交通工具中的终端设备与外部网络通信的系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种交通工具中的终端设备与外部网络通信的系统，包括：第一通信模块，设置在交通工具上，第一通信模块包括车厢网桥；以及第二通信模块，包括多个车对地网桥，多个车对地网桥以预定间隔设置于交通工具的运行线路上，其中，第一通信模块与第二通信模块之间利用通信网络进行通信并通过第二通信模块与外部网络进行通信。通过本发明的技术方案，能够增加人流密度较大的运行线路的交通系统的通信系统的吞吐量，增加该通信系统的带宽，并且能够以大于1Mbps每人的速率为用户提供高速的上网需求，从而使得该通信系统的用户能够享受到高质量、高速度的上网体验。
【专利说明】交通工具中的终端设备与外部网络通信的系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及交通工具中的终端设备与外部网络进行通信的系统。
【背景技术】
[0002]近年来，交通问题一直是困扰城市发展的顽疾。为了应对交通问题，许多运行线路的交通工具应运而生，其中最具代表性的当属地下铁路。地下铁路简称地铁或者地下铁，狭义上专指在地下运行为主的城市铁路系统或者捷运系统；在广义上，由于许多此类的系统为了配合修筑的环境，可能也会有地面化的路段存在，因此通常涵盖了都会地区各种地下与地面上的高密度交通运输系统。
[0003]随着地铁逐渐成为城市人口出行的首选交通工具，人们花在乘坐地铁上的时间也越来越多，由此对与地铁的通信系统提出了更高的要求。由于地铁线路复杂，地铁列车的入库出库方式与一般交通工具不同，因此现有的交通通信系统难以适于地铁列车的通信，尤其难以适于地铁交通系统的无线局域网络(WLAN)铺设。
[0004]目前，在运行线路的交通系统中，尤其是在地铁轨道中，已经可以布局基本可用的通信系统。然而，目前的通信系统，尤其是无线网络的传输速度并不突出，还不能顺畅的实现视频通话、高速下载等操作，还无法满足广大人民群众对无线通信流量和速率的日益增长的需求。此外，目前在地铁运行过程中经常遇到掉线、数据误传问题，这是由于目前设置在地铁轨道中的无线网络并不稳定，掉包率、误码率都比较高。因此，业界急需一种高性能的无线覆盖方案，以满足民众日益增长的终端设备如智能手机、平板电脑等对互联网访问的需求，并保证网络访问的安全性和稳定性。
【发明内容】
[0005]面对现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种交通工具中的终端设备与外部网络通信的系统，解决了如何适于运行线路的交通工具的进行无线通信的技术问题。
[0006]本发明提供了一种交通工具中的终端设备与外部网络通信的系统，包括:第一通信模块，设置在交通工具上，第一通信模块包括车厢网桥；以及第二通信模块，包括多个车对地网桥，多个车对地网桥以预定间隔设置于交通工具的运行线路上，其中，第一通信模块与第二通信模块之间利用通信网络进行通信并通过第二通信模块与外部网络进行通信。
[0007]优选地，第一通信模块还包括交换机，交换机与车厢网桥通信连接，并为终端设备提供用于网络通信的至少一个接入点。
[0008]优选地，当终端设备从第一接入点移动到第二接入点时，该系统通过无线接入控制器实现终端设备从第一接入点到第二接入点的无缝漫游。
[0009]更优选地，第二接入点用于将接收到的终端设备的认证和重关联请求发送给无线接入控制器。无线接入控制器包括:认证检测模块，用于在接收到所述第二接入点传送的终端设备的认证和重关联请求时，检测终端设备是否已认证；重关联指示模块，用于在认证检测模块检测到终端设备已通过第一接入点认证时，发送第二接入点与终端设备建立重关联的指示给所述第二接入点。第二接入点还用于在接收到第二接入点与终端设备建立重关联的指示时，与终端设备建立重关联。
[0010]更优选地，该系统包括第一无线接入控制器和第二无线接入控制器，每个无线接入控制器管理至少一个接入点。第一无线接入控制器包括认证信息分发模块，用于在终端设备通过第一无线接入控制器管理下的第一接入点首次接入无线局域网时，将获得的终端设备的认证信息分发给预先配置的漫游域中的其他无线接入控制器。第二无线接入控制器管理下的第二接入点用于将接收到的来自终端设备的认证和重关联请求传送给第二无线接入控制器。第二无线接入控制器包括:认证检测模块，用于在接收到第二接入点传送的终端设备的认证和重关联请求时，根据存储的终端设备的认证信息检测终端设备是否已认证；重关联指示模块，用于在认证检测模块检测到终端设备已通过第一接入点认证时，发送第二接入点与终端设备建立重关联的指示给第二接入点。第二接入点用于根据第二接入点与终端设备建立重关联的指示与终端设备建立重关联。
[0011]优选地,车厢网桥邻近交换机设置。
[0012]优选地，多个接入点的数量等于或大于交通工具所具有的车厢数量。
[0013]优选地，车厢网桥设置有第一定向天线，多个车对地网桥设置有第二定向天线。
[0014]优选地，第二定向天线被定向为与第一定向天线的方向相对，第一定向天线与第二定向天线中接入信号强度最大的天线进行射频通信。
[0015]优选地，第一定向天线包括:设置有至少一个发射电磁波的馈源的第一层板和设置有至少一个网桥天线振子的第二层板；在第一层板上对应于每个所述馈源的位置处分别形成有供电磁波穿过的缝隙；其中，第一层板和第二层板彼此间隔地固定连接。
[0016]优选地，电磁波的发射频率为1.8GHz?12GHz。
[0017]优选地，电磁波频率为4.9GHz?6GHz，更优选为5GHz?5.9GHz。
[0018]优选地，电磁波频率为2GHz?2.6GHz，更优选为2.4GHz?2.5GHz。
