列车通信系统及方法技术方案

本发明专利技术提出一种列车通信系统和通信方法，通信系统包括车载子系统、地面子系统及卫星子系统；车载子系统包括设置在每节车厢的单车服务器和设置在中间车厢内的中心服务器；地面子系统包括车载通信端和运营商通信端，车载通信端可与车载中心服务器通信，运营商通信端可与运营商网络通信；车载中心服务器通过卫星子系统与地面子系统通信。将运行列车划分为多组，每个地面子系统用于管理一组列车的通信；地面子系统与运营商网络通信以获取运营商网络数据；中心服务器经卫星子系统与地面子系统通信。本发明专利技术提供的网络通信系统可通过卫星子系统，实现车载子系统与地面子系统之间的网络互通，实现地面子系统与车厢内设备通信。

【技术实现步骤摘要】
列车通信系统及方法
本专利技术涉及网络通信
，尤其涉及一种列车通信系统及通信方法。
技术介绍
随着智能手机的快速普及以及LTE、WiFi等移动互联网技术的快速发展，旅客在乘车过程中对随时接入互联网进行网上冲浪和即时通信具备强烈需求。然而动车组列车在高速行驶过程中旅客通话时断时续；一些旅客携带的笔记本电脑无法运用无线上网功能。动车组列车在高速运行过程中移动通信网络连接的便利性和稳定性很难保证，尤其在无运营商LTE网络覆盖的情况下，无法实现正常的语音通信功能，给旅客带来了诸多不便。目前动车组列车通信采用公网覆盖的方式，统一由地面运营商宏基站提供车厢内LTE信号覆盖，然而在一些偏僻的地区无法建设宏基站，同时运营商又不能提供更好的解决方案，导致信号不稳定，通话质量差。动车组列车采用全封闭式车体结构，信号穿透损耗严重。通过公网实现移动通信网络的覆盖，网络的实时接入及稳定性很难保证。列车在高速运行的环境下对现有运营商网络信号覆盖性能产生影响，主要体现在以下几个方面：多普勒频移现象强烈，信道解码性能降低，列车车体损耗加剧，车厢内电场强度弱；小区重叠覆盖区域缩短，切换频繁，质量变差，导致掉话率高、接通率较低；重选频繁，影响数据业务的使用，位置更新频繁，信令负荷大等。这些原因导致通信质量变差、接通率低、掉话率增加。随着列车速度的提高，为车地之间提供稳定、宽带及可靠地通信服务已成为一个亟待解决的问题。此外，动车组运行的列车安全性需求极为突出，需要通过地面控制中心对列车的运行状态和车厢内情况进行实时监控。
技术实现思路
本专利技术的目的在于对上述的列车车内通信需求，以及列车与地面运营商网络通信效果差、效率低等问题，提供一种通信效果稳定的列车网络通信系统及通信方法。为了实现上述目的，本专利技术一种列车通信系统，包括车载子系统、地面子系统及卫星子系统；所述车载子系统包括设置在每节车厢的单车服务器和设置在中间车厢内的中心服务器，每个单车服务器均可与中心服务器通信；所述地面子系统包括车载通信端和运营商通信端，所述车载通信端可与车载中心服务器通信，所述运营商通信端可与运营商网络通信；所述车载中心服务器通过卫星子系统与地面子系统通信，并获取运营商网络数据。优选的是，卫星子系统包括卫星链路、车载卫星系统和地面卫星系统，所述车载卫星系统包括车载卫星网关和车载卫星天线，所述地面卫星系统包括地面卫星天线和地面卫星网关，所述中心服务器经车载卫星网关和车载卫星天线接入卫星链路，所述卫星链路经地面卫星天线和地面卫星网关与地面子系统通信。优选的是，中心服务器包括车载服务器和车载无线LTE核心网板卡。优选的是，单车服务器包括车载无线信号发射单元和车载无线通信单元，所述车载无线信号发射单元用以实现车厢内的无线LTE网络信号覆盖。优选的是，地面子系统为企业子系统，设置在列车管理企业内。优选的是，地面子系统包括企业子系统(企业核心网和多媒体子系统IMS等)和运营商网络，所述列车子系统可通过企业核心网访问多媒体子系统。优选的是，卫星子系统进一步包括卫星通信系统；所述车载卫星系统进一步包括控制器，所述控制器包括通信模式控制单元和地面子系统通信反馈检测单元，所述地面子系统通信反馈检测单元用于检测地面子系统是否反馈通信信号，所述通信模式控制单元用于在未收到地面子系统反馈通信信号时，控制车载系统与卫星通信系统通信。一种列车通信方法，采用上述的列车通信系统，包括以下步骤：将运行列车划分为多组，每个企业子系统用于管理一组列车的通信；企业子系统与运营商网络通信以获取运营商网络数据；中心服务器经卫星子系统与地面子系统通信，以获取企业子系统网络数据或运营商网络数据；中心服务器将地面通信数据传递至各单车服务器。优选的是，当列车子系统与地面子系统通信时，在运营商网络信号不佳或者无网络信号但有卫星信号覆盖的情况下，通过卫星通信系统获取企业子系统网络数据或运营商网络数据。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：(1)本专利技术提供的网络通信系统可通过卫星子系统，实现车载子系统与地面子系统之间的网络互通，实现企业子系统与车厢内设备通信。在运营商网络信号不佳或者无网络信号但有卫星信号覆盖的情况下，地面子系统(企业子系统)作为与运营商对接的关口局，与运营商进行对接，实现车厢内用户出局，实现车厢内用户与地面运营商用户语音互通。在运营商网络信号不佳或者无网络信号且无卫星信号的情况下，车内用户可以通过车载无线系统访问本地内容(视频、小说、音乐)。当有运营商信号且信号良好的情况下，可以通过实现即时通信、网上冲浪、数据传输、本地内容浏览等功能。(2)当列车运行到无运营商网络信号的区域时，车载卫星子系统设备自动识别并切换到卫星通信的方式，通过卫星链路和地面卫星子系统实现与地面子系统的互通。(3)本方法是将卫星通信与车载系统整合，共设备，共传输，节省资源：车载系统与卫星系统复合使用并通过同一宽频天线进行无线网络信号传输，降低建设成本。(4)地面子系统(企业子系统)可以通过其他设备扩容实现车内用户的网管、管理、运营和监控等功能，使企业子系统成为地面控制中心。附图说明图1为本专利技术通信系统结构示意图；图2为本专利技术单车服务器的结构示意图；图3为本专利技术中心服务器结构示意图；图4为本专利技术通信系统结构示意图。具体实施方式以下，结合附图对本专利技术的具体实施方式进行进一步的描述。本专利技术一种列车通信系统，该系统可用于车内WiFi和LTE网络信号的接入、车地通信。列车通信系统包括车载子系统、地面子系统及卫星子系统。其中车载子系统包括设置在每节车厢的单车服务器和设置在中间车厢内的中心服务器，每个单车服务器均可与中心服务器通信。单车服务器的结构参考图2，包括单车服务器、车载无线信号发射单元和车载无线通信单元，车载无线信号发射单元用以实现车厢内的无线LTE网络信号覆盖，本实施例中，车载无线信号发射单元采用的是LTE信号基站，其用于产生LTE网络信号，以实现车厢内LTE网络信号的覆盖；车载无线通信单元采用的是车载WiFi模块，用于为每节车厢接入无线WiFi信号。相比现有技术中的单车服务器，该单车服务器增加了LTE基站模块，集成在1U机箱内，通过PoE供电方式与车载无线通信单元以太网连接，实现LTE信号和WiFi信号的覆盖。中心服务器的结构参考图3，中心服务器具有LTE核心网功能，设置在列车中间车厢内。中心服务器包括车载服务器和车载无线LTE核心网板卡，其中车载服务器可以用于数据存储以及信号通信，无线LTE核心网板卡可用于LTE网络信号接入设备管理，本实施例中，中心服务器采用的是车载WiFi服务器，可接收WiFi信号与场站WiFi互通，无线LTE核心网板卡采用的是LTE核心网服务器，可用于LTE网络信号接入设备管理，中心服务器集成在3U高的机箱内。可以在现有技术中心服务器背板槽位空余的基础之上增加了车载LTE核心网cPCI单板，因LTE核心网采用扁平化、全IP的网络架构，可无缝融合。地面子系统包括车载通信端和运营商通信端，其作用使作为列车和地面运营商网络的通信中转。车载通信端可与车载中心服务器通信，运营商通信端可与运营商网络通信。地面子系统包括企业核心网、网管服务器、语音网管和多媒体子系统及运营商网络等，列车子系统可通过企业核心网访问本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列车通信系统，其特征在于：包括车载子系统、地面子系统及卫星子系统；所述车载子系统包括设置在每节车厢的单车服务器和设置在中间车厢内的中心服务器，每个单车服务器均可与中心服务器通信；所述地面子系统包括车载通信端和运营商通信端，所述车载通信端可与车载中心服务器通信，所述运营商通信端可与运营商网络通信；所述车载中心服务器通过卫星子系统与地面子系统通信，并获取运营商网络数据。

