一种列车网络系统的制作方法

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种列车网络系统。

背景技术：

随着无线保真(Wireless Fidelity，简称WiFi)、智能手机、平板电脑、笔记本电脑等相关技术与产品的发展，具备多媒体播放功能的WiFi终端设备日益普及。在旅客列车环境下，由于列车的高速移动、列车乘客数量大、分布密集，当前的无线通信网难以支持稳定、低成本、高速率的数据通信，乘客难以通过无线通信网访问互联网上丰富的多媒体娱乐、电商购物等内容，且在列车环境下尚未大规模部署WiFi接入点(Access Point)设备，缺乏WiFi环境下的内容服务，因此乘客在乘坐旅客列车时，由于没有合适途径欣赏在线影视节目，只能选择回放终端设备中存储的离线内容，这对列车乘客的影视娱乐、电商购物等需求造成很大的障碍。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种列车网络系统，以解决现有技术中乘客在列车上网络使用不便的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种列车网络系统，包括：

设置在车厢内的以太网交换机；

分别设置在车厢两端的路由设备，所述路由设备通过以太网线缆与所述以太网交换机连接；进一步地，相邻两节车厢上的相邻路由设备，通过无线接入方式连接相邻两节车厢的局域网络；

设置在车厢内的无线局域网接入点设备，所述无线局域网接入点设备通过以太网线缆与所述以太网交换机连接；

设置在车厢内的车载服务器，所述车载服务器通过以太网线缆与所述以太网交换机连接。

进一步地，所述列车网络系统还包括：

分别设置在每节车厢上的广域网路由器，所述广域网路由器通过以太网线缆与所述以太网交换机连接。

进一步地，所述列车网络系统还包括：

设置在车厢内的射频识别读写器，所述射频识别读写器通过以太网线缆与所述以太网交换机连接。

进一步地，所述列车网络系统还包括：

设置在车厢内的摄像头设备，所述摄像头设备通过以太网线缆与所述以太网交换机连接。

进一步地，所述列车网络系统还包括：

设置在车厢内传感器，每一所述传感器通过以太网线缆与所述以太网交换机连接或通过传感器连接线与所述车载服务器连接。

进一步地，所述传感器至少包括：开关量传感器、电流/电压传感器、温度传感器、湿度传感器和浓度传感器中的一种。

进一步地，所述列车网络系统还包括：

设置在车厢内的远程终端单元设备，所述远程终端单元设备通过以太网线缆与所述以太网交换机连接，每一所述传感器通过以太网线缆与所述以太网交换机连接、通过传感器连接线与所述车载服务器连接或通过传感器连接线与所述远程终端单元设备连接。

进一步地，所述列车网络系统还包括：

安装所述列车网络系统中的网络设备的设备箱，所述设备箱设置在车厢内。

进一步地，所述列车网络系统还包括：

电源，所述电源与所述以太网交换机电连接。

进一步地，当所述路由设备中的天线为外置天线时，所述天线设置在车厢外，所述路由设备本体设置在车厢内；当所述路由设备的天线为内置天线时，所述路由设备设置在车厢外。

进一步地，当所述天线为定向天线时，相邻两节车厢上的相邻路由设备相对设置。

本实用新型的有益效果是：

上述技术方案，能够在旅客列车内形成可靠性高的无线网络，乘客通过该无线网络能够访问车载服务器中的多媒体节目，轻松愉快地度过旅途时光，提升乘客的乘车感受。此外，该列车网络系统中，通过相邻两节车厢上的相邻路由设备，能够使相邻两节车厢的局域网络互联，并且在车厢重新编组之后，也依然能够保证相邻两节车厢的局域网络不中断，进一步提高了网络的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1表示本实用新型实施例提供的列车网络系统的示意图；

图2表示本实用新型实施例提供的列车网络系统的另一示意图；

图3表示本实用新型实施例提供的列车网络系统在一节车厢的布置示意图。

附图标记说明如下：

101、以太网交换机；102、路由设备；103、以太网线缆；104、无线局域网接入点设备(WLAN接入点设备)；105、车载服务器；106、广域网路由器；107、射频识别读写器(RFID读写器)；108、摄像头设备；109、传感器备；110、传感器连接线；111、远程终端单元设备；112、设备箱；113、射频线；114、车厢外壳；1021、路由设备本体；1022、路由设备外置天线；1061、广域网路由器本体；1062、广域网路由器天线。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。

本实用新型实施例提供了一种列车网络系统，如图1至图3所示，包括：以太网交换机101、路由设备102、无线局域网接入点设备104以及车载服务器105。

其中，如图1至图3所示，以太网交换机101为该列车网络系统的核心设备，主要用于在车厢内建立局域网，实现该列车网络系统中的其它网络设备的互联互通。该以太网交换机101设置在车厢内，一般一节车厢中至少设置一台。优选地，为了保证网络的覆盖范围，方便乘客的网络使用，每节车厢中均需布置至少一台以太网交换机101，当然也可根据实际需求进行布置。