[0019]优选地，第二定向天线包括:反射器以及设于反射器的反射面侧的至少一个天线单元阵列，天线单元阵列包括多个具有第一工作频段的第一天线单元和至少一个具有第二工作频段的第二天线单元，多个第一天线单元围成一周，第二天线单元位于一周第一天线单元之中。第一天线单元和第二天线单元均由垂直地固定在同一反射面侧上的介质基板、及形成于介质基板上的主振子和引向器构成；第一天线单元有三个，三个第一天线单元的介质基板各自具有的与反射面垂直的中垂面汇交于一条线，每相邻两中垂面之间夹角为120° ;第二天线单元的介质基板垂直于其中一个第一天线单元的介质基板。
[0020]优选地，第一定向天线与第二定向天线中接入信号强度大于_85dB的天线进行射频通信。
[0021]优选地，车厢网桥设置在车厢的前部。
[0022]优选地，第二通信模块与设置于交通工具对应站台处的交换机连接，交换机与控制中心连接。
[0023]优选地，多个车对地网桥沿运行线路设置在交通工具前进方向的右侧。
[0024]优选地，运行线路上设置有侧壁，多个车对地网桥设置在侧壁上。
[0025]优选地，运行线路上设置有多个支撑体，多个车对地网桥以预定间隔一一对应地设置在多个支撑体上。[0026]优选地，运行线路上设置有顶壁，多个车对地网桥设置在顶壁上。
[0027]优选地，预定间隔为0.5米至1000米。
[0028]优选地，预定间隔为100米至800米。
[0029]优选地，预定间隔为200米至400米。
[0030]优选地，交通工具为地铁、轻轨、海底隧道列车、航空交通工具、海运交通工具、高铁或公共汽车。
[0031]优选地，通信系统使用无线局域网、3G网络、4G网络、或者微波通信网络。
[0032]在本发明的系统中，通过采用上述不同结构配置的定向天线或者全向天线，能够实现该系统中无线网络的全向覆盖，极大程度上提高了无线传输速度，并且降低了信号传输的掉包率和误码率。进一步地，在本发明的系统中采用了高速漫游的处理方式，能够使终端设备在高速移动的情况下同样实现良好的通信操作。
[0033]此外，在本发明的技术方案中，通过使用设置在交通工具中的网桥和沿运行线路设置的网桥，能够增加人流密度较大的运行线路的交通系统的通信系统的吞吐量，增加该通信系统的带宽，并且能够以大于IMbps每人的速率为用户提供高速的上网需求，从而使得该通信系统的用户能够享受到高质量、高速度的上网体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1是根据本发明实施例的交通工具中的终端设备与外部网络通信的系统的框图；
[0036]图2至图16是设置在车厢网桥中的定向天线的示图；
[0037]图17至图20是设置在车对地网桥中的定向天线的示图；以及
[0038]图21和图22是示出本发明系统中的接入点之间的无缝漫游的示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040]以下参照附图详细描述本发明的实施例。
[0041]参照图1，本发明的交通工具中的终端设备与外部网络通信的系统包括:第一通信模块，设置在交通工具上，第一通信模块包括车厢网桥；以及第二通信模块，包括多个车对地网桥，多个车对地网桥以预定间隔设置于交通工具的运行线路上，其中，第一通信模块与第二通信模块之间利用通信网络进行通信并通过第二通信模块与外部网络进行通信。
[0042]参照图1，在第一通信模块还包括交换机，交换机与车厢网桥通信连接，并为终端设备提供用于网络通信的多个接入点。[0043]优选地，车厢网桥邻近交换机设置。此外，交通工具上接入点的数量等于或大于交通工具所具有的车厢数量。换句话说，假设一交通工具有6节车厢，则在该交通工具上的每一节车厢设置一个或一个以上的接入点。
[0044]此外，车厢网桥设置有第一定向天线，车对地网桥设置有第二定向天线。第二定向天线被定向为与第一定向天线的方向相对，第一定向天线与第二定向天线中接入信号强度最大的天线进行射频通信。
[0045]图2至图6是设置在车厢网桥中的第一定向天线的示图。
[0046]参照图2至图6，该定向天线具有第一层板I以及第二层板2，第一层板I和第二层板2彼此间隔地固定连接。其中，第一层板I设有至少一个发射电磁波的馈源3 ;第二层板2设有至少一个天线振子4。进一步，在第一层板I上对应于每个馈源3的位置处，分别设有供电磁波穿过的缝隙5。优选地，该电磁波的发射频率可以为1.8GHz?12GHz ;更为优选地，该电磁波的发射频率可以为5.1GHz?5.9GHz，或者2.4GHz?2.5GHz ;进一步，该电磁波的发射频率可以为5.SGHz0应当理解，这种结构使得天线振子4通过从缝隙5穿过的上述电磁波与馈源3 对应地I禹合。
[0047]在该天线中，因其具有第一层板I和第二层板2，由于在第一层板I上设有至少一个发射电磁波的馈源3，在第一层板I与每个馈源3对应的位置处形成有供该电磁波穿过的缝隙5，而在第二层板2上设有与穿过缝隙5的电磁波一一对应耦合的天线振子4，因此，这种一一对应布置且一一对应耦合的方式可以实现优化天线的覆盖性能。
[0048]第一层板I具有面向第二层板2的第一面6、和背向第二层板2的第二面7，其中，在第二面7上设有用以提供馈源3的第一功分电路8和第二功分电路9。优选地，以第二面7的纵向轴线为基准轴线L，第一功分电路8和第二功分电路9相对于以该基准轴线L的两侧为对称轴成镜像布置。进一步，第一功分电路8和第二功分电路9分别具有:信号输入端口 10、以及至少一个信号馈线11，信号馈线11和信号输入端口 10之间电连接。此外，天线振子4可以形成于第二层板2的背向第一层板I的面上。作为一个可选的实施例，第一层板I和第二层板2可以均为印刷电路板。