【技术特征摘要】
1.一种列车通信系统，其特征在于：包括车载子系统、地面子系统及卫星子系统；所述车载子系统包括设置在每节车厢的单车服务器和设置在中间车厢内的中心服务器，每个单车服务器均可与中心服务器通信；所述地面子系统包括车载通信端和运营商通信端，所述车载通信端可与车载中心服务器通信，所述运营商通信端可与运营商网络通信；所述车载中心服务器通过卫星子系统与地面子系统通信，并获取运营商网络数据。2.如权利要求1所述的列车通信系统，其特征在于：所述卫星子系统包括卫星链路、车载卫星系统和地面卫星系统，所述车载卫星系统包括车载卫星网关和车载卫星天线，所述地面卫星系统包括地面卫星天线和地面卫星网关，所述中心服务器经车载卫星网关和车载卫星天线接入卫星链路，所述卫星链路经地面卫星天线和地面卫星网关与地面子系统通信。3.如权利要求1所述的列车通信系统，其特征在于：所述如权利要求1所述的列车通信系统，其特征在于：所述中心服务器包括车载服务器和车载无线LTE核心网板卡。4.如权利要求1所述的列车通信系统，其特征在于：所述单车服务器包括车载无线信号发射单元和车载无线通信单元，所述车载无线信号发射单元用以实现车厢内的无线LTE网络信号覆盖。5.如权利要求1所述的列车通信系统，其特征在于：所述地面子系统为企业子系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯勇，贾涛，霍长凡，商晓龙，陶然，翟丽佳，张宽，任豪，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37