本发明专利技术公开了一种适用于高速客运专线的宽带移动智能通信网络的实现方法，将无线接入基站设备MIPv6‑AP(Mobile IPv6‑Access Point)，沿高速客运专线布置。负责与安装在列车上的无线收发路由设备之间的双向通信，同时MIPv6‑AP通过光纤等有线设备与Internet或其他专有网络建立连接。将移动无线路由设备MIPv6‑MR(Mobile IPv6‑Mobile Router)安装于客运列车车头和车尾位置，负责车内用户数据的中继转发以及列车发生切换时的数据处理工作。此高速列车上的无线路由设备之间可以建立隧道连接，进行协同路由。同时分别设计了车内移动路由器和沿线基站设备的切换机制和路由机制，保障列车网络的QoS(Quality of Service)服务。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速移动环境下的无线通信领域，尤其是适用于高速客运专线的宽带移动智能通信网络的实现方法。
技术介绍
铁路运输在我国各种现代化运输方式中占有头等重要地位，铁路运输的高速化、智能化发展已经成为当前铁路发展的必然趋势。我国铁路经过几次提速后，主要干线客运列车时速已经达到160km/h，高速客运专线设计时速为200-350km/h。铁路高速化对无线移动通信系统提出了更高的要求，尤其在数据传输的实时性、可靠性和带宽方面我国现有的铁路通信系统已无法满足高速客运专线的通信需求。为了保证高速客运列车的行车安全，提高运输效率，并实现有效的人机控制，迫切需要为高速客运专线建立一个功能完善的、技术构建新型的宽带移动智能通信网。高速客运专线移动宽带智能通信网应综合先进的网络技术，能将列车通信网(TCN,Train Communication Network)、车载无线局域网和地面网通过移动宽带无线接入技术相联，为高速列车的安全高效运行提供可靠优质的多媒体通信服务，主要包括列车信息传输和旅客Internet接入服务。与现有铁路通信网相比较，高速客运专线对通信网提出了新的要求：1)高速客运专线的综合调度系统需要数字网络技术的支撑；2)车地之间需要通过通信网传输的信息从运营调度指挥信息扩大到动车组状态信息数据与旅客访问Internet信息，通信网中的数据业务显著增加，且这些数据对通信网的带宽、可靠性和实时性提出了更高的要求；3)由于列车高速行驶，频繁跨越小区，无线移动通信系统必须具有快速越区切换的功能；4)通信网能够适应不同的地形环境(平原、丘陵、山区、桥梁、隧道和城市)；5)充分利用频谱资源，具有较强的通用性，适应各种铁路运输的需要，在保证行车安全的基础上能为旅客提供更好的宽带Internet接入服务。目前国内外铁路的专用移动通信网主要有：列车无线调度通信系统、GSM-R(Global System for Mobile Communications-Railway)和TETRA(Trans European Trunked Radio)系统。列车无线调度通信系统存在技术基础落后，功能扩展十分困难，同频干扰严重影响通信质量和可靠性，单信道体制投资效益低、功能简单等问题。GSM-R通过分组交换传输数据，可实现9.05kb/s-171.2kb/s的理论可变速率，但这个速率无法满足高速客运专线的数据传输带宽需求。而且GPRS的引入使得分组型的业务与电路型的话音业务相互影响，会对GSM-R网络的容量造成冲击。TETRA在通信方式、业务范围、接通速度和数据业务等方面都优于GSM-R系统，但由于目前TETRA系统尚未制定适用于铁路的诸如列车自动控制数据信息双向传输等用途的技术规范，目前主要应用于地铁、轻轨及公安等部门的无线调度和监控。其分组数据业务最高传输速率为384kbit/s，难以满足高速客运专线为旅客提供高质量Internet服务。此外，国外有一些构想和倡议被提出，这些构想为提供高速列车旅客一个宽带Internet接入和移动电子商务M-Commerce提供了一个基础框架。其中倡议之一就是FIFTH(对于快速列车的快速Internet)。在该构想中，乘客能够使用802.11b/g无线网卡同车载网关通信，车载网关通过卫星与Internet世界相连。德国铁路公司DB最近提出了一个项目Railnet，为乘客提供宽带Internet接入。为了实现这个目的，UTMS(Universal Mobile Telecommunications System)和Wi-Fi技术被用到。另外有一家电信公司也正在英国铁路测试一个WiFi/WiMax铁路网络解决方案。该方案中用户通过车厢内的Wi-Fi设备和车厢外顶部的未认证的WiMax设备与铁路沿线的基站相连。分析表明，我国现有的铁路的专用移动通信系统在数据传输的实时性、可靠性和带宽方面已无法满足高速客运专线的通信需求。迫切需要为高速客运专线建立一个功能完善的宽带移动智能通信网。近年来涌现的无线网络技术，如802.11、802.16e和802.20等技术为铁路移动通信系统的建设提供了新思路，但由于高速列车的高速移动性、车地与车内网络多样性、列车运行环境复杂性等特点，为我们带来了新的挑战。
技术实现思路
