DE102010027131A1 - System and method for bi-directional communication with a rail vehicle - Google Patents

System and method for bi-directional communication with a rail vehicle

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DE102010027131A1
DE102010027131A1 DE201010027131 DE102010027131A DE102010027131A1 DE 102010027131 A1 DE102010027131 A1 DE 102010027131A1 DE 201010027131 DE201010027131 DE 201010027131 DE 102010027131 A DE102010027131 A DE 102010027131A DE 102010027131 A1 DE102010027131 A1 DE 102010027131A1
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DE
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signal
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communication system
rail
system according
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DE201010027131
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Inventor
Dr. Randel Sebastian
Andreas Ziller
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Siemens AG
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Siemens AG
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem (1) für ein Schienenfahrzeug (16) mit Zugangspunkten (2), die entlang eines Schienensegmentes vorgesehen sind, wobei jeder Zugangspunkt (2) ein Funkmodul (10), insbesondere ein WLAN Funkmodul, aufweist, das über eine Luftschnittstelle mit einem in dem Schienenfahrzeug (16) vorgesehenen Funkmodul kommuniziert. The present invention relates to a communication system (1) for a rail vehicle (16) with access points (2) provided along a track segment, wherein each access point (2), having a radio module (10), in particular a wireless radio module through a air interface with one in the rail vehicle (16) provided on radio module communicating. Ferner weist jeder Zugangspunkt (2) ein Signaltransformationsmodul (11) auf, welches das von dem Funkmodul des Schienenfahrzeuges über die Luftschnittstelle empfangene Funksignal in ein optisches Signal transformiert, das über einen Lichtwellenleiter (5) zu einer für das Schienensegment vorgesehenen Signal- und Datenverarbeitungseinheit (4) übertragen wird. Further, each access point (2) a signal transformation module (11) which transforms the from the radio module of the railway vehicle via the air interface, received radio signal into an optical signal (via an optical waveguide (5) to a provided for the rail segment signal and data processing unit 4) is transmitted.
Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem (1) arbeitet besonders zuverlässig und störsicher und bietet Schutz vor gezielten Hacker-Angriffen. The communication system according to the invention (1) operates in a particularly reliable and fail-safe and provides protection against targeted hacker attacks.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur bidirektionalen Kommunikation mit einem Schienenfahrzeug, insbesondere einem Zug über Zugangspunkte bzw. Access Points, die entlang eines Schienensegmentes vorgesehen sind. The invention relates to a system and a method for bidirectional communication with a rail vehicle, in particular a train on access points or access points, which are provided along a rail segment.
  • Zugsysteme benötigen Kommunikationsverbindungen für unterschiedliche Zwecke. Train systems require communication connections for different purposes. Beispielsweise bietet ein automatisches Zugsteuersystem ATC (Automatic Train Control) verschiedene Funktionen für den automatischen Betrieb eines Zuges zu dessen Schutz und Überwachung. For example, offers an automatic train control ATC (Automatic Train Control) different functions for the automatic operation of a train for its protection and monitoring. Dies erleichtert den Betrieb des Schienenfahrzeuges bzw. des Zuges, so dass das automatische Zugsteuersystem den Zugfahrer bzw. Lokführer bei Wahrnehmung seiner Aufgaben entlasten kann. This facilitates the operation of the rail vehicle or the train, so that the automatic train control system can relieve the train drivers and train drivers in their duties. Ein derartiges herkömmliches automatisches Zugsteuersystem ATC ermöglicht es beispielsweise den Abstand zwischen Zügen, die sich auf der gleichen Schiene bewegen, zu vermindern und erhöhen allgemein die Zugsicherheit. Such a conventional automatic train control system ATC allows, for example the distance between trains which move on the same track, reduce and increase the general train safety.
  • Darüber hinaus werden in Zügen zunehmend Passagierinformationssysteme für die beförderten Passagiere bereitgestellt, welche die Passagiere über den Fortgang der Zugreise und mögliche Umsteigemöglichkeiten informieren. In addition, passenger information systems for passengers are provided in trains increasingly, which inform the passengers about the progress of the train and possible interchanges. Die dabei übertragenen Informationsdaten können Multimediadaten, insbesondere Videodaten enthalten, die von einem Steuercenter geliefert werden. The thereby the transmitted information data, multimedia data, in particular contain video data that are supplied from a control center. Die verschiedenen Anwendungen erfordern eine kontinuierliche bidirektionale Kommunikationsverbindung zwischen dem Schienenfahrzeug und einem Kommunikationssystem des Bahnbetreibers. The different applications require continuous bi-directional communication link between the railway vehicle and a communication system of the railway operator.
  • Bei herkömmlichen funkbasierten Kommunikationssystemen befinden sich Zugangspunkte zur Herstellung einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Kommunikationssystem entlang der Schiene und erfüllen verschiedene Funktionen. In conventional radio-based communications systems are access points to establish a communication connection between the rail vehicle and the communications system along the track and perform different functions. Einerseits enthalten die Zugangspunkte ein Funkmodul, um über eine Luftschnittstelle mit einem in dem Schienenfahrzeug vorgesehenen Funkmodul zu kommunizieren bzw. Signale auszutauschen. On one hand, the access points comprise a radio module, to communicate over an air interface with a rail vehicle provided in the radio module or exchange signals. Weiterhin können die Zugagspunkte eine Datenverbindung mit einem Datenübertragungssystem herstellen. Furthermore, the Zugagspunkte can establish a data connection with a data transmission system. Dabei werden die von dem Schienenfahrzeug empfangenen Daten in den Zugangspunkten als Nutzdaten in Datenpakete, beispielsweise Ethernet-Datenpakete, verpackt und über Switches sowie Router an Server eines Zugsteuersystems übertragen. The received by the rail vehicle data to the access points are packaged as user data in data packets, for example Ethernet packets and transmitted to a draft control system server via switches and routers.
  • Die herkömmlichen Kommunikationssysteme zur Anbindung von Schienenfahrzeugen weisen mehrere Nachteile auf. The conventional communication systems for connecting rail vehicles have several disadvantages. Die entlang der Schienen verlegten Zugangspunkte sind technisch relativ komplex aufgebaut und benötigen eine anspruchsvolle Hardware. The laid along the rails access points are technically relatively complex and require sophisticated hardware. Bei herkömmlichen Zugangspunkten weisen diese als Hardware ein Embedded-System mit einem Mikroprozessor auf, der ein Betriebssystem, beispielsweise ein Linux-Betriebssystem ausführt. With traditional access points this exhibit as hardware on an embedded system with a microprocessor that runs an operating system, such as a Linux operating system. Die hohe schaltungstechnische Komplexität erfordert ein entsprechend aufwändiges Gehäuse und eine entsprechende aufwändige Stromversorgung. The high circuitry complexity requires a correspondingly elaborate housing and a corresponding complex power supply. Darüber hinaus ist die technisch komplexe Hardware des Zugangspunktes empfindlich gegenüber klimatischen Schwankungen der Umgebung. In addition, the technically complex hardware of the access point is sensitive to climatic variations in the environment. Aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen müssen zudem alle Hardwarekomponenten wie beispielsweise das Motherboard mit dem Mikroprozessor sowie Funkmodule, Stromversorgungsmodule und Antennen redundant in dem jeweiligen Zugangspunkt vorgesehen werden. Due to the high security requirements, all hardware components such as the motherboard with the microprocessor and wireless modules, power supply modules and antennas must also be redundantly provided in the respective access point. Aufgrund der Vielzahl von Bauelementen und ihrer Komplexität ist die vor Ort benötigte Wartung daher besonders aufwändig. Due to the large number of components and complexity of maintenance required on site is therefore particularly expensive.
  • Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass benachbarte Zugangspunkte mit dem gleichen Übertragungskanal arbeiten und um Bandbreite miteinander konkurrieren. A further drawback is that adjacent access points use the same transmission channel and bandwidth to compete with each other. Da die Zugangspunkte relativ nahe beieinander liegen müssen, um eine ständige Verbindung bzw. Konnektivität zu garantieren, liegen mehrere Zugangspunkte jeweils in der Reichweite anderer Zugangspunkte. Because the access points must be relatively close to each other in order to guarantee a permanent connection or connectivity, multiple access points are each in the range of other access points.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren zur Kommunikation mit einem Schienenfahrzeug zu schaffen, die eine äußerst zuverlässige Kommunikationsverbindung mit dem Schienenfahrzeug gewährleisten und gleichzeitig nur eine geringe schaltungstechnische Komplexität in den Zugangspunkten benötigen. It is therefore an object of the present invention to provide a system and a method for communication with a rail vehicle that ensure a highly reliable communication link with the rail vehicle and simultaneously require only a small circuitry complexity in the access points.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kommunikationssystem mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. This object is inventively achieved by a communication system with the features specified in patent claim 1.
  • Die Erfindung schafft ein Kommunikationssystem für ein Schienenfahrzeug, mit Zugangspunkten, die entlang eines Schienensegmentes vorgesehen sind, wobei jeder Zugangspunkt The invention provides a communication system for a rail vehicle, having access points that are provided along a rail segment, wherein each access point
    ein Funkmodul, welches über eine Luftschnittstelle mit einem in dem Schienenfahrzeug vorgesehenen Funkmodul kommuniziert, und a radio module, which communicates over an air interface with a rail vehicle provided in the radio module, and
    ein Signaltransformationsmodul aufweist, welches das von dem Funkmodul des Schienenfahrzeuges über die Luftschnittstelle empfangene Funksignal in ein optisches Signal transformiert, comprises a signal transformation module which transforms the from the radio module of the railway vehicle via the air interface, received radio signal into an optical signal,
    das über einen Lichtwellenleiter zu einer für das Schienensegment vorgesehenen Signal- und Datenverarbeitungseinheit übertragen wird. which is transmitted via an optical waveguide to provided for the rail segment signal and data processing unit.
  • Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems transformiert das Signaltransformationsmodul des Zugangspunktes ein optisches Signal, das über einen Lichtwellenleiter von der Signal- und Datenverarbeitungseinheit des jeweiligen Schienensegmentes empfangen wird, in ein Signal, welches das Funkmodul des Zugangspunktes als Funksignal über die Luftschnittstelle an das Funkmodul des Schienenfahrzeuges überträgt. In one embodiment of the communication system according to the invention, the signal transformation module of the access point transforms an optical signal which is received via an optical fiber of the signal and data processing unit of the respective rail segment, in a signal that the radio module of the access point as a radio signal over the air interface to the radio module of the rail vehicle transfers.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems ist das Funkmodul des Zugangspunktes und das Funkmodul des Schienenfahrzeuges ein WLAN-Funkmodul. In one possible embodiment of the communication system according to the invention, the radio module of the access point and the wireless module of the rail vehicle is a wireless radio module.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems bilden mehrere Zugangspunkte eine Gruppe von Zugangspunkten eines Schienensegmentes und sind über eine Verteilereinheit mit der Signal- und Datenverarbeitungseinheit des jeweiligen Schienensegmentes verbunden. In a possible embodiment of the communication system according to the invention more access points form a group of access points of a rail segment, and are connected via a distributor unit with the signal and data processing unit of the respective rail segment.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems weist die Verteilereinheit einen Multiplexer/Demultiplexer zum Multiplexen der von dem Zugangspunkt gesendeten optischen Signale an die Signal- und Datenverarbeitungseinheit des Schienensegmentes und zum Demultiplexen der von der Signal- und Datenverarbeitungseinheit des Schienensegmentes gesendeten optischen Signale an die Zugangspunkte auf. In a possible embodiment of the communication system according to the invention the manifold unit comprises a multiplexer / demultiplexer for multiplexing the sent by the access point optical signals to the signal and data processing unit of the rail segment and for demultiplexing the transmitted by the signal and data processing unit of the rail segment optical signals to the access points on ,
  • Bei einer Ausführungsform des Kommunikationssystems wird der Multiplexer/Demultiplexer der Verteilereinheit durch eine in der Verteilereinheit integrierte Steuerung angesteuert, welches die von den Zugangspunkten stammenden Signale überwacht und auswertet. In one embodiment of the communication system, the multiplexer / demultiplexer of the manifold unit is driven by a built-in control of the distribution unit, which monitors the coming of the access points and evaluates signals.
  • Bei einer Ausführungsform des Kommunikationssystems wertet die Steuerung der Verteilereinheit die von den Zugangspunkten stammenden Signale hinsichtlich mindestens eines Signalcharakteristikums aus und steuert den Multiplexer/Demultiplexer zum Schalten von Signalübertragungspfaden zwischen den Zugangspunkten und der Signal- und Datenverarbeitungseinheit des jeweiligen Schienensegmentes in Abhängigkeit des ermittelten Signalcharakteristikums. In one embodiment of the communications system to control the distribution unit evaluates the derived from the access points signals with respect to at least one signal Charakteristikums and controls the multiplexer / demultiplexer for switching signal transmission paths between the access points and the signal and data processing unit of the respective rail segment in dependence of the signal Charakteristikums determined.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems werden die Signalcharakteristika der von den Zugangspunkten stammenden Signale in der Zeitdomäne und/oder der Frequenzdomäne durch die Steuerung der Verteilereinheit ausgewertet. In a possible embodiment of the communication system according to the invention, the signal characteristics of the originating from the access points, the signals in the time domain and / or the frequency domain will be evaluated by the control of the distribution unit.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems umfassen die Signalcharakteristika eine Signalstärke, ein Signalrauschverhältnis, ein Signalformat sowie ein Signalspektrum eines von einem Zugangspunkt stammenden optischen Signals. In a possible embodiment of the communication system according to the invention, the signal characteristics comprise a signal strength, a signal to noise ratio, a signal format and a signal spectrum of an originating from an access point optical signal.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems weist die Steuerung einen lokalen Datenspeicher zum Aufzeichnen von Signalcharakteristika der von den Zugangspunkten stammenden Signale auf und berechnet in Abhängigkeit von den aufgezeichneten Signalen bzw. Daten einen zukünftigen Aufenthaltsort eines Schienenfahrzeuges auf dem Schienensegment. In a possible embodiment of the communication system according to the invention, the controller includes a local data store for recording signal characteristics of data originating from the access points signals and calculated as a function of the recorded signals or data a future location of a rail vehicle on the rail segment.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems kommunizieren benachbarte Gruppen von Zugangspunkten unterschiedlicher Schienensegmente auf verschiedenen Frequenzkanälen mit dem Funkmodul des Schienenfahrzeuges. In a possible embodiment of the communication system according to the invention adjacent groups of access points of different rail segments on different frequency channels to communicate with the radio module of the railway vehicle.
  • Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems überträgt die Signal- und Datenverarbeitungseinheit des Schienensegmentes die von den Zugangspunkten des Schienensegmentes mittels optischer Signale empfangenen Daten als Nutzdaten in Datenpaketen über Netzwerkrouter an mindestens einen Zugkontrollserver. In one embodiment of the communication system according to the invention, the signal and data processing unit of the rail segment transfers the data received from the access points of the rail segment by means of optical signals data as user data in data packets via network router to at least one Zugkontrollserver.
  • Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems weist das Signaltransformationsmodul des Zugangspunktes einen optischen Transceiver auf, der über einen oder mehrere Lichtwellenleiter mit der Verteilereinheit des jeweiligen Schienensegmentes verbunden ist. In one embodiment of the communication system according to the invention, the signal transformation module of the access point comprises an optical transceiver, which is connected via one or more optical fibers with the distribution unit of the respective rail segment.
  • Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen einem Kommunikationssystem und einem Schienenfahrzeug mit den Schritten: Austauschen von Daten zwischen dem Kommunikationssystem und mindestens einem Zugangspunkt einer Gruppe von Zugangspunkten, die entlang eines Schienensegmentes angeordnet sind, mittels optischer Signale, die über Lichtwellenleiter transportiert werden; The invention further provides a method for bidirectional data transfer between a communication system and a railway vehicle, comprising the steps of: exchanging data between the communication system and at least one access point of a group of access points that are arranged along a track segment, by means of optical signals that are transported via optical fibers ; und Transformieren der optischen Signale durch eine Signaltransformationseinheit des jeweiligen Zugangspunktes in Signale, die als Funksignale über eine Luftschnittstelle zwischen dem jeweiligen Zugangspunkt und dem Schienenfahrzeug transportiert werden. and transforming the optical signals by a signal transformation unit of each access point in signals that are transported as radio signals over an air interface between the respective access point and the rail vehicle.
  • Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens zur bidirektionaler Kommunikation mit einem Schienenfahrzeug unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. In addition, possible embodiments of the communication system according to the invention and of the method for bi-directional communication will be described with a rail vehicle with reference to the accompanying figures.
  • Es zeigen: Show it:
  • 1 1 ein Diagramm zur Darstellung einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems; a diagram showing a possible embodiment of the communication system according to the invention;
  • 2a 2a , . 2b 2 B , . 2c 2c verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems; Various exemplary embodiments of the communication system according to the invention;
  • 3 3 ein Blockschaltbild zur Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer bei dem erfindungsgemäßen Kommunikationssystem eingesetzten Verteilereinheit; a block diagram representing a possible embodiment of a distributor unit employed in the inventive communication system;
  • 4a 4a , . 4b 4b , . 4c 4c Diagramme zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems; Diagrams to explain the operation of the communication system according to the invention;
  • 5a 5a , . 5b 5b Diagramme zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems. Diagrams to explain the operation of the communication system according to the invention.
  • Wie man aus How to get out 1 1 erkennen kann, sind bei den erfindungsgemäßen Kommunikationssystemen can recognize are the inventive communication systems 1 1 eine Vielzahl von Zugangspunkten a plurality of access points 2-i 2-i entlang einer oder mehrerer parallel verlaufender Schienen along one or more parallel running rails 3-i 3-i angeordnet. arranged. Bei dem in In the in 1 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die verschiedenen Zugangspunkte Embodiment shown are the various access points 2-i 2-i in Gruppen von drei Zugangspunkten bei verschiedenen Schienensegmenten der beiden parallel verlaufenden Schienen bzw. Zuggleise in groups of three access points at various rail segments of the two parallel rails or railway tracks 3-1 3-1 , . 3-2 3-2 angeordnet. arranged. In dem in Where in 1 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist somit jede Gruppe von Zugangspunkten Embodiment illustrated thus has each group of access points, 2-i 2-i drei Zugangspunkte auf. three access points. Jede dieser Gruppen von Zugangspunkten ist für ein zugehöriges Schienensegment vorgesehen. Each of these groups of access points is provided for an associated rail segment. In dem in Where in 1 1 dargestellte Ausführungsbeispiel sind für sechs Schienensegmente sechs verschiedene Gruppen von Zugangspunkten mit jeweils drei Zugangspunkten vorgesehen. Illustrated embodiment six different groups of access points are provided each with three access points for six rail segments.
  • Bei dem in In the in 1 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die Zugangspunkte bzw. Access Points AP auf beiden Seiten der Schienen Embodiment illustrated are the access points or access points AP on both sides of the rails 3-1 3-1 , . 3-2 3-2 . , Bei einer alternativen Ausführungsform werden lediglich auf einer Seite der Schienen In an alternative embodiment, only one side of the rails 3-i 3-i Zugangspunkte vorgesehen, ohne die Funktionalität nennenswert zu beeinträchtigen. Access points provided without compromising the functionality significantly. Weiterhin ist es möglich, dass die Zugangspunkte Furthermore, it is possible that the access points 2-i 2-i zwischen den beiden Schienen between the two rails 3-1 3-1 , . 3-2 3-2 angeordnet sind. are arranged.
  • Die Zugangspunkte The access points 2-i 2-i einer Gruppe von Zugangspunkten sind an eine gemeinsame Signal- und Datenverarbeitungseinheit a group of access points are connected to a common signal and data processing unit 4-i 4-i der Gruppe angeschlossen. the group connected. Diese Signal- und Datenverarbeitungseinheit These signal and data processing unit 4-i 4-i kann auch als CSO-Einheit (Central Segment Operator) bezeichnet werden. can also serve as CSO unit (Central segment operator) are referred to. Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit The signal and data processing unit 4-i 4-i eines Schienensegmentes ist über Lichtwellenleiter a rail segment is via optical fibers 5-i 5-i indirekt oder direkt mit den verschiedenen Zugangspunkten des jeweiligen Schienensegmentes verbunden. indirectly or directly connected to the various access points of the respective rail segment. Beispielsweise bilden die Zugangspunkte For example, form the access points 2-1 2-1 , . 2-2 2-2 , . 2-3 2-3 eine Gruppe von Zugangspunkten für ein erstes Schienensegment und sind über eine oder mehrere Lichtwellenleiter a group of access points for a first rail segment and are one or more light waveguide 5-1 5-1 mit dem Central Segment Operator Central segment with the operator 4-1 4-1 verbunden. connected. Die Signal- und Datenverarbeitungseinheiten The signal and data processing units 4-i 4-i der verschiedenen Schienensegmente sind ihrerseits über Switches of the various rail segments are in turn via switches 6-1 6-1 , . 6-2 6-2 sowie Router and router 7-1 7-1 , . 7-2 7-2 mit Servern with servers 8-1 8-1 , . 8-2 8-2 eines Zugsteuersystems verbunden. a draft control system connected. Das Datennetzwerk, an welches die Signal- und Datenverarbeitungseinheiten The data network to which the signal and data processing units 4-i 4-i der Schienensegmente angeschlossen sind, kann beispielsweise ein Ethernet-Übertragungssystem sein. the rail segments are connected, for example, an Ethernet transmission system may be.
  • Jeder Zugangspunkt Each access point 2-i 2-i des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems the communication system according to the invention 1 1 verfügt über ein integriertes Funkmodul, das über eine Luftschnittstelle mit einem in dem Schienenfahrzeug vorgesehenen Funkmodul bidirektional kommunizieren kann. has an integrated radio module that can communicate bidirectionally over an air interface with a rail vehicle provided in the radio module. Das Schienenfahrzeug bewegt sich auf einem der Gleise The rail vehicle moves on one of the tracks 3-1 3-1 , . 3-2 3-2 über verschiedene Schienensegmente hinweg an den Zugangspunkten through various rail segments away at access points 2-i 2-i , die seitlich neben den Schienen bzw. Gleisen verlegt sind, vorbei. Which are laid side next to the rails or tracks, past. Der Zugangspunkt The access point 2-i 2-i enthält ferner ein Signaltransformationsmodul, welches das von dem Funkmodul des Schienenfahrzeuges über die Luftschnittstelle empfangene Funksignal in ein optisches Signal transformiert, das über einen oder mehrere Lichtwellenleiter further comprises a signal transformation module which transforms the from the radio module of the railway vehicle via the air interface, received radio signal into an optical signal through one or more optical fibers 5-i 5-i zu der für das jeweilige Schienensegment vorgesehenen Signal- und Datenverarbeitungseinheit bzw. CSO-Einheit to that provided for the respective rail segment signal and data processing unit or CSO unit 4-i 4-i übertragen wird. is transmitted. Empfängt beispielsweise der Zugangspunkt For example, receives the access point 2-2 2-2 ein Funksignal über die Luftschnittstelle von einem Funkmodul eines Schienenfahrzeuges, transformiert eine in dem Zugangspunkt a radio signal over the air interface of a radio module of a rail vehicle transformed, one in the access point 2-2 2-2 vorhandene Signaltransformationseinheit das empfangene Funksignal in ein optisches Signal, welches über den Lichtwellenleiter existing signal transforming unit, the received radio signal into an optical signal via the optical waveguide 5-1 5-1 an die CSO-Einheit the CSO unit 4-1 4-1 übertragen wird. is transmitted. Umgekehrt transformiert das Signaltransformationsmodul des Zugangspunktes Conversely, transforms the signal transformation module of the access point 2-2 2-2 ein optisches Signal, das über den Lichtwellenleiter an optical signal via the optical waveguide 5-1 5-1 von der CSO-Einheit from the CSO unit 4-1 4-1 des Schienensegmentes empfangen wird in ein Signal, das durch das Funkmodul des Zugangspunktes of the rail segment is received in a signal by the radio module of the access point 2-2 2-2 als Funksignal abgestrahlt wird und über die Luftschnittstelle an das Funkmodul des vorbeifahrenden Schienenfahrzeuges übertragen wird. is transmitted as a radio signal and is transmitted over the air interface to the radio module of the passing rail vehicle.
  • Bei dem Funkmodul des Zugangspunktes In the radio module of the access point 2-i 2-i und bei dem Funkmodul des Schienenfahrzeuges handelt es sich vorzugsweise um WLAN-Funkmodule. and the radio module of the rail vehicle is preferably wireless radio modules. Diese Funkmodule unterstützen vorzugsweise den These radio modules preferably support the . , Bei möglichen Ausführungsformen unterstützen die Funkmodule ferner eine zur drahtlosen Signalübertragung gemäß dem In possible embodiments of the radio modules further support for wireless signal transmission according to the , . oder ähnlichen Standards. or similar standards.
  • Die The 2a 2a , . 2b 2 B , . 2c 2c zeigen verschiedene Ausführungsvarianten für das erfindungsgemäße Kommunikationssystem show various embodiments for the inventive communication system 1 1 . , Bei der in When in 2a 2a dargestellten Ausführungsvariante weist der Zugangspunkt Variant embodiment shown, the access point 2-i 2-i ein Funkmodul a radio module 10-i 10-i und ein Signaltransformationsmodul and a signal transformation module 11-i 11-i auf, das über einen Lichtwellenleiter bzw. ein Glasfaserkabel on which a light waveguide or an optical fiber cable 5-i 5-i mit einem Signaltransformationsmodul a signal transform module 12-i 12-i einer Signal- und Datenverarbeitungseinheit a signal and data processing unit 4-i 4-i des jeweiligen Schienensegmentes verbunden ist. of the respective rail segment is connected. Die beiden Signaltransformationsmodule The two signal transformation modules 11-i 11-i , . 12-i 12-i führen jeweils eine Signalumwandlung von einem elektrischen zu einem optischen Signal durch. each perform a signal conversion from an electrical to an optical signal. Bei einer möglichen Ausführungsform befinden sich die Signaltransformationsmodule In one possible embodiment the signal transformation modules 11-i 11-i , . 12-i 12-i jeweils in einem optischen Transceiver. in each case in an optical transceiver. Bei einer möglichen Ausführungsform ist dieser optischer Transceiver in eine Buchse des Zugangs- bzw. Accesspunktes In a possible embodiment, this optical transceiver into a socket of the access point or access 2-i 2-i bzw. der Signal- und Datenverarbeitungseinheit or of the signal and data processing unit 4-i 4-i einsteckbar. inserted. Bei der in When in 2a 2a dargestellten Ausführungsform verfügt jedes Schienensegment lediglich über einen Zugangspunkt The illustrated embodiment has each rail segment only via an access point 2-i 2-i . ,
  • 2b 2 B zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems. shows an alternative embodiment of the communication system according to the invention. Mehrere Zugangs- bzw. Access Points Several access or access points 2-i 2-i , . 2-j 2-j , . 2-k 2-k sind an eine gemeinsame Verteilereinheit are connected to a common distribution unit 13 13 angeschlossen, die über einen Lichtwellenleiter connected, via an optical waveguide 5-i 5-i mit einem Signaltransformationsmodul a signal transform module 12-i 12-i der zugehörigen Signal- und Datenverarbeitungseinheit the associated signal and data processing unit 4-i 4-i des jeweiligen Schienensegmentes verbunden ist. of the respective rail segment is connected. Bei der Verteilereinheit In the distribution unit 13 13 handelt es sich um eine optische Verteilereinheit bzw. einen optischen Hub. If it is an optical branching unit or an optical hub.
  • 2c 2c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems shows a further embodiment of the communication system according to the invention 1 1 . , Wie in As in 2c 2c dargestellt, können mehrere optische Hubs bzw. optische Verteilereinheiten shown, a plurality of optical hubs or optical distribution units 13-1 13-1 , . 13-2 13-2 , . 13-3 13-3 an Signaltransformationsmodule to signal transformation modules 12-1 12-1 , . 12-2 12-2 , . 12-3 12-3 einer Gruppe von Signal- und Datenverarbeitungseinheiten a group of signal and data processing units 4-1 4-1 , . 4-2 4-2 , . 4-3 4-3 übertragen werden, die sich beispielsweise in demselben Raum befinden. are transmitted, which are found for example in the same room.
  • Der Abstand zwischen den Zugangspunkten The distance between the access points 2-i 2-i und der Signal- und Datenverarbeitungseinheit and the signal and data processing unit 4-i 4-i des Schienensegmentes kann im Bereich von einigen Kilometern liegen. the rail segment may be in the range of several kilometers. Der Zugangspunkt The access point 2-i 2-i bildet einen Signalrepeater, der das empfangene Funksignal des Schienenfahrzeuges in ein optisches Signal umwandelt und das Signal über eine optische Verteilereinheit forming a signal repeater that converts the received radio signal of the rail vehicle into an optical signal and the signal via an optical distributor unit 13 13 an eine entfernt gelegene Signal- und Datenverarbeitungseinheit to a remote signal and data processing unit 4-i 4-i des jeweiligen Schienensegmentes überträgt. of the respective rail segment transfers. Die Kommunikationsverbindung ist bidirektional, da die optische Verteilereinheit The communication connection is bidirectional, since the optical distributor unit 13 13 einerseits als einen optischen Multiplexer zum Multiplexen der von den Zugangspunkten on one hand as an optical multiplexer for multiplexing the of the access points 2-i 2-i empfangenen optischen Signale zur Signal- und Datenverarbeitungseinheit received optical signals for signal and data processing unit 4-i 4-i bildet und andererseits einen optischen Demultiplexer bildet, welcher die von der Signal- und Datenverarbeitungseinheit and forming on the other hand forms an optical demultiplexer, which by the signal and data processing unit 4-i 4-i stammenden optischen Signale an die verschiedenen Zugangspunkte derived optical signals to the various access points 2-i 2-i splittet bzw. verteilt. splits or distributed.
  • Die verschiedenen Zugangspunkte The various access points 2-i 2-i weisen eine relativ geringe schaltungstechnische Komplexität auf, da sie, wie in have a relatively small circuitry complexity, since, as in 2 2 zu sehen, nur ein Funkmodul to see only one radio module 10-i 10-i und ein Signaltransformationsmodul and a signal transformation module 11-i 11-i beinhalten. include. Daher arbeiten die in dem erfindungsgemäßen Kommunikationssystem Therefore, working in the inventive communication system 1 1 eingesetzten Zugangspunkte Access points used 2-i 2-i besonders robust und zuverlässig und sind wartungsarm. particularly robust and reliable and require little maintenance.
