一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法与流程

本发明涉及一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，属于轨道交通控制技。

背景技术：

1、近年来，我国城市轨道交通发展十分快速。城市轨道交通的高速发展也带动了车地无线通信技术应用的不断演进。

2、早期cbtc信号系统项目，轨道交通信号系统车地无线通信业务主要采用的是基于iee 802.11g的wifi技术，多个城市在信号系统运行过程中均发现有大量的干扰问题，且无法解决。采用wifi技术的已开通线路，在延伸线的建设上同样会面临无法避免且日益严重的无线干扰问题。

3、随着工信部授权1.8ghz的20mhz频段给各城市专网使用，中国城轨协会发文推荐各地城轨使用1.8ghz专用频率。专用频段的使用可以从根本上解决采用wifi技术组建的车地无线通信系统的同频干扰问题。lte-m系列标准的发布，使4g技术在城轨的应用具备了先决条件。4g技术成为城市轨道交通承载信号系统车地通信业务的首选技术。

4、城轨系统应用4g技术之前，无线局域网是信号系统车地通信的主要技术。自城市轨道交通信号系统大规模开始使用cbtc模式以来，各信号厂家普遍采用基于802.11的wifi方案承载车地通信信息。该技术在早期建设的线路中可以满足信号系统的需求。

5、然而因为wifi技术工作在公用频段，随着民用通信技术的不断发展，轨道交通运行中的无线环境越来越复杂，这导致业务带宽低、无线切换不平滑、使用的公共频段易受干扰等诸多问题。虽然许多学者、工程师对产品设计不断优化、进行干扰的排查以及规避，但干扰问题，始终无法得到根本上的解决。随着通信技术的迅猛发展，wifi系统受干扰影响到列车运营的情况常有发生，已不再是最佳的车地通信方案。另外信号系统技术快也在速发展，从传统的cbtc模式逐渐发展到uto模式，也需要更加稳定的车地通信承载方案。

6、在现有技术条件下，无法解决wifi和4g两种不同制式的无线网络在同一线路中共存的问题，车辆在wifi和4g之间进行切换无法满足信号系统对于车地无线通信系统的需求。因此如果既有线采用wifi制式，延伸线也只能采用wifi制式。而这两年，由于移动e频段(2320-2370mhz)业务全面开展，4g设备的发射功率非常大，且标准对带外抑制的要求比较宽松。因此在业务量高发期间，会严重干扰到到2.4g频段的车地通信的业务，尤其是早晚高峰期客流量密集时段，会出现大量的列车降级等问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，在既有线路采用wifi技术承载cbtc车地通信业务的情况下，新建延伸线采用4g技术来组建车地无线通信系统，车辆可以在既有线wifi网络覆盖区域、延伸线4g网络覆盖区域贯通运行。

2、本发明提供一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，其包括

3、1)已开通线路采用wifi组网、延伸线路采用4g技术组网；

4、2)在既有线路和延伸线的连接区间两种系统无线信号覆盖重叠区域，列车在该区域内完成无线系统间的混合组网；

5、3)列车上同时安装4g系统车载终端和wifi系统车载终端，车地无线通道选择由4g车载接入单元来完成，wifi车载终端的lan口通过网线连接至4g车载终端的lan口，4g车载终端通过lan口连接至信号系统车载网络；

6、4)4g车载终端作为上行选路器，轨旁将支持gre隧道的核心路由器作为下行选路器，4g车载终端和轨旁核心路由器配合完成4g和wifi两种制式车地通信的切换功能。

7、优选的，通过4g车载终端控制信号系统车地通信通道在wifi链路和4g链路之间顺利切换，并能够将双向切换时间均控制在1s以内。

8、优选的，为确保车地无线通道在4g与wifi网络平滑切换，4g与wifi网络设置重叠覆盖区，列车在该区域内完成两种制式的切换，重叠覆盖区的选择应避开站台以及岔区，选择线路条件简单的区间。

9、优选的，4g单周期最长接入时长是11秒，wifi单周期接入时长是2秒，取最大值11秒作为但周期入网时长，为保障入网的成功率，设计3个周期的传输通道健康度判断，要求车辆所在切换带的最小时长为36秒。

10、优选的，下行选路器与上行选路器之间，建立两条ip互通路由，在两条互通路由的基础上建立两条gre隧道，用于承载业务传输，上下行链路路由动态选择。

11、优选的，上行选路器上配置主动检测4g网络链路状态，优先使用4g网络承载业务，下行选路器开启bfd链路检测功能，根据上行选路器选路后动态更新下行路由，完成上下行选路同步。

12、优选的，上行选路器不断检测4g网络链路和wifi网络链路传输通畅性，在4g网络畅通后，优先使用4g网络承载业务传输，下行选路器在收到4g链路可达后，自动添加下行4g链路传输路由，在上行选路器选择4g链路作为传输通道后，上行选路器关闭wifi网络传输链路的下行选路器bfd链路探测报文应答，下行选路器在wifi网络传输通道上bfd探测应答超时，下行选路器自动down掉wifi传输通道路由。