进一步地，本实用新型实施例中，为了保证以太网交换机101的正常使用，该列车网络系统还包括：用于为以太网交换机101供电的电源(图中未标出)，该电源与以太网交换机101电连接。该电源可以是直流电源，也可以是交流电源，且该电源的数量为至少一个，具体情况可根据实际需求选择。

其中，如图1至图3所示，路由设备102为无线通信设备，通过以太网线缆103与以太网交换机101连接。该路由设备102分别设置在车厢两端且处于车厢上方中间位置处，即在车厢两端各设置一台路由设备102。相邻两节车厢上的相邻路由设备102，通过无线接入方式连接相邻两节车厢的局域网络，这样能够保证相邻两节车厢的局域网络的连续性，使网络贯穿整列列车。此外，本实用新型实施例中，路由设备102的布置位置，也使得车厢在重新编组之后，在保持路由设备102原本位置时，也依然能够保证相邻两节车厢的局域网络不中断，提高网络的可靠性。

优选地，为了保证网络的覆盖范围，方便乘客的网络使用，每节车厢两端均需各布置一台路由设备102，当然也可根据实际需求进行布置。

本实用新型实施例中，路由设备102可以采用分立式设计，即采用外置天线。在采用分立式设计时，需通过射频线113引出外置天线1022，将外置天线1022设置在车厢外部，而路由设备本体102设置在车厢内部，如图3所示。为实现隐藏式安装，可将分立式路由设备本体1021安装在列车顶棚。该路由设备102也可以采用一体化设计，即采用内置天线，天线被整合成为设备本身的一部分。在采用一体化设计时，需将路由设备102设置在车厢外部。上述关于路由设备102的位置布置，均是以优化相邻两节车厢的无线局域网的连接为目的。其中，连接路由设备本体1021与外置天线1022的射频线113，或是连接一体化路由设备102本身的以太网线需要穿越车厢外壳114。

优选地，路由设备102的天线为信号强度高的定向天线，因此，在布置路由设备102时，需要注意天线的方向，相邻两节车厢的相邻路由设备102的天线需要互相对准。

进一步地，本实用新型实施例中，该路由设备102可以是基于802.11系列标准的无线路由器，也可以是基于802.11系列标准的无线网桥，还可以是其它能够实现局域网连接的无线通信设备。

其中，如图1至图3所示，无线局域网接入点设备104(以下简称WLAN接入点设备104)相当于一个连接有线网络和无线网络的桥梁，其主要作用是将各个WiFi终端(如手机、平板电脑等)连接到一起，然后将无线网络接入以太网。该WLAN接入点设备104设置在车厢内，通过以太网线缆103与以太网交换机101连接。

一般，一节车厢中至少设置一台WLAN接入点设备104。优选地，为了保证网络的覆盖范围，方便乘客的网络使用，每节车厢两端均需各布置一台WLAN接入点设备104，以确保WLAN接入点设备104的天线能够从前往后以及从后往前进行信号覆盖，为WiFi终端提供高质量的信号，当然也可根据实际需求进行布置。此外，为了实现隐藏式安装，可将WLAN接入点设备104以及其天线安装在列车顶棚。

其中，如图1至图3所示，车载服务器105是车载计算机设备，是全系统的信息处理中心。该车载服务器105中具大容量固态硬盘，能够预装海量视频、游戏节目等，乘客通过WiFi可以访问其中的多媒体节目。除此之外，利用车载服务器105及互联网服务器(即远程服务器)的大容量数据库，还能够提供列车超市栏目，乘客使用客户端软件或浏览器，通过WiFi网络便可进行浏览购物；或是提供虚拟菜单，向列车乘客提供点餐服务，乘客使用客户端软件或浏览器，通过WiFi网络进行点餐消费。进一步地，还能够利用贯穿整列列车的无线通信网，实现包含音频和视频的多媒体即时通信。

该车载服务器105设置在车厢内，通过以太网线缆103与以太网交换机101连接。

本实用新型实施例提供的列车网络系统，能够在旅客列车内形成可靠性高的无线网络，乘客通过该无线网络能够访问车载服务器105中的多媒体节目，轻松愉快地度过旅途时光，提升乘客的乘车感受。此外，该列车网络系统中，通过相邻两节车厢上的相邻路由设备102，能够使相邻两节车厢的局域网络互联，并且在车厢重新编组之后，也依然能够保证相邻两节车厢的局域网络不中断，进一步提高了网络的可靠性。