[0049]在一个优选地实施例中，第一功分电路8的信号馈线11和第二功分电路9的信号馈线11之间彼此呈镜像。其中，互为镜像的两个信号馈线11形成一个馈源3。馈源3用于与同轴馈线连接以实现信号输入/输出。优选地，在本发明的第一实施例中，馈源3的个数为四个。但是任何数量的馈源3都是可以的，例如，可以如本发明的第二实施例所示，馈源3的数量为两个。但是，本发明并不局限于此。
[0050]由于第一功分电路的所有信号馈线与基准轴线形成正30度?60度夹角，第二功分电路的所有信号馈线与基准轴线形成负30度?60度夹角，这种布置方式可以进一步优化天线的覆盖性能，使其覆盖性能最优。
[0051]进一步，在一个优选的实施例中，第一层板I和第二层板2均为平板，并且彼此平行，此时，可提高天线振子4与功分电路之间的耦合性能。
[0052]另外，每个馈源3之间的间隔为0.4?I个电磁波(频率可以是上述频率中的任一个)的波长。优选地，每个馈源3之间的间隔为0.6?0.9个电磁波的波长。
[0053]具体地,在第一层板I的第一面6上,设有覆盖整个第一面6的导电层,导电层上的与各个信号馈线11对应的位置分别镂空成孔，每个孔构成一个缝隙5。优选地，缝隙5的数量与所有信号馈线11的数量相等。在本发明中，电磁波仅可以从缝隙5中穿过而与馈源率禹合射出，而传播到导电层上的电磁波将被导电层反射，所以可以实现对电磁波传播方向的定向。
[0054]另外，缝隙5在第一面6上的投影的长度方向与相应的信号馈线11之间的夹角大于0°并小于180°，即缝隙的长度方向与对应的信号馈线之间的夹角大于0°并小于180°。在一个优选的实施例中，该夹角可以为5度?135度，更为优选地，该夹角可以为90度。当夹角为90°时，即，缝隙5在第一面6上的投影垂直于对应的信号馈线11，因此，在二者以这种方式布置时，可以使得馈源3与天线振子4之间的耦合性能提高。
[0055]应当理解，此处所描述的缝隙5的长度方向为如图所示的长方形缝隙45的长边的方向，而当缝隙5为正方形时,其长度方向，是与缝隙5为长方形时长边延伸方向相同的方向。
[0056]应该理解，缝隙5在第一面6上的投影的长度方向与相应的信号馈线11之间的夹角只要在0° -180°之间即可，而90°正交为最优选的方式，本发明并不局限于此。
[0057]优选地，缝隙5可以由蚀刻导电层而形成，蚀刻方式可以是电解蚀刻、化学蚀刻
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[0058]在一个实施例中，天线振子4为以蚀刻方式形成的导电片，可选地，该导电片可以为以蚀刻方式形成的多边形面。优选地，天线振子4可以为导电片，并且导电片的其中一条对角线在第一层板I上的投影与第一层板I的基准轴线L平行。换言之，导电片其中一条边在第一层板I上的投影与基准轴线L的夹角为45°。应当理解，天线振子4的形状可以为菱形、矩形、正五边形等多种形状。
[0059]进一步，当天线振子4为导电片时，其边长为:与天线振子4形成耦合的电磁波的波长的四分之一至四分之三。优选地，边长可以为与天线振子4形成耦合的电磁波的波长的二分之一。
[0060]另外，优选地，上述导电层和导电片的材料为金属或合金或导电油墨。金属材料可以是铜、银等。
[0061]第一层板I和第二层板2之间通过绝缘件固定连接。另外，第一层板I和第二层板2之间的距离在0.1mm-1Omm之间，优选地，距离为Imm?3mm，最为优选地，该距离可以为
2.6mm。因为在此距离时，天线振子4和馈源3之间的耦合性能最优。
[0062]还需指出的是，本发明的天线是用于固定线路的交通系统的天线。这类交通系统可以为:地铁交通系统、轻轨交通系统、海底隧道交通系统、公交车交通系统中的任意一种。另外，在第一层板I上还设置有固定孔12，天线可以通过穿过该固定孔12的绝缘紧固件固定于上述的交通系统中。由于本发明的天线可以为板状结构，所以其更适合在颠簸的环境中应用，相比于现有技术板状天线固定更加平稳牢固，较适合应用在固定线路的交通系统中，这可以实现在上述交通系统内做WIFI无线覆盖。
[0063]交流电信号从设置在第二面7上的信号输入端口 10输入，然后传输至馈源3处，由于在第一层板I上对应于每个馈源3的位置处，分别形成供电磁波穿过的缝隙5，所以电磁波定向地从缝隙5处射出，然后穿过缝隙5的电磁波与传递到天线振子4，使得天线振子4与馈源3 —一对应地耦合。进一步，电磁波从天线振子4发射出去，从而对电磁波进行定向传播。[0064]图7至图11是示出可用于上述定向天线的又一实施例的示意图，其中，与图2至图6的天线的类似元件用相同的参考标号来表示，并且省略对这些类似元件的描述。该实施例的馈源3的数量为两个，进一步，网桥天线振子4和缝隙5的数量也为两个。其余未描述的部分均与上述实施例相同。
[0065]图12至图16是示出定向天线的又一实施例的示意图，其中，与图2至图6的天线的类似元件用相同的参考标号来表示，并且这里省略对这些类似元件的描述。
[0066]参照图12-16，该网桥天线具有第一层板I以及第二层板2，第一层板I和第二层板2彼此间隔地固定连接，但第一层板I形成有至少一个发射电磁波的馈源3 (优选地，馈源3发射电磁波的频率为5?5.9GHz范围内任一频率)，并且在第一层板I上对应于每个馈源3的位置处，分别形成有供电磁波穿过的缝隙5。
[0067]由于在第一层板I上形成有至少一个发射电磁波的馈源3，在第一层板I与每个馈源3对应的位置处形成有供电磁波穿过的缝隙5，而在第一层板I上形成有与穿过各个缝隙5的电磁波 对应稱合的网桥天线振子4,因此,这种 对应布置且 对应稱合的方式可以实现优化网桥天线的覆盖性能。