  • Weiterhin sind die Zugangspunkte Further, the access points 2-i 2-i weniger sensitiv gegenüber klimatischen Schwankungen, insbesondere Temperaturschwankungen der Umgebung. less sensitive to climatic variations, particularly variations in temperature of the environment. Dies wiederum vereinfacht den Aufbau des Gehäuses des jeweiligen Zugangspunktes This in turn simplifies the structure of the housing of the respective access point 2-i 2-i . ,
  • Die verschiedenen Zugangspunkte The various access points 2-i 2-i tauschen optische Signale über die optische Verteilereinheit exchanging optical signals via the optical distribution unit 13 13 mit der Signal- und Datenverarbeitungseinheit with the signal and data processing unit 4-i 4-i aus, wobei diese optischen Signale nicht empfindlich gegenüber elektromagnetischen Interferenzen sind. from, these optical signals are not sensitive to electromagnetic interference. Dies erleichtert die Verkabelung an den Schienen. This facilitates the wiring to the rails.
  • Da die schaltungstechnische Komplexität der eingesetzten Zugangspunkte Since the circuitry complexity of the access points used 2-i 2-i gering ist, ist die Ausfallwahrscheinlichkeit aufgrund der geringen Anzahl von notwendigen Komponenten gering. is small, the probability of failure is small due to the small number of necessary components.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems besteht darin, dass auf den verschiedenen Zugangspunkten Another advantage of the communication system according to the invention is that at the various access points 2-i 2-i kein Applikationsprogramm bzw. Softwareprogramm auf einem Mikroprozessor ausgeführt werden muss und somit das Kommunikationssystem im Vergleich mit herkömmlichen Kommunikationssystemen sicherer gegenüber Angriffen bzw. Hacker-Angriffen ist. No application program or software program must be run on a microprocessor and thus the communication system in comparison with conventional communication systems is more secure against attacks or hacker attacks. Obwohl die an dem Schienen verlegten Zugangspunkte Although installed on the rail access points 2-i 2-i für einen Angreifer zugänglich sind, sind Software-Angriffe nicht möglich, da auf den jeweiligen Zugangspunkten are available for an attacker to software attacks are not possible because the respective access points 2-i 2-i keine Applikationsprogramme ausgeführt werden. no application programs are run. Ein Angriff auf die Signal- und Datenverarbeitungseinheiten bzw. CSO-Einheiten An attack on the signal and data processing units or CSO units 4-i 4-i ist physikalisch nicht möglich, da sie sich vorzugsweise in einem gemeinsamen geschützten Serverraum befinden. is physically impossible, since they are preferably located in a common protected server room. Bei einer möglichen Ausführungsform befinden sich die Signal- und Datenverarbeitungseinheiten In one possible embodiment the signal and data processing units 4-i 4-i zusammen mit den Routern together with the routers 2-i 2-i in Switches in switches 6-i 6-i in einem Raum, so dass der Verkabelungsaufwand minimiert werden kann. So that the cabling can be minimized in a room. Weiterhin wird hierdurch die Datenverbindung gegenüber Angreifern ebenfalls gesichert. Furthermore, this data connection compared to attackers is also saved.
  • Die geringe Interferenzgefahr erlaubt zudem eine gemeinsame Nutzung von Bandbreiten durch verschiedene Gruppen von Zugangspunkten. The low interference risk also allows sharing of bandwidth by different groups of access points. Die Zugangspunkte The access points 2 2 innerhalb derselben Gruppe können über den gleichen Frequenzkanal mit dem Funkmodul des Schienenfahrzeugs kommunizieren. within the same group can communicate over the same frequency channel with the radio module of the railway vehicle. Benachbarte Gruppen von Zugangspunkten Adjacent groups of access points 2 2 unterschiedlicher Schienensegmente kommunizieren beispielsweise auf verschiedenen Frequenzkanälen mit dem Funkmodul des Schienenfahrzeuges. of rail segments for example, communicate on different frequency channels with the radio module of the railway vehicle. Handelt es sich bei den Funkmodulen um WLAN-Funkmodule kann beispielsweise, wie in Is it at the radio modules to wireless radio modules can, for example, as in 1 1 angedeutet, eine Gruppe von Zugangspunkten indicated a group of access points 2 2 über einen Frequenzkanal a frequency channel 1 1 und eine andere Gruppe von Zugangspunkten and another group of access points 2 2 über einen Frequenzkanal a frequency channel 6 6 kommunizieren. communicate. Die dabei verwendeten Frequenzen überlappen einander nicht. The frequencies used in this case does not overlap each other. Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem The communication system according to the invention 1 1 erlaubt die IP-basierte Datenübertragung zu einem Zugsteuersystem. allows the IP-based data transfer to a train control system. Daher ist auch ein IP-basierter Multicast für die Datenströme möglich. Therefore, an IP-based multicast for the data streams is possible. Weiterhin kann ein VPN-Tunnel zu dem Zugsteuersystem aufgebaut werden, um Daten besonders sicher gegenüber Angriffen zu übertragen. Further, a VPN tunnel can be established to the train control system, to transmit data considered secure from attack.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind zwei Segmente von Zugangspunktgruppen in verschachtelter Weise installiert und arbeiten mit unterschiedlichen Frequenzen. In one possible embodiment of the system according to the invention two segments access point groups are installed in an interleaved manner and operate at different frequencies. Hierdurch ist es möglich, redundante Übertragungspfade im Frequenzbereich für die drahtlose Verbindung des Schienenfahrzeugs mit dem Kommunikationssystem This makes it possible, redundant transmission paths in the frequency domain for the wireless connection of the rail vehicle with the communication system 1 1 bereitzustellen. provide.
  • 3 3 zeigt ein Blockschaltbild einer möglichen Ausführungsform eines in dem erfindungsgemäßen Kommunikationssystem shows a block diagram of a possible embodiment of a communication system according to the invention in the 1 1 eingesetzten optischen Verteilers optical distributor used 13 13 . , Die Verteilereinheit The distribution unit 13-i 13-i weist jeweils einen Multiplexer/Demultiplexer each includes a multiplexer / demultiplexer 14-i 14-i auf. on. Die Multiplexer/Demultiplexer-Einheit The multiplexer / demultiplexer unit 14-i 14-i dient zum Multiplexen der von den Zugangspunkten is used for multiplexing the of the access points 2-i 2-i gelieferten optischen Signale an die Signal- und Datenverarbeitungseinheit supplied optical signals to the signal and data processing unit 4-i 4-i des jeweiligen Schienensegmentes. of each rail segment. Weiterhin dient die Multiplexer/Demultiplexer-Einheit Further, the multiplexer / demultiplexer unit serves 14-i 14-i zum Demultiplexen der von der Signal- und Datenverarbeitungseinheit for demultiplexing the of the signal and data processing unit 4-i 4-i des Schienensegmentes gesendeten optischen Signale an die verschiedenen Zugangspunkte the transmitted rail segment optical signals to the various access points 2-i 2-i der jeweiligen Zugangspunktgruppe. of each access point group.
