基于广播的LTE-R同步操控通信系统及切换方法技术方案

技术编号:10077150 阅读:242 留言:0更新日期:2014-05-24 13:06
本发明专利技术涉及LTE-R铁路数字专用移动通信领域,尤其涉及一种基于广播的LTE-R重载铁路同步操控通信系统及切换方法,包括核心网EPC模块、基站eNodeB模块、列车终端模块、列车列尾模块,列控数据实时传输系统,在调度中心设置核心网EPC模块,优选基站eNodeB模块沿列车运行线路呈线状分布;为减小系统内干扰,频率规划采用5M异频组网,相邻小区采用不同载波频率,相对于现有技术,本发明专利技术具有如下优势:提高了同步通信的可靠性,有效节省了频谱资源,避免了四列机车进行切换时控制信息的相互干扰,节约了小区的信道资源,减小时延,降低了切换过程的复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LTE-R铁路数字专用移动通信领域,尤其涉及基于广播的LTE-R同步操控通信系统及切换方法
技术介绍
LTE-R是TD-LTE技术应用于铁路环境中的移动通信系统,保留了LTE的大体结构,由于重载铁路专网通信与移动公网通信侧重点不同,要求列车整个运行全程保持机车同步控制,越区切换十分频繁。越区切换是指移动台在呼叫进行时,从一个服务小区移动到另一个服务小区时,维持呼叫继续进行的过程。LTE切换过程一般可以分为四个部分:测量,处理,决策和执行。切换测量是由用户UE在下行链路进行的。处理是为了过滤掉快衰落效应,这些处理测量要以周期性或事件触发的形式报告给服务基站eNodeB。切换的开始基于切换测量的决策,如果某些条件得到满足,系统在目标小区上分配、激活1个新信道,并将移动台切换到这个新信道上进行通话。切换完成后,释放原来的旧信道。所谓的重载列车的机车同步控制,就是指当列车编组中的机车多于一个时,为了使列车安全、稳定的运行,对机车的控制必须实现同步——同步启动、同步加速、同步减速、同步制动。如果满足不了同步,则会容易引起机车间的挤压或脱钩,在列车控制中,这些现象都是非常危险的。所以就需要在机车上安装提供首尾机车实时可靠通信的控制数据传输系统,以保证司机对控车指令的传达。传统的同步操控系统用450MHz或800MHz无线电台进行通信,通信方式为点对点,不能很好的满足机车同步控制的需要,当两台个机车间相隔超过1公里时,通话质量明显下降。且电台都采用相同频段,同频干扰现象严重。我国现有的重载运输铁路专线已普遍采用机车重联无线同步控制系统,除大秦线有GSM-R网络支持外,其他各线还是采用既有的通信方式。对于地形较复杂的山区或隧道地段,450MHz或800MHz高频信号存在较多的弱场区,使得整个通信系统安全可靠运行存在隐患。我国煤炭重载运输专线大多途径中西部地区,沿线山区环境复杂,隧道繁多,坡度陡峭,都对通信提出了更高的要求。结合生产运输过程中遇到的实际问题,如何保证机车重联无线同步控制系统传输同步操控信息的可靠性面临着很大的挑战。
技术实现思路
为了弥补我国现有的重载运输铁路机车重联无线同步控制系统的不足,本专利技术提供了一种基于数据广播的LTE-R同步操作和控制通信系统,该系统消除了距离对重载列车编组数量的限制,加强了重载列车的通信稳定性和安全可信性,提高了山区或隧道等弱场覆盖地区的通信可靠性。本专利技术的目的在于避免上述现有技术中的缺陷而提供了基于广播的LTE-R同步操控通信系统及切换方法,本专利技术采取了如下技术方案:包括核心网EPC模块,核心网EPC模块主要由移动管理实体MME、归属签约用户服务器HSS、服务网关S-GW、分组数据网网关P-GW等网元组成,以有线方式与基站eNodeB相连接;基站eNodeB模块,基站eNodeB架设在铁路沿线,为列车机车终端提供一定频率的信号,使得列车机车终端数据传输链路始终处于连接状态;列车终端模块,列车终端模块包含位于一列主控机车上的终端和分别位于三辆从控机车上的终端,通过无线传输链路与基站eNodeB相连接;列车列尾模块,列车列尾模块位于最后一列从控机车上,通过无线链路与其他机车进行通信。列控数据实时传输系统,在调度中心设置核心网EPC模块,优选基站eNodeB模块沿列车运行线路呈线状分布;为减小系统内干扰,频率规划采用5M异频组网,相邻小区采用不同载波频率。基于数据广播的LTE-R同步操控通信系统切换方法,包括如下步骤:步骤1)网络侧注册,列车在始发站出发前,列车机车终端进行网络注册登记,根据列车车次号确定列车行驶经过小区的切换顺序列表;步骤2)数据传输链路建立,由核心网EPC模块开启覆盖当前服务小区的天线,由网络分配给列车机车终端固定频率和时隙给该列车,建立数据传输链路;步骤3)切换,列车进入当前服务小区与切换目标小区重叠区域时,根据预定切换准则,核心网EPC模块根据小区的切换顺序列表开启覆盖切换目标小区的基站天线,并建立当前服务小区与切换目标小区基站间的数据连接,列车发送上行链路信号到切换目标小区,当整列火车均切换入切换目标小区时,核心网EPC模块根据切换策略关闭覆盖当前服务小区的天线;列车一直向终点站进发,核心网EPC模块根据预定切换准则和小区的切换顺序列表不断地进行切换;步骤4)网络侧注销步骤,当网络侧完成最后一个小区的切换后,列车将到达终点站,当停靠终点站后,进行网络侧注销,列车终端释放其无线频率资源。步骤3)还进一步还包括:优选核心网EPC的切换准则为基于信号强度检测的切换准则,且主控机车和从控机车分别采用不同的切换类型:其中,主控机车采用终端辅助的切换,当主控机车上的终端接收到新小区信号强度超过当前小区,并且信号强度达到预定门限值时,核心网EPC通过控制基站天线状态进行切换;从控机车采用终端控制的切换,当从控机车接收到新小区信号强度超过当前小区,并且信号强度达到预定门限值时,列车上的终端通过控制接收天线的接收信号频率进行切换。步骤3)还进一步还包括:优选切换步骤中,主控机车通过无线接入网使用终端协助的硬切换算法来支持移动性:周期性的或有触发事件的,机车终端测量下行链路信号质量并发送测量报告到服务小区基站S-eNodeB;S-eNodeB在测量报告以及与主控机车终端和目标小区基站T-eNodeB的协商下来决定切换是否进行。步骤3)还进一步还包括:优选切换步骤中,从控机车采用终端控制的切换策略:当主控机车完成越区切换后,从控机车终端同时测量服务小区基站S-eNodeB和目标小区基站T-eNodeB以不同频率发送的下行链路信号电平,当从控机车接收到目标小区信号强度超过当前服务小区,并且信号强度达到预定门限值时,从控机车上的终端改变接收天线的接收信号频率,进行切换。相对于现有技术,本专利技术基于广播的LTE-R重载铁路同步操控通信系统及切换方法具有如下优势:其一,本专利技术采用了基站铺设在铁路沿线广播同步操控信息的方式,消除了传统点对点通信方式对列车编组数量的限制,有效地增加了铁路运输量;对于山区及隧道等弱场覆盖地区,适当调整基站覆盖位置,采用BBU+RRU的方式,结合泄漏电缆进行这些区域的覆盖,提高了同步通信的可靠性。其二,本专利技术在列车运行之前,进行本文档来自技高网
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基于广播的LTE-R同步操控通信系统及切换方法