进一步地，如图2和图3所示，该列车网络系统还包括：广域网路由器106。

为了满足乘客使用无线通信网，本实用新型实施例还在列车上设置有广域网路由器106。该广域网路由器106通过以太网线缆103与以太网交换机101连接，能够支持无线通信网等广域网的接入。该广域网路由器106分别设置在每节车厢上，这样能够提高无线通信网的接入带宽，并且在部分广域网路由器106因发生故障无法正常工作时，也能够在其它广域网路由器106的工作下，保证列车内的移动终端(如手机)正常连接无线通信网络。

其中，无线通信网包括：无线蜂窝通信网和无线专用通信网。无线蜂窝通信网包括：第二代无线通信2G、第三代无线通信3G、第四代无线通信4G以及未来第五代无线通信5G等。目前，2G/3G/4G无线蜂窝通信网在全球已开展大规模部署，覆盖日益完善，资费日益便宜。无线专用通信网包括：基于McWILL(Multi-Carrier Wireless Information Local Loop，多载波无线信息本地环路)、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互联接入)、TD-LTE(Time Division Long Term Evolution，分时长期演进)等宽带无线接入技术的无线通信网。

其中，该广域网路由器106可以采用分立式设计，即采用外置天线。在采用分立式设计时，优先考虑通过射频线113引出外置天线1062，将外置天线1062设置在车厢外部，而广域网路由器本体1061设置在车厢内部，如图3所示。该广域网路由器106也可以采用一体化设计，即采用内置天线，天线被整合成为设备本身的一部分。在采用一体化设计时，优先考虑将广域网路由器106设置在车厢外部。上述关于广域网路由器106的位置布置，均是以优化所接入的无线通信网的信号质量为目的。其中，连接广域网路由器本体1061与外置天线1062的射频线113，或是连接一体化广域网路由器106设备本身的以太网线需要穿越车厢外壳114。

进一步地，如图2和图3所示，该列车网络系统还包括：射频识别读写器107(以下简称RFID读写器107，其中，RFID为Radio Frequency Identification的简称)。

为了便于对列车上的工作人员进行身份识别与管理以及物品的跟踪与管理，本实用新型实施例还在列车上设置有RFID读写器107。该RFID读写器107能够通过射频识别信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，可识别高速运动物体并可同时识别多个RFID标签，操作快捷方便。因此，在以太网交换机101的支撑下，利用车载RFID读写器107，能够采集携带RFID标签的人员信息或物品信息，实现列车人员或物品的跟踪与管理。

其中，该射频识别读写器107设置在车厢内，通过以太网线缆103与以太网交换机101连接。为实现隐藏式安装，可将RFID读写器107设备安装在列车顶棚。优选地，在车厢两端的过道附近分别部署一台RFID读写器107设备，以确保有效地读取通过过道的RFID标签信息。

进一步地，如图2和图3所示，该列车网络系统还包括：摄像头设备108。

为了便于实时或非实时地了解车厢内部的现场情况，本实用新型实施例还在列车上安装有摄像头设备108。在以太网交换机101的支撑下，利用车载摄像头设备108，将捕捉的视频或图像数据传输至车载服务器105及互联网服务器，供列车行业用户或列车工作人员进行实时访问或非实时访问，以及时获取车厢内部发生的情况。

其中，该摄像头设备108设置在车厢内，通过以太网线缆103与以太网交换机101连接。为实现隐藏式安装，可将摄像头设备108安装在列车顶棚，露出镜头部分。优选地，为了实现全车厢无死角的视频监控，可在车厢左右两端适宜的位置分别部署一组摄像头设备108，每组共两台摄像头设备108，两台摄像头设备108的镜头沿过道方向相背设置。

进一步地，如图2和图3所示，该列车网络系统还包括：传感器109。

为了便于实时或非实时地了解车厢内部的现场环境，本实用新型实施例还在列车上安装有传感器109。在以太网交换机101的支撑下，利用车载传感器109，采集车厢内部的状态数据(如开关量、电流/电压、温度、湿度、空气成分、烟雾浓度、火警等状态或信号)，并传输至车载服务器105及互联网服务器，供列车行业用户或列车工作人员进行实时访问或非实时访问。

其中，该传感器109设置在车厢内，每一传感器109通过以太网线缆103与以太网交换机101连接或通过传感器连接线110与车载服务器105连接，也就是，具有以太网接口的传感器109，可通过以太网线缆103与以太网交换机101连接，无以太网接口的传感器109，通过传感器连接线110与车载服务器105连接。其中，传感器109至少包括：开关量传感器、电流/电压传感器、温度传感器、湿度传感器和浓度传感器中的一种。