  • Die optische Verteilereinheit The optical distribution unit 13-i 13-i enthält ferner vorzugsweise eine darin integrierte Steuerung preferably further contains a built-in control 15-i 15-i , die die Schalter der Multiplexer/Demultiplexer-Einheit steuert. Which controls the switches of the multiplexer / demultiplexer unit. Die Steuerung. The control. 15-i 15-i enthält eine Signalauswerteeinheit, welche die von den Zugangspunkten includes a signal evaluation unit, which of the access points 2-i 2-i erzeugten Signale überwacht und auswertet. monitors signals generated and analyzed. Dabei wertet die in der Steuerung Here evaluates the in control 15-i 15-i enthaltene Signalauswerteeinheit die von den Zugangspunkten Signal evaluation contained by the access points 2-i 2-i stammenden Signale hinsichtlich mindestens einer Signalcharakteristik aus. derived from signals with respect to at least one signal characteristic. Die Steuerung steuert den Multiplexer/Demultiplexer The controller controls the multiplexer / demultiplexer 14-i 14-i zum Schalten von Signalübertragungspfaden zwischen den Zugangspunkten for switching signal transmission paths between the access points 2-i 2-i und der Signal- und Datenverarbeitungseinheit and the signal and data processing unit 4-i 4-i des Schienensegmentes in Abhängigkeit von den ermittelten Signalcharakteristika. of the rail segment in dependence on the determined signal characteristics. Auf diese Weise können dann Übertragungspfade gezielt an- bzw. abgeschaltet werden. In this way, the transmission paths can then targeted arrival or are switched off. Die Signalauswerteeinheit der Steuerung The signal evaluation of the control 15-i 15-i wertet die von den Zugangspunkten evaluates from the access points 2-i 2-i stammenden Signale im Zeit- und/oder Frequenzbereich bzw. in der Zeit- bzw. Frequenzdomäne aus. derived signals in the time and / or frequency domain or in the time and frequency domain. Bei einer möglichen Ausführungsform wertet die Signalauswerteeinheit der Steuerung In one possible embodiment, the signal evaluation unit evaluates the control 15-i 15-i eine Signalstärke- und/oder ein Signal-Rausch-Verhältnis SNR und gegebenenfalls ein Signalformat der von den Zugangspunkten a signal strength and / or a signal-to-noise ratio SNR, and, optionally, a signal format of the access points 2-i 2-i stammenden Signale aus. derived signals.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform wertet die Signalauswerteeinheit der Steuerung In another possible embodiment, the signal evaluation unit evaluates the control 15-i 15-i ein Signalspektrum der von den Zugangspunkten a signal spectrum of the access points 2-i 2-i stammenden Signale aus. derived signals. Insbesondere ist die Signalauswerteeinheit der Steuerung Specifically, the signal evaluation unit the control 15-i 15-i in der Lage zu erkennen, ob ein von einem Zugangspunkt to be able to recognize whether a from an access point 2-i 2-i stammendes optisches Signal von einem Funksignal abgeleitet ist, welches von einem Funkmodul eines Schienenfahrzeuges stammt. originating optical signal is derived from a radio signal which originates from a radio module of a rail vehicle. Die Signalauswerteeinheit der Steuerung The signal evaluation of the control 15-i 15-i ist vorzugsweise ferner in der Lage zu erkennen, ob ein erhaltenes Signal von einer ungewünschten Signalinterferenzquelle stammt. is preferably also be seen in the situation whether a received signal from an undesired signal interference source.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems verfügt die Verteilereinheit In one possible embodiment of the system according to the invention, the distribution unit has 13 13 zusätzlich über einen lokalen Datenspeicher zum Aufzeichnen von Signalcharakteristika der von den Zugangspunkten also has a local data memory for recording the signal characteristics of the access points 2-i 2-i stammenden Signale. derived signals. Bei einer möglichen Ausführungsform berechnet die Steuerung in Abhängigkeit von den aufgezeichneten Signaldaten bzw. den historischen Daten einen zukünftigen Aufenthaltsort des Schienenfahrzeuges auf dem jeweiligen Schienensegment. In one possible embodiment, the control depending on the recorded signal data and the historical data calculates a future location of the rail vehicle on the respective rail segment. In Abhängigkeit von dem berechneten Aufenthaltsort kann dann die Steuerung can then, depending on the calculated location of the control 15-i 15-i durch Ansteuerung des Multiplexers/Demultiplexers by control of the multiplexer / demultiplexer 14-i 14-i bzw. dessen Schalter die Signalübertragungspfade zwischen den Zugangspunkten or its switch signal transmission paths between the access points 2-i 2-i und der Signal- und Datenverarbeitungseinheit and the signal and data processing unit 4-i 4-i des Schienensegments gezielt zu- bzw. abschalten. specifically to-rail segment or switch off.
  • In dem in Where in 4a 4a dargestellten Beispiel befinden sich eine Interferenz bzw. eine Störsignalquelle und ein Zug Example shown are an interference and a noise signal source and a train 16-1 16-1 im selben Schienensegment in dem fünf Zugangspunkte in the same rail segment in the five access points 2-1 2-1 bis to 2-5 2-5 vorgesehen sind. are provided. Die Signalauswerteeinheit der Steuerung The signal evaluation of the control 15-i 15-i des Verteilers the distributor 13-i 13-i wertet die von den verschiedenen Zugangspunkten evaluates the different from the access points 2-i 2-i stammenden Signale aus und erkennt anhand der Signalcharakteristika, beispielsweise einer Signalstärke oder einer Signalform, dass das von dem Zugangspunkt derived signals, and recognizes from the signal characteristics, such as a signal strength or a waveform that from the access point 2-4 2-4 gelieferte optische Signal von dem Funksignal des Funkmoduls innerhalb des Zuges supplied optical signal from the radio signal of the radio module within the train 16-1 16-1 stammt. comes. Ferner erkennt die Signalauswerteeinheit der Steuerung Furthermore, the signal evaluation of the control system detects 15-i 15-i innerhalb des Verteilers within manifold 13 13 , dass das von dem Zugangspunkt That from the access point 2-1 2-1 gelieferte Signal von einer Störquelle, beispielsweise einem Mikrowellenherd, stammt. signal delivered by a noise source, for example a microwave oven, is derived. Aufgrund des Auswerteergebnisses schaltet dann die Steuerung Due to the evaluation result then the control switches 15-i 15-i innerhalb der Verteilereinheit die Datenübertragungspfade zwischen den Zugangspunkten within the distributor unit, the data transmission paths between the access points 2-1 2-1 , . 2-2 2-2 , . 2-3 2-3 sowie such as 2-5 2-5 und der Signaldatenverarbeitungseinheit and the signal processing unit 4-i 4-i ab und schaltet nur den Datenübertragungspfad zwischen dem Zugangspunkt and switches only the data transfer path between the access point 2-4 2-4 und der Signal- und Datenverarbeitungseinheit and the signal and data processing unit 4-i 4-i zur bidirektionalen Kommunikation mit dem Schienenfahrzeug durch. for bidirectional communication with the rail vehicle through.
  • In dem in Where in 4b 4b dargestellten Beispiel bewegen sich zwei Züge Example shown move two trains 16-1 16-1 , . 16-2 16-2 auf unterschiedlichen Schienen on different tracks 3-1 3-1 , . 3-2 3-2 aufeinander zu, wobei die Signalübertragungspfade zu den entsprechenden Zugangspunkten towards each other, wherein the signal transmission paths to the respective access points 2-2 2-2 , . 2-4 2-4 , die sich in unmittelbarer Nähe der beiden Zügen That in the immediate vicinity of the two trains 16-1 16-1 , . 16-2 16-2 befinden, durch die Steuerung are, by the controller 15-i 15-i des Verteilermoduls the distributor module 13 13 an die Signal- und Datenverarbeitungseinheit the signal and data processing unit 4-i 4-i des jeweiligen Schienensegmentes durchgeschaltet werden. of each rail segment are turned on.
  • Bei dem in In the in 4c 4c dargestellten Beispiel passieren die beiden Züge Example shown, the two trains pass 16-1 16-1 , . 16-2 16-2 einander an der Stelle des Zugangspunktes each other at the location of the access point 2-3 2-3 , welcher entsprechend durch die Steuerung Which accordingly by the controller 15-i 15-i des Verteilermoduls the distributor module 13 13 zu der Signal- und Datenverarbeitungseinheit for the signal and data processing unit 4-i 4-i des jeweiligen Schienensegmentes durchgeschaltet wird. of the respective rail segment is turned on.