[0068]优选地，每个馈源3之间的间隔为0.4-1个电磁波的波长。优选地，每个馈源3之间的间隔为0.8个电磁波的波长。
[0069]在本发明中，由于在导电层的与所有第一信号馈线11对应的位置上，分别形成有使第一面6从第一层板I的设有导电层的一侧露出的孔，进一步孔构成所述缝隙5，因此，频率为5?5.9GHz的电磁波仅可以从缝隙5中射出，而无法从导电层处射出，所以可以实现对电磁波传播方向的定向。
[0070]进一步，当网桥天线振子4为导电层时，其边长为:与网桥天线振子4形成耦合的电磁波的波长的四分之一到四分之三。在一个优选的实施例中，边长为与网桥天线振子4形成耦合的电磁波的波长的0.5倍。
[0071]此外，覆盖整个所述第一面6的金属箔以及形成所述网桥天线振子4的导电层为合金箔。优选地，合金箔为铜箔或银箔。
[0072]另外，第一层板I和第二层板2之间的距离在Omm-1Omm之间。
[0073]交流电信号从设置在第二面7上的信号输入端口 10输入，然后传输至馈源3处，由于在第一层板I上对应于每个馈源3的位置处，分别形成供电磁波穿过的缝隙5，所以电磁波定向地从缝隙5处射出，然后穿过缝隙5的电磁波传递到网桥天线振子4，使得网桥天线振子4与馈源3 —一对应地耦合。进一步，电磁波从网桥天线振子4发射出去，从而进行导向和福射电磁波。
[0074]车厢网桥可以设置在车厢的任何部分，但优选设置在车厢的前部。
[0075]另外，第二通信模块14通过例如光纤或网路电缆连接至设置于交通工具的站台处的交换机，交换机例如通过光纤或网路电缆连接至控制中心，从而实现车厢中的终端设备与外部网络的通信。当然，其他连接方式也是可以的。
[0076]接下来，对第二通信模块14进行详细的描述。
[0077]优选地，多个车对地网桥沿运行线路设置在交通工具前进方向的右侧。
[0078]此外，可以根据交通工具的类型的不同来不同地设置车对地网桥。
[0079]例如，如果交通系统为地铁、海底隧道系统等时，可以在隧道的侧壁或者顶壁上设置多个车对地网桥。假如交通系统为轻轨、运行线路的公共汽车系统时，可以沿着运行线路设置有多个柱、杆等，然后在这些柱或杆上设置多个车对地网桥。
[0080]此外，根据网络吞吐量来确定车对地网桥之间的间隔。该间隔可以设置为各种值，诸如100米、200米、300米、400米、500米等等，优选预定间隔为100米至800米，更优选为200米至400米。
[0081]以下参照图17至图20详细描述设置在车对地网桥中的第二定向天线。
[0082]参照图17至图20，该定向天线包括:反射器24、和至少一个天线单元阵列(本实施例中为一个天线单元阵列)。所有天线单元阵列均设置在反射器24的反射面侧。如果反射器的两个相反面均为反射面，以天线单元阵列为最小单元，其可以设置在两侧反射面的任一侧。
[0083]在图17中可看出，天线单元阵列包括多个具有第一工作频段的第一天线单元22和至少一个具有第二工作频段的第二天线单元26，所述多个第一天线单元22围成一周，所述第二天线单元26位于所述一周第一天线单元22之中。本实施例中，每个天线单元阵列由三个具有第一工作频段的第一天线单元22、和一个具有第二工作频段的第二天线单元26构成。其中，第二工作频段小于第一工作频段。例如第一工作频段为5.0-5.9GHz，第二工作频段为2.4-2.5GHz ο 1.8_3GHz。进一步优选地，第一工作频段可以是5GHz，此时第一天线单元22实际上可以是5GHz的网桥天线，第二工作频段为2.4GHz，此时第二天线单元26实际上可以是2.4GHz的网桥天线。第一工作频段为5.8GHz，第二工作频段为2.4GHz。第一工作频段和第二工作频段为选自1.8?12G的彼此各异的频段。
[0084]结合图17和图18，可看出，每个第一天线单元22由垂直地固定在反射器24的反射面侧上的介质基板221、及形成于介质基板221上的主振子222和引向器229 (在图19中示出)构成。同样地，第二天线单元26由垂直地固定在反射器24的反射面侧上的介质基板261、及形成于介质基板261上的主振子262和2引向器69 (在图10中示出)构成。
[0085]进一步，图18中示出了这三个第一天线单元的介质基板221彼此之间位置:这三个介质基板221各自具有一个与反射面垂直的中垂面,贝U三个介质基板221的三个中垂面汇交于一条线，此时，每相邻两所述中垂面之间的夹角为120° ;第二天线单元26的介质基板261布置成:垂直于这三个第一天线单元的介质基板221之一。
[0086]作为一种优选方式，还可以如图18所示，将这三个第一天线单元22的介质基板221中的另两个介质基板(除了与第二天线单元26的介质基板261垂直的那个介质基板之外)，相对于第二天线单元26的介质基板261镜像布置。
[0087]继续参见图18，如上所述彼此120°间隔布置的这三个介质基板221、以及垂直于其中一个介质基板221的介质基板261彼此是间隔开的。例如，继续参见图18，这三个第一天线单元22的介质基板221和第二天线单元26的介质基板261在反射器24的反射面上的投影彼此间隔开。
[0088]进一步，为了从正三棱柱的角度，来描述本发明天线中天线单元阵列的最优选方式，先进行如下定义。即，第一天线单元22和第二天线单元26每个介质基板具有:用以布置主振子和引向器的外侧面、与该外侧面相反的内侧面、以与该外侧面和内侧面均平行且等距的中间平面。基于上述的内侧面、外侧面、以及夹在内外侧面之间的中间平面的定义，继续参见图19，可以将本发明天线的一个天线单元阵列设置为:所述三个第一天线单元的介质基板221的各自中间平面的相反两侧延长面相交构成正三棱柱，第二天线单元的介质基板261的中间平面位于该正三棱柱内的一个角平分面上。