其中，如图2和图3所示，为了更加专业、有效地监控车厢内的现场环境，本实用新型实施例还在列车上设置有远程终端单元设备111(Remote Terminal Unit，简称RTU)。该远程终端单元设备111能够对现场信号、工业设备进行监测和控制，可以理解成传感器109的集中接入设备，因此，设置在车厢内的传感器109，除了能够通过以太网线缆103与以太网交换机101连接和通过传感器连接线110与车载服务器105连接，还能够通过传感器连接线110与远程终端单元设备111连接。

另外，上述描述中的路由设备102、WLAN接入点设备104、广域网路由器106、RFID读写器107、以及摄像头设备108也可通过以太网线缆103连到车载服务器105的以太网接口中，再通过车载服务器105与以太网交换机101连接。

其中，对于有源传感器，传感器连接线110是将传感器连接至远程终端单元设备111或车载服务器105的数据采集线及供电线，远程终端单元设备111或车载服务器105通过供电线为有源传感器供电；对无源传感器，传感器连线只包含数据采集线。

进一步地，如图3所示，该列车网络系统还包括：用于安装该列车网络系统中的部分网络设备的设备箱112。

由于在列车车厢内安装位置非常有限，因此本实用新型实施例在列车车厢内设置有设备箱112，一般将设备箱112本身固定在车厢的壁板上。其中，可以将上述以太网交换机101、车载服务器105、路由设备102、广域网路由器106以及远程终端单元设备111等关键网络设备整合安装在设备箱112中，再将设备箱112安装在车厢内合适的位置，例如乘务间工作台前侧或后侧的壁板上，这样，不仅节约空间，还能够达到更加美观的作用。若设备箱112尺寸不足时，可将无法整合的网络设备安装在列车顶棚，实现隐藏式安装。

进一步地，本实用新型实施例中，该以太网交换机101支持PoE(Power Over Ethernet，有源以太网)方式供电。其中，PoE指的是在现有的以太网布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。PoE技术能在确保现有结构化布线安全的同时，保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本，因此本实用新型实施例中，可通过以太网交换机101为与其直连的网络设备(如路由设备102、无线局域网接入点设备104、车载服务器105、广域网路由器106、摄像头设备108、传感器109、RFID读写器107等)进行供电，这样则不必再为这些网络设备单独设置电源，能够简化系统构架、供电设计、网络设计以及布线设计，同时也因设备的精简，降低了该列车网络系统故障的几率。当然可以理解是，这些网络设备在通过PoE由以太网交换机101进行供电时，若某一网络设备的功率超过PoE规格时，也可由外部直流电源或交流电源供电。例如，当车载服务器105功耗超过30瓦时，可采用其它方式供电，具体情况，可根据实际需求选择。

进一步地，本实用新型实施例中所提到的以太网线缆103、传感器连接线110以及射频线113，通过预先制作好的线槽，铺设至相应设备的安装位置处。优选地，对于每种类型的线材，在线槽中预埋至少一根冗余的线材，以便后期升级系统功能或处理设备故障时使用。优选地，该线槽采用强度高、阻燃的金属或非金属材质制成。以太网线缆103、传感器连接线110以及射频线113采用高强度、无毒、阻燃的线缆。

优选地，本实用新型实施例中，以太网线缆103采用超五类全铜网线，信号传输速度快，且质量好。

进一步地，当该列车网络系统处理能力不足时，可升级车载服务器105；当摄像头分辨率或帧率不足时，可升级摄像头性能；当传感器109、摄像头、RFID读写器107数量不够时，可利用冗余的线路扩充设备数量；当WiFi网络性能不足时，可升级WLAN接入点设备104性能；当跨车厢通信速率不足时，可升级路由设备102性能；当核心网络性能不足时，可升级以太网交换机101，例如采用万兆以太网或十万兆以太网交换机101，以能满足现阶段极致性能要求的网络应用场景。

进一步地，本实用新型实施例提供的列车网络系统适应性强，能适应新型通信技术，包括802.11ad/802.11ax无线局域网技术、5G无线通信技术以及新一代宽带无线接入技术等，只需升级相应的WLAN接入点设备104、路由设备102、广域网路由器106等相关通信设备即可。

综上所述，本实用新型实施例提供的列车网络系统，能够在旅客列车内形成可靠性高的无线网络，能够为旅客提供基于WiFi的多媒体娱乐、电商购物、列车点餐、即时通信等服务，还能帮助铁路行业用户实现视频监控、传感器数据采集、人员身份识别及管理等应用，应用面较广。此外，该列车网络系统能够适用于旅客列车、旅游列车、货物列车、动车组列车、高铁列车等各种列车环境的网络化及信息化改造，适用性强，具备广阔的市场应用前景。

以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。