  • Die Auswahl der Frequenzen bzw. Kanäle zu den verschiedenen Schienensegmenten kann willkürlich erfolgen, solang eine verschachtelte Kanalallokation möglich ist. The selection of frequencies or channels to the different rail segments can be done arbitrarily, as long as a nested channel allocation is possible. Auch die Größe der Schienensegmente kann variieren. The size of the rail segments can vary. Der Abstand zwischen den Zugangspunkten The distance between the access points 2-i 2-i kann beispielsweise einige hundert Meter betragen. may be for example a few hundred meters.
  • Durch die Verwendung eines großen Clusters von Zugangspunkten By using a large cluster of access points 2-i 2-i über mehrere hundert Meter entlang einer Schienenstrecke lassen sich Über-Reichweiten, wie sie bei herkömmlichen Systemen auftreten, vermeiden. can be several hundred meters along a railway overlapping ranges, such as occur in conventional systems, avoid. 5a 5a zeigt eine herkömmliche Anordnung von Zugangspunkten. shows a conventional arrangement of access points. Dabei überlappen sich die Reichweiten der verschiedenen Zugangspunkte mit denen benachbarter Zugangspunkte. Here, the ranges of the various access points overlap with those of neighboring access points. Beispielsweise überlappt sich die Funkreichweite eines Zugangspunktes mit der Reichweite von zwei weiteren Zugangspunkten, nämlich der linken und rechten benachbarten Zugangspunkte. For example, the radio range of an access point overlaps with the range of two other access points, namely the left and right neighboring access points. Dies ist erwünscht, um Lücken bei der Abdeckung zu vermeiden. This is desirable in order to avoid gaps in coverage. Aufgrund sub-optimaler Planung und einem ständigen Wechsel bei den Kanalbedingungen ist die Anzahl der benachbarten Zugangspunkte höher, und kann mehr als sieben Zugangspunkte betragen. Because sub-optimal planning and a constant change in the channel conditions, the number of neighboring access points is higher and can be more than seven access points. Im dargestellten Beispiel befindet sich der Knoten bzw. Zugangspunkt lediglich im Sendebereich von zwei benachbarten Knoten in beiden Richtungen. In the illustrated example, the node or access point is only in the transmission range of two adjacent nodes in both directions. Der innere Zugangspunkt einer Gruppe wird daher von vier benachbarten Zugangspunkten gestört. The internal access point of a group is therefore disturbed by four neighboring access points. Durch diese Interferenz kann die Performance des Netzwerkes verschlechtert werden. Due to this interference, the network performance may be degraded. Die Zugangspunkte konkurrieren um die gleiche Bandbreite, wenn sie sich in einem gemeinsamen Bereich befinden. The access points are competing for the same bandwidth, when they are located in a common area.
  • 5b 5b zeigt die Situation bei einem Kommunikationssystem shows the situation in a communication system 1 1 gemäß der Erfindung. according to the invention. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bilden fünf Zugangspunkte In the illustrated embodiment form five access points 2-i 2-i eine Zugangspunktgruppe bzw. einem entsprechenden Cluster. an access point group or a corresponding cluster. Bei dem dargestellten Beispiel überlappen sich lediglich zwei Zugangspunkte am Rand der Gruppe, so dass nur benachbarte Gruppen bzw. Cluster um die gleiche Bandbreite miteinander konkurrieren. In the illustrated example, only two access points overlap at the edge of the group, so that only compete adjacent groups or clusters to the same bandwidth with each other. Daher ist die Performance bei dem erfindungsgemäßen Kommunikationsdatensystem Therefore, the performance in the inventive communication data system 1 1 höher als bei einem konventionellen Kommunikationssystem. higher than for a conventional communication system.
  • Der Abstand zwischen den Routern The distance between the routers 7-i 7-i und den Signal- und Datenverarbeitungseinheiten and the signal and data processing units 4-i 4-i ist vorzugsweise gering um die Verbindung bzw. Verkabelung zu erleichtern. is preferably small to facilitate the connection or wiring. Der Abstand zwischen den Signal- und Datenverarbeitungseinheiten The distance between the signal and data processing units 4-i 4-i und den Zugangspunkten and access points 2-i 2-i kann einige Dutzend Kilometer betragen. may be a few dozen kilometers. Die Verteilereinheit The distribution unit 13 13 eines Schienensegmentes macht lediglich einen Lichtwellenleiter zur Verbindung mit der Signal- und Datenverarbeitungseinheit a rail segment accounts for only one optical waveguide for connection to the signal and data processing unit 4-i 4-i erforderlich. required. Die optische Verteilereinheit The optical distribution unit 13 13 wird vorzugsweise in der Nähe der Zugangspunkte is preferably in the vicinity of the access points 2-i 2-i des jeweiligen Schienensegmentes vorgesehen, um den Verkabelungsaufwand zu minimieren. of the respective rail segment is provided, in order to minimize the amount of wiring.
  • Die Verteilereinheiten The distribution units 13 13 weisen vorzugsweise intelligente Multiplexer/Demultiplexer auf, die in der Lage sind, bestimmte Signalübertragungspfade zwischen den Signal- und Datenverarbeitungseinheiten preferably have intelligent multiplexer / demultiplexer, which are capable of certain signal transmission paths between the signal and data processing units 4-i 4-i und den Zugangspunkten and access points 2-i 2-i für die Funksignale gezielt zu schalten. to switch specifically for radio signals. Störungen durch Selbstinterferenz und Interferenz mit anderen Signal- bzw. Störquellen, beispielsweise WLAN-Einrichtungen, können auf diese Weise auf ein Minimum reduziert werden. Interference from self-interference and interference with other signal or noise sources, such as wireless devices can be reduced in this way to a minimum.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur Cited non-patent literature
    • IEEE-Standard 802.11 [0034] IEEE standard 802.11 [0034]
    • Standard IEEE802.16 [0034] Standard IEEE802.16 [0034]
    • IEEE802.15 [0034] IEEE802.15 [0034]

Claims (14)

  1. Kommunikationssystem ( The communication system ( 1 1 ) für ein Schienenfahrzeug ( ) (For a rail vehicle 16 16 ) mit Zugangspunkten ( ) (With access points 2 2 ), die entlang eines Schienensegmentes vorgesehen sind, wobei jeder Zugangspunkt ( ) Which are provided along a track segment, wherein each access point ( 2 2 ) (a) ein Funkmodul ( ) (A) a radio module ( 10 10 ), das über eine Luftschnittstelle mit einem in dem Schienenfahrzeug ( ), Which with a (over an air interface in the rail vehicle 16 16 ) vorgesehenen Funkmodul kommuniziert, und (b) ein Signaltransformationsmodul ( ) Provided on radio module communicating, and (b) a signal transform module ( 11 11 ) aufweist, welches das von dem Funkmodul des Schienenfahrzeuges über die Luftschnittstelle empfangene Funksignal in ein optisches Signal transformiert, das über einen Lichtwellenleiter ( ), Which transforms from the radio module of the railway vehicle via the air interface, received radio signal into an optical signal (through a fiber optic cable 5 5 ) zu einer für das Schienensegment vorgesehenen Signal- und Datenverarbeitungseinheit ( ) (To a provided for the rail segment signal and data processing unit 4 4 ) übertragen wird. ) Is transmitted.