13、优选的，上行选路器，当前选择在4g网络工作，不断获知当前接入的4g网络小区号，在车辆进入4g覆盖的最后一个小区时，4g车载终端检测到车辆即将进入无4g网络覆盖区域，自动从4g网络切换到wifi网络，4g车载终端切换后自动将关闭4g传输链路bfd探测应答，开启wifi传输链路bfd探测应答，下行选路器在wifi网络受到bfd探测应答报文，自动添加wifi传输链路路由，在4g网络传输链路bfd探测应答超时，自动down掉4g网络传输链路路由。

14、本发明的有益效果：

15、本发明提供一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，在既有线路采用wifi技术承载cbtc车地通信业务的情况下，新建延伸线采用4g技术来组建车地无线通信系统，车辆可以在既有线wifi网络覆盖区域、延伸线4g网络覆盖区域贯通运行；解决既有及改造线路因wifi轨旁和车载等设备停产和无兼容替换产品问题，为既有线路车地无线系统改造预留接口，待既有线路满足改造大修条件后，将既有线路统一改造为4g，最终全线路采用4g承载信号系统车地通信业务；为采用wifi技术的线路在续建线的建设中，提供一个新的建设思路。

技术特征：

1.一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，包括1)已开通线路采用wifi组网、延伸线路采用4g技术组网；

2.根据权利要求1所述的一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，其特征在于：通过4g车载终端控制信号系统车地通信通道在wifi链路和4g链路之间顺利切换，并能够将双向切换时间均控制在1s以内。

3.根据权利要求1所述的一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，其特征在于：为确保车地无线通道在4g与wifi网络平滑切换，4g与wifi网络设置重叠覆盖区，列车在该区域内完成两种制式的切换，重叠覆盖区的选择应避开站台以及岔区，选择线路条件简单的区间。

4.根据权利要求1所述的一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，其特征在于：4g单周期最长接入时长是11秒，wifi单周期接入时长是2秒，取最大值11秒作为但周期入网时长，为保障入网的成功率，设计3个周期的传输通道健康度判断，要求车辆所在切换带的最小时长为36秒。

5.根据权利要求1所述的一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，其特征在于：下行选路器与上行选路器之间，建立两条ip互通路由，在两条互通路由的基础上建立两条gre隧道，用于承载业务传输，上下行链路路由动态选择。

6.根据权利要求1所述的一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，其特征在于：上行选路器上配置主动检测4g网络链路状态，优先使用4g网络承载业务，下行选路器开启bfd链路检测功能，根据上行选路器选路后动态更新下行路由，完成上下行选路同步。

7.根据权利要求1所述的一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，其特征在于：上行选路器不断检测4g网络链路和wifi网络链路传输通畅性，在4g网络畅通后，优先使用4g网络承载业务传输，下行选路器在收到4g链路可达后，自动添加下行4g链路传输路由，在上行选路器选择4g链路作为传输通道后，上行选路器关闭wifi网络传输链路的下行选路器bfd链路探测报文应答，下行选路器在wifi网络传输通道上bfd探测应答超时，下行选路器自动down掉wifi传输通道路由。

8.根据权利要求1所述的一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，其特征在于：上行选路器，当前选择在4g网络工作，不断获知当前接入的4g网络小区号，在车辆进入4g覆盖的最后一个小区时，4g车载终端检测到车辆即将进入无4g网络覆盖区域，自动从4g网络切换到wifi网络，4g车载终端切换后自动将关闭4g传输链路bfd探测应答，开启wifi传输链路bfd探测应答，下行选路器在wifi网络受到bfd探测应答报文，自动添加wifi传输链路路由，在4g网络传输链路bfd探测应答超时，自动down掉4g网络传输链路路由。

技术总结
本发明涉及一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，属于轨道交通控制技技术领域。已开通线路采用WIFI组网、延伸线路采用4G技术组网；在两种系统无线信号覆盖重叠区域，完成无线系统间的混合组网；列车上同时安装4G系统车载终端和WIFI系统车载终端，车地无线通道选择由4G车载接入单元来完成，4G车载终端作为上行选路器，轨旁将支持GRE隧道的核心路由器作为下行选路器，4G车载终端和轨旁核心路由器配合完成4G和WIFI两种制式车地通信的切换功能。本发明提供一种基于城市轨道交通安全数据传输的异系统混合组网技术方法，车辆可以在既有线WIFI网络覆盖区域、延伸线4G网络覆盖区域贯通运行。

技术研发人员：秦建明,王云帆,杨宁,何昀,张昌军,姬程,董飞飞,张达特,杨志祥,张波,张琨,李胜辉,颜世昌,万若琦,张乐
受保护的技术使用者：沈阳地铁集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16