为了解决高速客运专线上专用移动通信系统质量不佳的技术问题，本专利技术提供一种用于高速客运专线的宽带移动智能通信网络的实现方法。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是，一种适用于高速客运专线的宽带移动智能通信网络的实现方法，包括以下步骤：沿高速客运专线布置用于与安装在列车上的移动无线收发路由设备MIPv6-MR之间进行双向通信的无线接入基站设备MIPv6-AP；在列车上每隔一段距离分别布置用于车内用户数据的中继转发的移动无线收发路由设备MIPv6-MR，且同一列车内的MIPv6-MR之间建立隧道连接进行协同路由；当列车在移动并将要在两个不同的MIPv6-AP覆盖区域即新旧子网之间进行越区切换时，列车上将要首先越区的MIPv6-MR通过使用一条绑定更新消息建立作为原接入路由器PAR的MIPv6-AP和其他未越区的MIPv6-MR之间的本地隧道，并请求PAR把发送给它的数据包经过该本地隧道转发给列车上其它仍然位于旧子网的MR；完成切换后首先越区的MR协助列车上其它MR执行到新子网的无缝切换：即把获得的作为新子网路由器的MIPv6-AP的公告消息转发给其它MIPv6-MR，使其它MIPv6-MR提前获得网络层信息进行三层切换。所述的方法，运行列车上的MIPv6-MR与铁路沿线的MIPv6-AP建立双向通信后，MIPv6-AP从MIPv6-MR处获取列车线路和时间信息，建立路由表，从而可以在即将发生切换之前，进行预切换处理。所述的方法，MIPv6-AP根据沿客运专线所布置的接入路由器AR的顺序以及列车行驶方向，当第一个MIPv6-MR进行跨区切换时，在对应的前后接入路由器AR之间建立固定隧道，用来转发因切换延迟较大造成的数据丢失。所述的方法，在进行跨区切换时，利用上下文转移机制对基于线路信息的切换方案中的信令进行修改。所述的方法，所述的预切换处理，是指MIPv6-AP在切换之前将QoS信息传递给线路前方的目的接入路由器，对接入路由器扩展移动代理功能，提前在为MIPv6-MR建立资源预留信息，MIPv6-MR到达后直接利用预留好的资源进行通信。所述的方法，所述的接入路由器为MIPv6-AP或AR。所述的方法，首个跨区的MIPv6-MR的切换过程如下：(1)移动节点MN，即首个跨区的MIPv6-MR发送链路前缀请求消息给当前接入路由器PAR，通知其收到的链路层相关信息；(2)PAR组建回应消息，包含一个NAR即新接入路由器的地址前缀，即MN切换的目标网络的地址前缀；(3)MN配置好新链路转交地址即NLCoA，并产生绑定更新消息给PAR，通知PAR进行新旧地址对即NLCoA和PLCoA的绑定；(4)PAR接收到快速绑定更新FBU，将MN的NLCoA和MN的QoS信息建立切换发起信息传递给NAR，NAR收到切换发起消息之后通过优化的Duplicate Address Detection即DAD算法本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适用于高速客运专线的宽带移动智能通信网络的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：沿高速客运专线布置用于与安装在列车上的移动无线收发路由设备MIPv6‑MR之间进行双向通信的无线接入基站设备MIPv6‑AP；在列车上每隔一段距离分别布置用于车内用户数据的中继转发的移动无线收发路由设备MIPv6‑MR，且同一列车内的MIPv6‑MR之间建立隧道连接进行协同路由；当列车在移动并将要在两个不同的MIPv6‑AP覆盖区域即新旧子网之间进行越区切换时，列车上将要首先越区的MIPv6‑MR通过使用一条绑定更新消息建立作为原接入路由器PAR的MIPv6‑AP和其他未越区的MIPv6‑MR之间的本地隧道，并请求PAR把发送给它的数据包经过该本地隧道转发给列车上其它仍然位于旧子网的MR；完成切换后首先越区的MR协助列车上其它MR执行到新子网的无缝切换：即把获得的作为新子网路由器的MIPv6‑AP的公告消息转发给其它MIPv6‑MR，使其它MIPv6‑MR提前获得网络层信息进行三层切换。
【技术特征摘要】
1.一种适用于高速客运专线的宽带移动智能通信网络的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：沿高速客运专线布置用于与安装在列车上的移动无线收发路由设备MIPv6-MR之间进行双向通信的无线接入基站设备MIPv6-AP；在列车上每隔一段距离分别布置用于车内用户数据的中继转发的移动无线收发路由设备MIPv6-MR，且同一列车内的MIPv6-MR之间建立隧道连接进行协同路由；当列车在移动并将要在两个不同的MIPv6-AP覆盖区域即新旧子网之间进行越区切换时，列车上将要首先越区的MIPv6-MR通过使用一条绑定更新消息建立作为原接入路由器PAR的MIPv6-AP和其他未越区的MIPv6-MR之间的本地隧道，并请求PAR把发送给它的数据包经过该本地隧道转发给列车上其它仍然位于旧子网的MR；完成切换后首先越区的MR协助列车上其它MR执行到新子网的无缝切换：即把获得的作为新子网路由器的MIPv6-AP的公告消息转发给其它MIPv6-MR，使其它MIPv6-MR提前获得网络层信息进行三层切换。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，运行列车上的MIPv6-MR与铁路沿线的MIPv6-AP建立双向通信后，MIPv6-AP从MIPv6-MR处获取列车线路和时间信息，建立路由表，从而可以在即将发生切换之前，进行预切换处理。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，MIPv6-AP根据沿客运专线所布置的接入路由器AR的顺序以及列车行驶方向，当第一个MIPv6-MR进行跨区切换时，在对应的前后接入路由器AR之间建立固定隧道，用来转发因切换延迟较大造成的数据丢失。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在进行跨区切换时，利用上下文转移机制对基于线路信息的切换方案中的信令进行修改。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的预切换处理，是指MIPv6-AP在切换之前将QoS信...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭军，蒋富，张晓勇，朱正发，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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