  2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei das Signaltransformationsmodul ( Communication system of claim 1, wherein the signal transformation module ( 11 11 ) des Zugangspunktes ( () Of the access point 2 2 ) ein optisches Signal, das über einen Lichtwellenleiter ( ) An optical signal (through a fiber optic cable 5 5 ) von der Signal- und Datenverarbeitungseinheit ( ) (By the signal and data processing unit 4 4 ) des Schienensegmentes empfangen wird, in ein Signal transformiert, welches durch das Funkmodul ( ) Is received of the rail segment is transformed into a signal (through the wireless module 10 10 ) des Zugangspunktes ( () Of the access point 2 2 ) als Funksignal über die Luftschnittstelle an das Funkmodul des Schienenfahrzeuges ( ) (As a radio signal over the air interface to the radio module of the rail vehicle 16 16 ) übertragen wird. ) Is transmitted.
  3. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Funkmodul des Zugangspunktes ( A communication system according to claim 1 or 2, wherein the radio module of the access point ( 2 2 ) und das Funkmodul des Schienenfahrzeuges ( ) And the radio module of the rail vehicle ( 16 16 ) WLAN-Funkmodule sind. ) WLAN radio modules.
  4. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 bis 3, wobei mehrere Zugangspunkte ( Communication system according to claim 1 to 3, wherein a plurality of access points ( 2 2 ) eine Gruppe von Zugangspunkten eines Schienensegmentes bilden und über einen Verteiler ( ) Form a group of access points of a rail segment, and (via a manifold 13 13 ) mit der Signal- und Datenverarbeitungseinheit ( ) (With the signal and data processing unit 4 4 ) des jeweiligen Schienensegmentes verbunden sind. ) Of the respective rail segment are connected.
  5. Kommunikationssystem nach Anspruch 4, wobei die Verteilereinheit ( Communication system according to claim 4, wherein the distributor unit ( 13 13 ) einen Multiplexer/Demultiplexer ( ) (A multiplexer / demultiplexer 14 14 ) zum Multiplexen der von den Zugangspunkten ( ) For multiplexing the (of the access points 2 2 ) gesendeten optischen Signale an die Signal- und Datenverarbeitungseinheit ( ) Transmitted optical signals (the signal and data processing unit 4 4 ) des Schienensegmentes und zum Demultiplexen der von der Signal- und Datenverarbeitungseinheit ( ) Of the rail segment and for demultiplexing the (by the signal and data processing unit 4 4 ) des Schienensegmentes gesendeten optischen Signale an die Zugangspunkte ( ) Of the transmitted optical signals rail segment (to the access points 2 2 ) aufweist. ) having.
  6. Kommunikationssystem nach Anspruch 5, wobei der Multiplexer/Demultiplexer ( Communication system according to claim 5, wherein the multiplexer / demultiplexer ( 14 14 ) durch eine in der Verteilereinheit ( ) Through a (in the distributor unit 13 13 ) integrierte Steuerung ( ) Integrated control ( 15 15 ) angesteuert wird, welche die von den Zugangspunkten ( ) Is driven which the (of the access points 2 2 ) stammenden Signale überwacht und auswertet. ) Monitors and evaluates signals derived.
  7. Kommunikationssystem nach Anspruch 6, wobei die Steuerung ( A communication system according to claim 6, wherein the controller ( 15 15 ) der Verteilereinheit ( () Of the distributor unit 13 13 ) die von den Zugangspunkten ( ) The (of the access points 2 2 ) stammenden Signale hinsichtlich mindestens eines Signalcharakteristikums auswertet und den Multiplexer/Demultiplexer ( ) Evaluates signals originating regarding at least one signal Charakteristikums and the multiplexer / demultiplexer ( 14 14 ) zum Schalten von Signalübertragungspfaden zwischen den Zugangspunkten ( ) (For switching signal transmission paths between the access points 2 2 ) und der Signal- und Datenverarbeitungseinheit ( ) And the signal and data processing unit ( 4 4 ) des Schienensegmentes in Abhängigkeit von ermittelten Signalcharakteristika ansteuert. ) Of the rail segment in response to determined signal characteristics drives.
  8. Kommunikationssystem nach Anspruch 7, wobei die Signalcharakteristika der von den Zugangspunkten ( A communication system according to claim 7, wherein the signal characteristics of the (of the access points 2 2 ) stammenden Signale in der Zeit- und/oder Frequenzdomäne ausgewertet werden. ) Derived signals in the time and / or frequency domain to be analyzed.
  9. Kommunikationssystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Signalcharakteristika aufweisen: eine Signalstärke, ein Signalrauschverhältnis, ein Signalformat und ein Signalspektrum der von den Zugangspunkten ( A communication system according to claim 7 or 8, wherein the signal characteristics comprise: a signal strength, a signal to noise ratio, a signal format, and a signal of the spectrum (from the access points 2 2 ) stammenden Signale. ) Derived signals.
  10. Kommunikationssystem nach Anspruch 5 bis 9, wobei die Steuerung ( Communication system according to claim 5 to 9, wherein the controller ( 15 15 ) einen lokalen Datenspeicher zum Aufzeichnen von Signalcharakteristika der von den Zugangspunkten ( ) A local data memory for recording the signal characteristics (of the access points 2 2 ) stammenden Signale aufweist und in Abhängigkeit von den ausgewerteten Signalen einen zukünftigen Aufenthaltsort eines Schienenfahrzeuges ( and having) signals originating a future location of a rail vehicle (in dependence on the evaluated signals 16 16 ) auf dem Schienensegment berechnet. ) Calculated on the rail segment.
  11. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 bis 10, wobei benachbarte Gruppen von Zugangspunkten ( A communication system according to claim 1 to 10, wherein adjacent groups of access points ( 2 2 ) unterschiedlicher Schienensegmente auf verschiedenen Frequenzkanälen mit dem Funkmodul des Schienenfahrzeuges kommunizieren. ) Of different rail segments on different frequency channels with the radio module of the railway vehicle communicate.
  12. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 bis 11, wobei die Signal- und Datenverarbeitungseinheit ( Communication system according to claims 1 to 11, wherein the signal and data processing unit ( 4 4 ) des Schienensegmentes die von den Zugangspunkten ( ) Of the rail segment, the (of the access points 2 2 ) des Schienensegmentes mittels optischer Signale übertragenen Daten als Nutzdaten in Datenpaketen über Netzwerkrouter ( ) Of the rail segment transmitted by means of optical signals data (as user data in data packets via network router 7 7 ) an mindestens einen Zugkontrollserver ( ) (At least one Zugkontrollserver 8 8th ) übertragen. ) transfer.
  13. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 bis 12, wobei das Signaltransformationsmodul ( Communication system according to claim 1 to 12, wherein the signal transformation module ( 6 6 ) des Zugangspunktes ( () Of the access point 2 2 ) einen optischen Transceiver aufweist, der über einen oder mehrere Lichtwellenleiter mit der Verteilereinheit ( ) Comprises an optical transceiver via one or more optical waveguide (with the distributor unit 13 13 ) des jeweiligen Schienensegmentes verbunden ist. ) Is connected to the respective rail segment.
  14. Verfahren zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen einem Kommunikationssystem und einem Schienefahrzeug mit den Schritten: (a) Austauschen von Daten zwischen dem Kommunikationssystem und mindestens einem Zugangspunkt ( A method for bidirectional data transfer between a communication system and a rail vehicle comprising the steps of: (a) exchanging data between the communication system and at least one access point ( 2 2 ) der entlang eines Schienensegmentes angeordnet ist, mittels optischer Signale, die über Lichtwellenleiter transportiert werden; ) Which is arranged along a track segment, by means of optical signals that are transported via optical fibers; und (b) Transformieren der optischen Signale durch eine Signaltransformationseinheit des Zugangspunktes ( and (b) transforming the optical signals by a signal transformation unit of the access point ( 2 2 ) in Signale, die als Funksignale über eine Luftschnittstelle zwischen dem Zugangspunkt ( ) Into signals (as radio signals over an air interface between the access point 2 2 ) und dem Schienenfahrzeug transportiert werden. ) And the rail vehicle to be transported.
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