[0089]继续参见图19,当三个第一天线单元的介质基板221、以及第二天线单元的介质基板261彼此间隔开，三个第一天线单元的介质基板221各自内侧面中每两个内侧面的中心点之间的直线距离在30-40mm的范围内时，本发明天线具有良好的隔离度。
[0090]参见图19和图20，本发明中所有的主振子222、262、以及引向器229、269均为导线，而非现有技术的八木天线的金属管。这些金属导线可以是铜导线、铝导线或银导线等中任一种。进一步，主振子222、262、以及引向器229、269可以是导体材料。
[0091]具体地，参见图19示出的一个第一天线单元22，反射器24和引向器229沿着反射面的外法线方向分别位于主振子222的相反两侧。主振子222和引向器229之间的位置关系设置为:沿着垂直于反射器24的反射面的外法线方向远离反射器24的反射面依次布置。每个主振子222由间隔布置的、并且在同一直线上的第一导线223和第二导线225构成，第一天线单元22的引向器229由至少一条一字型导线227构成。实际上，对于一个第一天线单元而言，一字型导线227可以有2-16条，其中5条是优选。每条一字型导线227均平行于同一天线单元中的第一导线223和第二导线225，并且均位于该同一天线单元中主振子222的同一侧。
[0092]具体地，参见图10示出的第二天线单元26，主振子262和引向器269之间的位置关系设置为:沿着远离反射器24的反射面依次布置。每个主振子262由间隔布置的、并且在同一直线上的第一导线262和第二导线265构成，第二天线单元26的引向器269由至少一条一字型导线267构成。实际上，对于一个第二天线单元而言，一字型导线267可以有2-16条，其中，当第一天线单元22中一字型导线是5条时，第二天线单元中一字型导线优选为3条。每条一字型导线267均平行于同一天线单元中的第一导线263和第二导线265，并且均位于该同一天线单元中主振子262的同一侧。
[0093]从图19和图20可看出，在同一天线单元中，所有的一字型导线沿着垂直于在该同一天线单元中第一导线和第二导线的方向，远离第一导线和第二导线并且依次间隔地布置。
[0094]作为一种优选方式，为了与“第一天线单元的工作频段大于第二天线单元的工作频率”相对应，第一天线单元22中的构成引向器229的一字型导线227的数量可以大于第二天线单元26中的构成引向器269的一字型导线267的数量。
[0095]在一种优选方式中，如图19所示，第一天线单元22中每条一字型导线227的材料、长度、宽度、厚度均相同；并且第一天线单元22中主振子222的总长度，大于第一天线单元22中每条一字型导线227的长度。如图20示出的，第二天线单元26中每条一字型导线267的材料、长度、宽度、厚度均相同，第二天线单元26中主振子262的总长度，大于第二天线单元26中每条所述一字型导线267的长度。
[0096]从图19中还可以看出，第一天线单元22中每条一字型导线227的垂直于其长度方向的中垂线均在同一直线上，并且该中垂线均穿过第一天线单元22中主振子的总长度的中心位置。从图10同样也可以看出，第二天线单元26中每条一字型导线267的垂直于其长度方向的中垂线，均在同一直线上，并且该中垂线也均穿过第二天线单元26中主振子262的总长度的中心位置。[0097]结合图17-图20，这三个第一天线单元22的介质基板221和第二天线单元26的介质基板261可以垂直于反射器24的反射面。例如，介质基板221和介质基板261均为长方形，其长度方向垂直于反射器24的反射面。
[0098]另外，第一天线单元中的介质基板221、和第二天线单元中的介质基板261均为印刷电路板。例如，介质基板221和261可以由FR4材料制成，或者其他现有天线所采用的基板材料制成。至于在相应介质基板221、261上形成相应的引向器和主振子，可以采用现有技术的多种方法。例如，对于在介质基板221、261的表面上镀覆导体层，然后选择性地蚀刻该导体层以获得相应的一字型导线、以及第一导线和第二导线。
[0099]至于本发明天线的反射器24。如在图18示出的，该反射器24可以为反射板，反射板的反射面为导体反射面，即反射面的材料是导体。导体反射面为铜反射面、铝反射面、合金反射面或银反射面等中任一个。显然可以理解天线中的所有天线单元阵列共用一个所述导体反射面。例如，对于一个天线单元阵列而言，构成这一个天线单元阵列的每个天线单元的介质基板均固定在同一个反射器的反射面侧上。在图8中还示出，天线的反射板优选为圆形反射板，当然形状也可以是圆形之外的其他形状，例如多边形等。
[0100]其中，第一天线单元可以独立于第二天线单元独立工作，并且可以仅有单个第一天线单元独立工作，例如在参见图17所示的天线中，可以仅有一个第一天线单元在2.4GHZ工作，其他天线单元不工作；同样地，第二天线单元也可以独立于所有第一天线单元独立工作，例如在参见图17所述的天线中，可以仅有第二天线单元在5.8GHZ下工作，其他天线单元不工作。
[0101]本发明中，天线单元阵列个数不局限于上述的一个，可以是任意数量，除天线单元阵列的个数不同之外，其余均与本发明前述的具有一个天线单元阵列的情形相同。对于两个以上的天线单元阵列，每两个天线单元阵列之间位置关系可以视具体情况而定，没有特殊要求。另外优选的是，所有天线单元阵列均可以布置在反射器的同一反射面侧。
[0102]优选地，上述第一天线与多个第二天线中接入信号强度大于_85dB的天线进行射频通信。
[0103]此外，在终端设备处于该交通系统的情况下，当终端设备从一个接入点移动到另一个接入点时，系统需要通过无缝漫游处理实现终端设备的无缝漫游。这里所说的无缝漫游包括同一无线接入控制器AC下以及不同AC下的接入点AP之间的快速漫游。