【技术保护点】
基于广播的LTE?R同步操控通信系统,其特征在于:包括核心网EPC模块,核心网EPC模块主要由移动管理实体MME、归属签约用户服务器HSS、服务网关S?GW、分组数据网网关P?GW等网元组成,以有线方式与基站eNodeB相连接;基站eNodeB模块,基站eNodeB架设在铁路沿线,为列车机车终端提供一定频率的信号,使得列车机车终端数据传输链路始终处于连接状态;列车终端模块,列车终端模块包含位于一列主控机车上的终端和分别位于三辆从控机车上的终端,通过无线传输链路与基站eNodeB相连接;列车列尾模块,列车列尾模块位于最后一列从控机车上,通过无线链路与其他机车进行通信;列控数据实时传输系统,在调度中心设置核心网EPC模块,优选基站eNodeB模块沿列车运行线路呈线状分布;为减小系统内干扰,频率规划采用5M异频组网,相邻小区采用不同载波频率。

【技术特征摘要】
1.基于广播的LTE-R同步操控通信系统,其特征在于:
包括核心网EPC模块,核心网EPC模块主要由移动管理实体
MME、归属签约用户服务器HSS、服务网关S-GW、分组数据网网
关P-GW等网元组成,以有线方式与基站eNodeB相连接;
基站eNodeB模块,基站eNodeB架设在铁路沿线,为列车机车
终端提供一定频率的信号,使得列车机车终端数据传输链路始终处
于连接状态;
列车终端模块,列车终端模块包含位于一列主控机车上的终端
和分别位于三辆从控机车上的终端,通过无线传输链路与基站
eNodeB相连接;
列车列尾模块,列车列尾模块位于最后一列从控机车上,通过
无线链路与其他机车进行通信;
列控数据实时传输系统,在调度中心设置核心网EPC模块,优
选基站eNodeB模块沿列车运行线路呈线状分布;为减小系统内干
扰,频率规划采用5M异频组网,相邻小区采用不同载波频率。
2.基于数据广播的LTE-R同步操控通信系统的切换方法,其特征在
于包括如下步骤:
步骤1)网络侧注册,列车在始发站出发前,列车机车终端进行
网络注册登记,根据列车车次号确定列车行驶经过小区的切换顺序
列表;
步骤2)数据传输链路建立,由核心网EPC模块开启覆盖当前
服务小区的天线,由网络分配给列车机车终端固定频率和时隙给该
列车,建立数据传输链路;
步骤3)切换,列车进入当前服务小区与切换目标小区重叠区域
时,根据预定切换准则,核心网EPC模块根据小区的切换顺序列表
开启覆盖切换目标小区的基站天线,并建立当前服务小区与切换目
标小区基站间的数据连接,列车发送上行链路信号到切换目标小区,
当整列火车均切换入切换目标小区时,核心网EPC模块根据切换策

\t略关闭覆盖当前服务小区的天线;列车一直向终点站进发,核心网
EPC模块根据预定切换准则和小区的切换...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴昊赵笑楠袁天洋刘晓曼孙乾胡轶男
申请(专利权)人:北京交通大学
类型:发明
国别省市:

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