改进的轨道车辆与地面终端间数据交换的WiFi通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种改进的轨道车辆与地面终端间数据交换的WiFi通信系统。该系统包括位于车辆上的在当前信道交换信号的移动单元及基础设施，其包括：多个接入点，用于在当前信道中发射在接入点和移动单元之间建立链路的信标；检测干扰的干扰检测装置，其能够识别不可用的信道；及频率管理设备，其能够基于不可用的信道为每个接入点分配当前信道。频率管理设备针对每个接入点生成关联表，并能够将关联表发送给考虑的接入点，关联表将分配给位于考虑的接入点附近的接入点的当前信道与每个虚拟信道关联；每个接入点包括生成包括关联表的信标的装置；以及移动单元从接收的信标中提取关联表以更新关联表，其用于搜索建立新的通讯链路的信道。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于在轨道网中运行的轨道车辆与地面终端之间的WiFi通信系统，其中，分配给该系统的频带被分为多个信道。
技术介绍
在本说明书的以下部分中，WiFi设备是符合IEEE 802.11标准的设备。所述频带被分为多个信道Fi。优选地，所述多个信道Fi彼此不相邻且带宽相同。术语“轨道车辆”指能够在轨道网中运行的任何车辆，诸如客运列车，货运列车，有轨电车，地铁列车等等。通常，在WiFi通信系统中，蜂窝设施中每个接入点的工作信道在系统调度期间被分配，并且该工作信道在该系统运行期间不能修改。但是，分配给该WiFi通信系统的频带还被其它无线设备使用，例如气象卫星装备的雷达或用于跟踪航空器的雷达。由这些系统外部的外部信源产生的无线电波能够干扰与该系统进行中的通信，由此会导致车载和轨旁设备之间的数据交换质量降低。另外，由WiFi通信系统产生的信号可能干扰这些其它设备的雷达。由于这些设备被视为该频带的主要用户，因此必须避免对这些设备的干扰。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于在轨道网中运行的轨道车辆与地面终端之间的WiFi通信系统，其中，分配给该系统的频带被分为多个信道，所述系统包括：列车车载移动单元，用于使用当前工作信道发送以及接收无线信号；以及地面蜂窝设施，包括通过通信网络彼此连接的以下装置：多个可调节的接入点，其中，每个接入点能够发送以及接收无线信号。具体地，每个接入点能够使用该接入点和移动单元之间的当前工作信道发送用于建立或保持通信链路的信标；至少一个干扰检测设备，用于检测干扰，其能够识别不可用的频带的信道；以及至少一个频率管理设备，用于管理频率，其能够根据所述不可用的信道为每个接入点分配当前工作信道。在本说明书的以下部分中，WiFi设备是符合IEEE 802.11标准的设备。所述频带被分为多个信道Fi。优选地，所述多个信道Fi彼此不相邻且带宽相同。术语“轨道车辆”指能够在轨道网中运行的任何车辆，诸如客运列车，货运列车，有轨电车，地铁列车等等。通常，在WiFi通信系统中，蜂窝设施中每个接入点的工作信道在系统调度期间被分配，并且该工作信道在该系统运行期间不能修改。但是，分配给该WiFi通信系统的频带还被其它无线设备使用，例如气象卫星装备的雷达或用于跟踪航空器的雷达。由这些系统外部的外部信源产生的无线电波能够干扰与该系统进行中的通信，由此会导致车载和轨旁设备之间的数据交换质量降低。另外，由WiFi通信系统产生的信号可能干扰这些其它设备的雷达。由于这些设备被视为该频带的主要用户，因此必须避免对这些设备的干扰。为避免这种干扰，通常在WiFi通信系统中执行动态频率管理。具体地，这种系统包括干扰检测设备，其能够为分配给系统的频带中的每个信道测量系统中的和由系统外部信源产生的电磁信号的功率。当信道中的功率超过预设的阈值等级，在预设时间段内系统的接入点不能够使用相应的信道。该系统包括频率管理设备，该频率管理设备根据由干扰检测装置发送的信息来更新频率分配计划。频率分配计划将系统的每个接入点的标识与当前工作信道相关联，所述当前工作信道是从在被移除时不能使用的多个信道当中被分配给该系统的频带的信道当中选择出来的。