[0104]以下参照图21和图22对这两种情况下的接入点之间的漫游进行详细说明。
[0105]图21是本发明系统的无线局域网系统的结构示意图。该系统中可以包括无线接入控制器40，多个接入点，多个接入点包括第一接入点52和第二接入点54。
[0106]第二接入点54，用于将接收到的终端设备的认证和重关联请求发送给无线接入控制器。
[0107]无线接入控制器40，包括:认证检测模块401，用于在接收到第二接入点传送的终端设备的认证和重关联请求时，检测终端设备是否已认证；重关联指示模块403，用于在认证检测模块401检测到终端设备已通过第一接入点认证时，发送第二接入点与终端设备建立重关联的指示给第二接入点。
[0108]第二接入点54，还用于在接收到第二接入点与移动建立重关联的指示时，与终端设备建立重关联。[0109]在可选实施例中，第二接入点54在终端设备在检测到第二接入点的信号强于第一接入点的信号时，接收到第二接入点发送的认证和重关联请求。
[0110]在可选实施例中，无线接入控制器40还包括:关联解除指示模块405，用于在重关联指示模块403发送第二接入点54与终端设备建立重关联的指示之前，发送第一接入点52与终端设备解除关联的指示给第一接入点52以便第一接入点52与终端设备解除关联。
[0111]在可选实施例中，第一接入点52与终端设备解除关联与第二接入点54与终端设备建立重关联之间的间隔不超过100毫秒。在优选实施例中，第二接入点与终端设备建立重关联之间的间隔不超过50毫秒。
[0112]在可选实施例中，无线接入控制器40还包括关联解除指示模块405，用于在接收到第二接入点54发送的与终端设备重关联成功的指示后，发送第一接入点与终端设备解除关联的指示给第一接入点52，以便第一接入点与终端设备解除关联。
[0113]上述两个关联解除指示模块407虽然用同样的标号标记，但是应该理解为它们是不同实施例下的实现不同功能的关联解除指示模块。
[0114]在一可选实施例中，无线接入控制器40还可以包括认证消息分发模块407，用于在重关联指示模块43发送第二接入点与终端设备建立重关联的指示的同时，将存储的终端设备的认证信息发送给第二接入点54。第二接入点54，还用于利用认证信息与终端设备建立重关联并进行通信。
[0115]在另一可选实施例中，无线接入控制器40还包括认证消息分发模块407，用于在终端设备通过第一接入点首次接入无线局域网时，将认证过程中得到的终端设备的认证信息广播给无线接入控制器集中管理下的所有接入点。第二接入点54，还用于在接收到第二接入点与终端设备建立重关联的指示时，利用其上存储的认证信息与终端设备建立重管联并进行通信。
[0116]上述两个认证消息分发模块407虽然用同样的标号标记，但是应该理解为它们是不同实施例下的实现不同功能的认证消息分发模块。
[0117]在可选实施例中，认证和重关联请求中携带有成对主密钥标识PMKID ;终端设备的认证信息包括终端设备与第一接入点协商出的成对主密密钥PMK以及与PMK对应的成对主密钥标识PMKID。
[0118]图22是本发明系统的无线局域网系统的结构示意图。该无线局域网系统包括多个无线接入控制器，多个无线接入控制器包括第一无线接入控制器62和第二无线接入控制器64，每个无线接入控制器管理至少一个接入点。
[0119]第一无线接入控制器62包括认证信息分发模块621，用于在终端设备通过第一无线接入控制器62管理下的第一接入点82首次接入无线局域网时，将获得的终端设备的认证信息分发给预先配置的漫游域中的其他无线接入控制器；
[0120]第二无线接入控制器64管理下的第二接入点84，用于将接收到的来自终端设备的认证和重关联请求传送给第二无线接入控制器64。
[0121]第二无线接入控制器64包括认证检测模块641，用于在接收到第二接入点84传送的终端设备的认证和重关联请求时，根据存储的终端设备的认证信息检测终端设备是否已认证；重关联指示模块643，用于在认证检测模块641检测到终端设备已通过第一接入点82认证时，发送第二接入点84与终端设备建立重关联的指示给第二接入点84。第二接入点84用于根据第二接入点与终端设备建立重关联的指示与终端设备建立重关联。在本发明实施例中，存储的终端设备的认证信息是指多个终端设备通过认证接入到AC的过程中，AC会获取到这些终端设备的认证信息并存储。
[0122]虽然上述实施例中只描述了第一无线接入控制器62和第二无线接入控制器64具有不同的模块，但是本领域技术人员能够理解的是，无线局域网系统中的无线接入控制器的结构是一样的。即第一无线接入控制器还包括认证检测模块和重关联指示模块。第二无线接入控制器还包括认证信息分发模块。
[0123]在可选实施例中，第二无线接入控制器64，还用于在接收到终端设备的数据信息或控制信息时，将终端设备发送的数据信息或控制信息传送给第一无线接入控制器62 ;以及，从第一无线接入控制器62接收发给终端设备的数据信息或控制信息。在本发明实施例中，数据信息例如可以是多媒体内容、语音数据和文件数据等；控制信息例如可以是认证和重关联请求、AC间通信的控制信令等。
[0124]在可选实施例中，第二无线接入控制器64还包括第一关联解除指示模块643，用于在发送第二接入点与终端设备建立重关联的指示之前，发送与第一接入点关联解除的指示。第一无线接入控制器62还包括第二关联解除指示模块623，用于在接收到来自第二无线接入控制器的与第一接入点关联解除的指示时，发送第一接入点与终端设备解除关联的指示给第一接入点，以便第一接入点与终端设备解除关联。
