsdl，也不再需要soap协议，而是通过最简单的http协议传输数据(包括xml或json)。既简化了设计，也减少了网络传输量(因为只传输代表数据的xml或json，没有额外的xml包装)。

五、业务承载规划方案

业务应用系统所包含业务的数据形式为：语音通话、短数据文本、作业计划类数据、图片数据、以及实时视频数据；本发明实施例根据业务数据的形式进行如下划分：

1)将需要实时上传的图片数据、视频数据、以及数据量高于设定值的业务数据，选择LTE宽带无线通信系统承载；

2)将实时性及安全性等级要求高于设定值的业务数据、以及语音或者数据量低于设定值的业务数据选择DMR窄带无线通信系统承载。

举例来说，实时的图片、视频对于实时性要求较高，并且这类数据的数据量也较大，通常由LTE宽带无线通信系统承载。而铁路有些业务(如平面调车业务)对实时性和安全性等级要求高，但数据量很小，由于与LTE相比，DMR窄带系统更稳定、更可靠、更安全，出故障概率很低，因此，DMR足以承载，优先用DMR承载。

根据以上分析，并结合站场业务特点，对于具体的业务数据可以采用下述方式：

(1)下列业务由LTE无线通信系统来承载：货检作业、列尾作业、排风制动作业、列检作业、可视调车作业、综合维修作业等。

(2)下列业务由DMR无线通信系统来承载：站场平面调车、工务、电务、巡检维修、安保等。

从可靠性角度来考虑，还可以将下列业务由宽带LTE和窄带DMR共同来承载：涉及控制信息的调车业务、机车遥控业务，应该通过互通网关，与调车系统实现互通，实现宽窄带异构网络协同融合。

另外，铁路站场综合承载系统应具备业务优先级管理功能。平面调车、机车遥控等控车业务应分配最高优先级；与行车或调车有关的铁路运营非安全业务(包括站场货检、站场列检、站场车号、货运、客运)分配次高优先级；与行车、调车有关的移动视频监控业务分配中等优先级；与行车、调车无关的其他业务分配低优先级。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于LTE+DMR宽窄带融合技术的铁路站场综合承载系统，其特征在于，包括：LTE宽带无线通信系统、DMR窄带无线通信系统、双网融合设备以及业务应用系统；其中：

LTE宽带无线通信系统，覆盖综合站场本站宽带需求作业区域；DMR窄带无线通信系统，覆盖综合站场所有区域；

双网融合设备具有统一的接口，LTE宽带无线通信系统与DMR窄带无线通信系统通过统一的接口向双网融合设备注册，进而通过双网融合设备实现融合通信以及不同语音格式系统的互通；

业务应用系统，基于双网融合设备实现基于IP的分组数据传输业务，且支持LTE集群业务与DMR业务互联互通。

2.根据权利要求1所述的一种基于LTE+DMR宽窄带融合技术的铁路站场综合承载系统，其特征在于，所述基于IP的分组数据传输业务包括：LTE集群语音业务、LTE集群多媒体业务、LTE集群数据业务、LTE集群补充业务、LTE集群图片业务、以及LTE集群与DMR业务互联互通。

3.根据权利要求1所述的一种基于LTE+DMR宽窄带融合技术的铁路站场综合承载系统，其特征在于，所述双网融合设备包括：融合服务器、多媒体调度平台、以及网络管理终端；其中：

融合服务器具有统一的接口，用于为LTE宽带无线通信系统与DMR窄带无线通信系统提供接入服务，上述两个无线通信系统向融合服务器注册后，将所述LTE宽带无线通信系统与DMR窄带无线通信系统的编组和用户号，在融合服务器中做ID映射，从而实现融合通信功能；上述两个无线通信系统的不同语音编码方式，通过双网融合设备进行编码转换，从而实现不同语音格式系统的互通；

网络管理终端，实现对LTE宽带无线通信系统、DMR窄带无线通信系统的集中管理；

多媒体调度平台，通过对LTE终端进行调度、对DMR终端进行调度、以及LTE与DMR终端融合的大组进行调度，从而实现基于GIS的多媒体指挥调度、全方位图像显示、实时态势显示。

4.根据权利要求1所述的一种基于LTE+DMR宽窄带融合技术的铁路站场综合承载系统，其特征在于，铁路站场综合承载系统通过防火墙与防入侵检测的安全设备与信息系统进行对接，从而实现数据交互；

数据交互流程为：账户登录获取鉴权信息、数据交互、以及账户退出；所述账户登录是指通过铁路站场综合承载系统登录由信息系统提供的可接入的用户名称及密码。

5.根据权利要求1所述的一种基于LTE+DMR宽窄带融合技术的铁路站场综合承载系统，其特征在于，业务应用系统所包含业务的数据形式为：语音通话、作业计划类数据、图片数据、以及实时视频数据；

将需要实时上传的图片数据、视频数据、以及数据量高于设定值的业务数据，选择LTE宽带无线通信系统承载；

将实时性及安全性等级要求高于设定值的业务数据、以及语音或者数据量低于设定值的业务数据选择DMR窄带无线通信系统承载。