当在频率分配计划中修改与接入点相关联的当前工作信道时，频率管理设备向该接入点发送适当信息以通知该接入点其需要在刚为其分配的新信道中进行工作。但是，这样的系统有以下不足：配置接入点的无线模块的无线电波范围定义了该接入点的覆盖小区。为保证蜂窝设施的覆盖范围的连续，接入点的覆盖小区与一个或多个相邻接入点的覆盖范围部分重叠。在第一小区和第二小区的重叠区域，在与关联第一小区的第一接入点的当前链路断开之前，移动设备必须建立与关联第二小区的第二接入点的链路。为此，在第二接入点的工作信道由于被频率管理设备根据受到的干扰修改而未知的情况下，移动设备必须经过分配给系统的频带的全部信道，以便查找到当前第二接入点工作的工作信道。一旦移动设备单元检测到由第二接入点发射的信标，其仍必须在能够将正在进行的通信从当前与第一接入点的链路切换到与第二接入点的新链路之前建立与该第二接入点的新链路。在从第二接入点中搜索信标的过程中扫描频带所需的时间是非常重要的，它将显著增加将进行中的通信切换到新链路所需的总传送时间。因此，在新链路可以被建立之前，存在当前链路断开的风险，从而导致车载以及轨旁设备之间通信的不连续。在已知WiFi通信系统中的通信转移总时长与这种系统在关键应用中的使用情况不符合。例如，在以安全稳定的方式管理轨道网中车辆的运行时，车载和轨旁设备之间的通信的不连续是不可接受的。本专利技术旨在克服以上问题。为此，本专利技术的目标是提供一种如权利要求所限定的增强型通信系统和一种如权利要求所限定的方法。在结合实施例以及与其相关的附图阅读说明书以下部分之后，将更理解本专利技术以及优点。附图说明图1是WiFi通信系统的总体示意图；图2是图1中的系统的车载设备单元的模块化示意图；图3是图1中系统的蜂窝设施的接入点的模块化示意图；图4是图1中系统的干扰检测设备的模块化示意图；以及图5是图1中系统的频率管理设备的模块化示意图。具体实施方式系统图1示出了用于在轨道网中运行的列车与地面计算机之间的数据交换的WiFi通信系统2。轨道网使用数字4表示。该轨道网实际上被分为多个连续的区间。例如，轨道网的第一区间对应于列车维修车间，第二区间对应于车站，第三区间对应于隧道的通道等。在图1中，Si-1、Si和Si+1代表三个连续的区间。为了说明清楚，图1仅示出了一辆列车，其由数字6表示。在列车6上，各种计算机8被连接到局域网10。计算机8例如是用于执行与列车控制相关的功能的计算机，其向地面终端12发送数据(位置，速度，状态等)并从该终端12接收路线以及移动授权。终端12由一个或多个能够以安全稳定的方式监控网络4中列车的运行的计算机组成。列车6的车载计算机8通过系统2与终端12交换数据。系统2包括移动组件和固定组件。移动组件由多个移动单元组成，其中，每个列车6配置一个移动单元14。列车6的车载移动单元14被连接到列车局域网10。地面的固定组件由用于蜂窝无线通信的无线设施16组成。终端12被连接到设施16。设施16包括多个接入点。图1示出了几十个接入点，其由数字20至22、30至34、40至43表示。当该移动单元位于与该接入点关联的覆盖小区内时，每个接入点能够建立与移动单元14的临时WiFi链路。在指定时间，接入点在频带的工作信道Fi上工作，其中，该工作信道已经被动态分配给该接入点。设施16的不同接入点的覆盖小区彼此重叠，在某种程度上逐步覆盖整个轨道网4。因此，移动单元14能够被连接到设施16的接入点，无论其在轨道网4的任何位置。当列车6移动时，移动单元14还能够基本连续地通过以下方式与终端12交换数据：在与第一接入点的有效链路断开前，建立与第二接入点的新链路，其中，第一和第二接入点相邻。当两个接入点的小区覆盖部分重叠时，这两个接入点被称作“邻居”。当一个接入点是第一接入点的邻居或者是第二接入点的邻居，而第二接入点本身是第一接入点的邻居时，该接入点属于第一接入点的邻居。其覆盖小区主要覆盖轨道网4的相同区间的接入点被划入一个接入点组。