[0125]在可选实施例中，第二无线接入控制器64还包括第一关联解除指示模块643，用于在接收到第二接入点发送的与终端设备重关联成功的指示后，发送与第一接入点关联解除的指示给第一无线控制器；
[0126]第一无线接入控制器62还包括第二关联解除指示模块623，用于发送第一接入点与终端设备解除关联的指示给第一接入点，以便第一接入点与终端设备解除关联。
[0127]通过本发明实施例的无线局域网下的漫游方法和无线局域网系统可以实现终端设备的无缝漫游，而且即使是轨道交通工具在高速行进过程中，终端设备也感受不到终端设备的漫游。
[0128]另外，本发明的交通系统的交通工具在行驶时始终只向其一侧(诸如右侧)收发信号。
[0129]具体来说，交通工具触发传感单元时，交通工具响应于传感单元的触发结果由向其第一侧通信转换为向其第二侧相通信，其中，第一侧相对于第二侧。
[0130]在一个实施例中，传感单元可以为一个传感单元。
[0131]在另一个实施例中，传感单元为两个或者多于两个传感单元。当交通工具触发两个传感单元时，交通工具响应于对两个或者多于两个传感单元的触发结果所进行的预定计算所获得的计算结果而将向其第一侧与通信转换为向其第二侧与相通信。
[0132]在该交通系统中，第一方向与第二方向之间的夹角为O度至180度，更具体地来说，夹角为30度、45度、60度、90度、120度、150度或者180度等等。其中，O度是第一方向和第二方向平行的情况，180度是第一方向和第二方向相反的情况。
[0133]此外，传感器设置在交通工具的运行路线的始发站位置、中间站位置和/或终点站位置。
[0134]注意，本发明中的交通工具为航空交通工具、海运交通工具、陆面交通工具，例如地铁、轻轨、海底隧道列车、航空工具、高铁或公共汽车等。并且，本发明所说的通信网络使用无线局域网、3G网络、4G网络、或者微波通信网络。无线局域网包括不限于wifi网络，交通工具比如地铁、海底列车可以通过wifi网络，也可以通过3G、4G网络来满足终端设备的上网需求。航空工具包括但不限于飞机，可以通过微波通信网络与机场或者临时起降点进行通信。
[0135]在本发明的系统中，通过采用不同结构配置的定向天线或者全向天线，能够实现该系统中网络的全向覆盖，极大程度上提高了无线传输速度，并且降低了信号传输的掉包率和误码率。进一步地，在本发明的系统中采用了高速漫游的处理方式，能够使终端设备在高速移动的情况下同样实现良好的通信操作。
[0136]此外，在本发明的技术方案中，通过使用设置在交通工具中的网桥和沿运行线路设置的网桥，能够增加人流密度较大的运行线路的交通系统的通信系统的吞吐量，增加该通信系统的带宽，并且能够以大于IMbps每人的速率为用户提供高速的上网需求，从而使得该通信系统的用户能够享受到高质量、高速度的上网体验。
[0137]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种交通工具中的终端设备与外部网络通信的系统，其特征在于，所述系统包括: 第一通信模块，设置在所述交通工具上，所述第一通信模块包括车厢网桥；以及 第二通信模块，包括多个车对地网桥，所述多个车对地网桥以预定间隔设置于所述交通工具的运行线路上； 其中，所述第一通信模块与所述第二通信模块之间利用通信网络进行通信并通过第二通信模块与外部网络进行通信。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一通信模块还包括交换机，所述交换机与所述车厢网桥通信连接，并为所述终端设备提供用于网络通信的至少一个接入点。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述终端设备从第一接入点移动到第二接入点时，所述系统通过无线接入控制器实现所述终端设备从所述第一接入点到所述第二接入点的无缝漫游。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于， 所述第二接入点，用于将接收到的终端设备的认证和重关联请求发送给无线接入控制器； 所述无线接入控制器，包括: 认证检测模块，用于在接收到所述第二接入点传送的终端设备的认证和重关联请求时，检测所述终端设备是否已认证； 重关联指示模块，用于在所述认证检测模块检测到所述终端设备已通过所述第一接入点认证时，发送所述第二接入点与所述终端设备建立重关联的指示给所述第二接入点； 所述第二接入点，还用于在接收到所述第二接入点与所述终端设备建立重关联的指示时，与所述终端设备建立重关联。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统包括第一无线接入控制器和第二无线接入控制器，每个无线接入控制器管理至少一个接入点，其中: 所述第一无线接入控制器包括认证信息分发模块，用于在终端设备通过所述第一无线接入控制器管理下的第一接入点首次接入无线局域网时，将获得的所述终端设备的认证信息分发给预先配置的漫游域中的其他无线接入控制器； 所述第二无线接入控制器管理下的第二接入点，用于将接收到的来自所述终端设备的认证和重关联请求传送给所述第二无线接入控制器； 所述第二无线接入控制器包括: 认证检测模块，用于在接收到所述第二接入点传送的终端设备的认证和重关联请求时，根据存储的终端设备的认证信息检测所述终端设备是否已认证； 重关联指示模块，用于在所述认证检测模块检测到所述终端设备已通过所述第一接入点认证时，发送所述第二接入点与所述终端设备建立重关联的指示给所述第二接入点；所述第二接入点用于根据所述第二接入点与所述终端设备建立重关联的指示与所述终端设备建立重关联。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述车厢网桥邻近所述交换机设置。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述多个接入点的数量等于或大于所述交通工具所具有的车厢数量。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车厢网桥设置有第一定向天线，所述多个车对地网桥设置有第二定向天线。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二定向天线被定向为与所述第一定向天线的方向相对，所述第一定向天线与所述第二定向天线中接入信号强度最大的天线进行射频通信。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述第一定向天线包括: 设置有至少一个发射电磁波的馈源的第一层板、和设置有至少一个网桥天线振子的第二层板； 在所述第一层板上对应于每个所述馈源的位置处分别形成有供所述电磁波穿过的缝隙；其中，所述第一层板和所述第二层板彼此间隔地固定连接。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述电磁波的频率为1.8GHz~12GHz。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述电磁波的频率为4.9GHz~6GHz。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述电磁波的频率为5GHz~5.9GHz。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述电磁波的频率为2GHz~2.6GHz。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述电磁波的频率为2.4GHz~2.5GHz。
16.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述第二定向天线包括:反射器以及设于所述反射器的反射面侧的至少一个天线单元阵列，所述天线单元阵列包括多个具有第一工作频段的第一天线单元和至少一个具有第二工作频段的第二天线单元，所述多个第一天线单元围成一周，所述第二天线单元位于所述一周第一天线单元之中。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述第一天线单元和第二天线单元均由垂直地固定在同一所述反射面侧上的介质基板、及形成于所述介质基板上的主振子和引向器构成； 所述第一天线单元有三个，三个第一天线单元的介质基板各自具有的与所述反射面垂直的中垂面汇交于一条线，每相邻两中垂面之间夹角为120° ;所述第二天线单元的介质基板垂直于其中一个所述第一天线单元的介质基板。
18.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一定向天线与所述第二定向天线中接入信号强度大于_85dB的天线进行射频通信。
19.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车厢网桥设置在所述车厢的前部。
20.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二通信模块与设置于所述交通工具对应站台处的交换机连接,所述交换机与控制中心连接。
21.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个车对地网桥沿所述运行线路设置在所述交通工具前进方向的右侧。
22.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运行线路上设置有侧壁，所述多个车对地网桥设置在所述侧壁上。
23.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运行线路上设置有多个支撑体，所述多个车对地网桥以预定间隔一一对应地设置在所述多个支撑体上。
24.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运行线路上设置有顶壁，所述多个车对地网桥设置在所述顶壁上。
25.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预定间隔为0.5米至1000米。
26.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述预定间隔为100米至800米。
27.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，所述预定间隔为200米至400米。
28.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述交通工具为地铁、轻轨、海底隧道列车、航空交通工具、海运交通工具、高铁或公共汽车。
29.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信系统使用无线局域网、3G网络、4G网络、或者微波通信网络。`
【文档编号】H04B7/04GK103796253SQ201310106000
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年3月28日 优先权日:2013年3月28日
【发明者】刘若鹏, 邓存喜 申请人:深圳光启创新技术有限公司