因此，如图1所示，其小区覆盖区间Si-1的接入点20、2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在铁路网(4)上行驶的轨道车辆(6)与在地面终端(12)之间交换数据的WiFi通信系统，其中，分配给所述系统的频带被细分为多个信道(Fi)，所述系统包括：‑位于所述轨道车辆(6)上的移动单元(14)，其被设计为用于在当前工作信道中发送和接收无线电信号；及‑位于地面上的蜂窝基础设施(16)，包括：‑多个接入点(20‑43)，每个接入点能够发送和接收无线电信号，特别地，在当前工作信道中发送用于建立或维持所述多个接入点和移动单元之间的通讯链路的信标，所述工作信道是可调整的；‑用于检测干扰的至少一个干扰检测装置(28，38，48)，其能够识别所述频带中的不可用的信道；及‑用于管理频率的至少一个频率管理设备(29，39，49)，其能够基于所述不可用的信道为每个接入点分配当前工作信道；所述多个接入点、所述至少一个干扰检测装置和所述至少一个频率管理设备通过通讯网络(52)相互连接；其特征在于，所述频率管理设备(29，39，49)能够针对每个接入点生成特定于考虑的接入点的关联表(106)，并能够将所述关联表发送给所述考虑的接入点，所述关联表将分配给位于所述考虑的接入点附近的接入点的当前工作信道与多个虚拟信道中的每个虚拟信道(CVi)关联；及，每个接入点包括信标生成装置，用于生成包括所述频率管理设备发送的关联表(106)的信息片段的信标；以及所述移动单元(14)能够从接收的信标中提取所述信息片段以更新所述移动单元(14)存储的车载关联表(72)，并能够使用车载关联表(72)搜索用以建立新的通讯链路的信道。...

【技术特征摘要】
2015.06.12 EP 15305917.51.一种用于在铁路网(4)上行驶的轨道车辆(6)与在地面终端(12)之间交换数据的WiFi通信系统，其中，分配给所述系统的频带被细分为多个信道(Fi)，所述系统包括：-位于所述轨道车辆(6)上的移动单元(14)，其被设计为用于在当前工作信道中发送和接收无线电信号；及-位于地面上的蜂窝基础设施(16)，包括：-多个接入点(20-43)，每个接入点能够发送和接收无线电信号，特别地，在当前工作信道中发送用于建立或维持所述多个接入点和移动单元之间的通讯链路的信标，所述工作信道是可调整的；-用于检测干扰的至少一个干扰检测装置(28，38，48)，其能够识别所述频带中的不可用的信道；及-用于管理频率的至少一个频率管理设备(29，39，49)，其能够基于所述不可用的信道为每个接入点分配当前工作信道；所述多个接入点、所述至少一个干扰检测装置和所述至少一个频率管理设备通过通讯网络(52)相互连接；其特征在于，所述频率管理设备(29，39，49)能够针对每个接入点生成特定于考虑的接入点的关联表(106)，并能够将所述关联表发送给所述考虑的接入点，所述关联表将分配给位于所述考虑的接入点附近的接入点的当前工作信道与多个虚拟信道中的每个虚拟信道(CVi)关联；及，每个接入点包括信标生成装置，用于生成包括所述频率管理设备发送的关联表(106)的信息片段的信标；以及所述移动单元(14)能够从接收的信标中提取所述信息片段以更新所述移动单元(14)存储的车载关联表(72)，并能够使用车载关联表(72)搜索用以建立新的通讯链路的信道。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述频率管理设备(29，39，49)包括基于所述考虑的接入点、表明所述考虑的接入点附近的接入点的所述蜂窝基础设置的说明以及将当前工作信道与每个接入点关联的频率分配计划，生成关联表(106)的装置。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，每个接入点包括信标模块(114)，其能够读取所述接入点当前存储的所述关联表(106)，并能够生成包括相关关联信...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾蒂安·费，让诺埃尔·韦蒂亚尔，尤西·哈留，马库斯·洪格尔，马克·斯波恩德里，沃伊切赫·杜博维克，
申请(专利权)人：阿尔斯通运输科技公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR