一种高铁移动通信系统中使用的超软切换方法

摘要

本发明公开了一种高铁移动通信系统中使用的超软切换方法，在高铁移动通信系统中，车载通信系统包括具有至少两个通信单元的车载超高频无线宽带通信系统；铁轨沿线通信系统具有沿铁轨顺次接入的地面超高频无线宽带通信机。超软切换方法为：在高铁从一地面超高频无线宽带通信机运行至另一相邻地面超高频无线宽带通信机过程中，车载超高频无线宽带通信系统通过其一通信单元与先经过的前一地面超高频无线宽带通信机通讯连接形成的通信路径为主通信路径，其剩余的通信单元开始搜索；剩余通信单元中任一个搜索到将要经过的下一地面超高频无线宽带通信机后，与其建立新通信路径，作为主通信路径的冗余备份路径；冗余备份路径与主通信路径传输相同的内容。

权利要求

1.一种高铁移动通信系统中使用的超软切换方法，其特征在于：所述高铁移动通信系统，包括车载通信系统、铁轨沿线通信系统和地面通信系统，

所述车载通信系统包括车载基站，车载网桥和分别经车载网桥与车载基站通讯连接的具有至少两个通信单元的车载超高频无线宽带通信系统通讯连接；所述铁轨沿线通信系统具有沿铁轨顺次接入的地面超高频无线宽带通信机，车载超高频无线宽带通信系统与地面相应的地面超高频无线宽带通信机通讯连接，各地面超高频无线宽带通信机分别经光传输网络与相应的地面通信系统中的地面网桥通讯连接；

所述超软切换方法为：在高铁列车从一地面超高频无线宽带通信机运行至另一与之相邻的地面超高频无线宽带通信机的过程中，所述车载超高频无线宽带通信系统通过其一个通信单元与首先经过的前一地面超高频无线宽带通信机通讯连接形成的通信路径为主通信路径，同时通过其剩余的通信单元开始搜索；在剩余通信单元中任一个搜索到将要经过的下一地面超高频无线宽带通信机后，与其建立新通信路径，作为主通信路径的冗余备份路径；所述冗余备份路径与主通信路径传输相同的通信信令和通信内容。

2.根据权利要求1所述高铁移动通信系统中使用的超软切换方法，其特征在于：所述通信单元为车载超高频无线宽带通信机，所述车载超高频无线宽带通信系统包括至少两个车载超高频无线宽带通信机，每个所述车载超高频无线宽带通信机对应的频段相同。

3.根据权利要求1所述高铁移动通信系统中使用的超软切换方法，其特征在于：所述车载超高频无线宽带通信系统包括一个车载超高频无线宽带通信机，所述车载超高频无线宽带通信机提供分别对应所述至少两个通信单元的至少两个不同的频段。

4.根据权利要求1、2或3所述高铁移动通信系统中使用的超软切换方法，其特征在于：

所述车载超高频无线宽带通信系统中的至少两个通信单元轮换交替地作为主通信路径的主体；设三个顺次设置的地面超高频无线宽带通信机形成两相邻的第一路段和第二路段，高铁列车运行在第一路段上时，一个通信单元为主通信路径的主体，车载超高频无线宽带通信系统中剩余通信单元为冗余备份路径的主体；高铁列车运行在第二路段上时，任一作为原冗余备份路径主体的通信单元为主通信路径的主体，车载超高频无线宽带通信系统中剩余通信单元为冗余备份路径的主体。

说明书

一种高铁移动通信系统中使用的超软切换方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种切换方法，尤其涉及一种高铁移动通信系统中使用的超软切换方法。

背景技术

[0002] 移动通信的长距离移动通信过程是用户端设备在不同基站之间的切换完成的，切换分为硬切换和软切换二类。硬切换过程中，移动的用户端设备先释放与原通信基站的连接，然后才能获得新基站分配的信道并与之连接，是一个无线通信路径″释放-建立″的过程。而在软切换过程中，当用户端设备处于切换状态下，同时将会有两个甚至更多的基站对它进行监测，系统中的基站控制器将比较来自各个基站的针对此移动通信设备的信号质量报告，并选用最好的一个通信基站与之连接并建立新的通信路径。可见软切换是一个″建立-比较-释放″的过程。

[0003] 无论是硬切换还是软切换，通信的内容却始终是“硬切换”的。即原通信路径中断后开始通过新的路径通信传输。在速度不是很快，数据量不大的情况下，即如通常移动通信用户移动切换时的情形下，这种切换不会造成大量的数据丢失或乱序。即使发生一些数据丢失或其他的错误也只会影响到单个用户的通信质量。

[0004] 在高铁移动通信系统中，车载设备和地面设备存在相对移动的关系，因此也存在“切换”的过程。但是这种切换并非简单的用户端设备的“切换”，而是系统之间的通信信令和通信内容的通道切换，即连接车载系统和地面控制及核心系统之间通信链路的切换。链路的切换过程要比用户端的切换困难得多。在用户端设备的切换过程中，任何一个切换失败只会造成单个用户的通信失败，而在链路切换中，任何一个切换失败导致的是整列高铁列车所有的通信失败，所以，在切换过程中任何一字节都不允许丢失或错误，通信的可靠性尤为重要。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种具有较高切换可靠性的高铁移动通信系统中使用的超软切换方法。

[0006] 为实现上述目的，本发明的特点在于所述高铁移动通信系统，包括车载通信系统、铁轨沿线通信系统和地面通信系统；所述车载通信系统包括车载基站，车载网桥和分别经车载网桥与车载基站通讯连接的具有至少两个通信单元的车载超高频无线宽带通信系统通讯连接；所述铁轨沿线通信系统具有沿铁轨顺次接入的地面超高频无线宽带通信机，车载超高频无线宽带通信系统与地面相应的地面超高频无线宽带通信机通讯连接，各地面超高频无线宽带通信机分别经光传输网络与相应的地面通信系统中的地面网桥通讯连接。所述超软切换方法为：在高铁列车从一地面超高频无线宽带通信机运行至另一与之相邻的地面超高频无线宽带通信机的过程中，所述车载超高频无线宽带通信系统通过其一个通信单元与首先经过的前一地面超高频无线宽带通信机通讯连接形成的通信路径为主通信路径，同时通过其剩余的通信单元开始搜索；在剩余通信单元中任一个搜索到将要经过的下一地面超高频无线宽带通信机后，与其建立新通信路径，作为主通信路径的冗余备份路径；所述冗余备份路径与主通信路径传输相同的通信信令和通信内容。

[0007] 进一步的，所述通信单元为车载超高频无线宽带通信机，所述车载超高频无线宽带通信系统包括至少两个车载超高频无线宽带通信机，每个所述车载超高频无线宽带通信机对应的频段相同。

[0008] 进一步的，所述车载超高频无线宽带通信系统包括一个车载超高频无线宽带通信机，所述车载超高频无线宽带通信机提供具有至少两个通信单元的不同频段。

[0009] 进一步的，所述车载超高频无线宽带通信系统中的至少两个通信单元轮换交替地作为主通信路径的主体；设三个顺次设置的地面超高频无线宽带通信机形成两相邻的第一路段和第二路段，高铁列车运行在第一路段上时，一个通信单元为主通信路径的主体，车载超高频无线宽带通信系统中剩余通信单元为冗余备份路径的主体；高铁列车运行在第二路段上时，任一作为原冗余备份路径主体的通信单元为主通信路径的主体，车载超高频无线宽带通信系统中剩余通信单元为冗余备份路径的主体。

[0010] 本发明的有益效果在于，应用所述超软切换方法，车载超高频无线宽带通信系统中至少两个车载超高频无线宽带通信机或一个车载超高频无线宽带通信机的至少两个频段分别与不同的地面超高频无线宽带通信机通信连接，形成至少两条传输相同通信信令和通信内容的通信路径，其中一条为主通信路径，其余为所述主通信路径的冗余备份路径。由此实现始终存在至少一条通信路径正常通信，提高了高铁列车通讯的可靠性。

附图说明

[0011] 图1示出了高铁移动通信系统的原理示意图。

[0012] 图2示出了具有两车载超高频无线宽带通信机的高铁移动通信系统中使用的超软切换技术原理示意图。

具体实施方式

[0013] 下面结合附图对本发明做进一步的说明。

[0014] 图1示出了高铁移动通信系统的原理示意图。所述高铁移动通信系统包括车载通信系统，铁轨沿线通信系统以及地面通信系统。所述车载通信系统，包括车载基站1、光分布天线系统2和具有至少两个通信单元的车载超高频无线宽带通信系统3；所述车载超高频无线宽带通信系统3与车载基站1通讯连接，所述车载基站1通过光分布天线系统2在所述车厢内形成车载接入网络。所述铁轨沿线通信系统，包括沿铁路轨铺设且用来传输通信信令和通信内容的沿线光缆、地面超高频无线宽带通信机4和光传输网络5；所述沿线光缆顺次接入地面超高频无线宽带通信机4；所述车载超高频无线宽带通信系统3与地面相应的地面超高频无线宽带通信机4通讯连接，并且各地面超高频无线宽带通信机4分别经光传输网络5与相应的地面通信系统通讯连接；所述两相邻地面超高频无线宽带通信机4的距离范围为1～10公里。所述地面通信系统包括与光传输网络5通讯连接的地面基站控制器6、与地面基站控制器6通讯连接的核心网7以及与核心网7通讯连接的公共电话交换网络8。

[0015] 所述高铁移动通信系统的结构特点为，将基站布设在高铁列车上形成车载基站1，通过车载超高频无线宽带通信系统3和地面超高频无线宽带通信机4之间的通信实现车、地之间的“链路”连接，使得地面基站控制器6与位于高铁列车上的车载基站1之间具有不中断的通讯连接，通讯效果等同于车载基站1与地面基站控制器6通过光缆有线通讯连接的通讯效果。

[0016] 为保证所述高铁移动通信系统的车载通信系统和铁轨沿线通信系统之间通信信令和通信内容的不间断传输，所述高铁移动通信采用超软切换技术。所述高铁移动通信系统中，车载超高频无线宽带通信系统3具有至少两个通信单元，具体地可分两种情况：所述通信单元为车载超高频无线宽带通信机，所述车载超高频无线宽带通信系统3包括至少两个车载超高频无线宽带通信机，每个所述车载超高频无线宽带通信机对应的频段相同；以及，所述车载超高频无线宽带通信系统3包括一个车载超高频无线宽带通信机，所述车载超高频无线宽带通信机提供具有至少两个通信单元的不同频段。由此，车载超高频无线宽带通信系统3中的至少两个车载超高频无线宽带通信机或一个车载超高频无线宽带通信机的至少两个频段分别与不同的地面超高频无线宽带通信机通信连接，形成至少两条传输相同通信信令和通信内容的通信路径，其中一条为主通信路径，其余为所述冗余备份路径。进而实现始终存在至少一条通信路径正常通信，提高了高铁列车通讯的可靠性。

[0017] 具体地，以具有两车载超高频无线宽带通信机的高铁移动通信系统为例说明所述超软切换技术的原理。如图2所示，设第一至第三地面超高频无线宽带通信机形成相邻的第一路段和第二路段；且两车载超高频无线宽带通信机分别为第一车载超高频无线宽带通信机GRFa和第二车载超高频无线宽带通信机GRFb。高铁列车运行在第一路段上时，当车载通信系统的链路通过第一车载超高频无线宽带通信机GRFa与第一地面超高频无线宽带通信机GRFA连接形成路径aA时，车载基站1可以顺利地通过第一车载超高频无线宽带通信机GRFA与远在机房内的地面基站控制器6连接通信，从而形成路径aA1；上述通信过程是由分别安装在车载基站1及地面基站控制器6上的EPA网桥wq和WQ来保证的。同时，第二车载超高频无线宽带通信机GRFb开始搜索，搜索到第二地面超高频无线宽带通信机GRFB并与其连接通信，这样就形成了连接车载基站1及地面基站控制器6的另外一个路径bB，车载基站1可以通过第二车载超高频无线宽带通信机GRFB与地面基站控制器6连接通信，从而形成路径bB1。路径bB或bB1与路径aA或aA1传输的通信信令和通信内容是完全相同的，路径aA或aA1为主通信路径，而路径bB或bB1为所述主通信路径的冗余备份路径。此时，实际上有两路相同的数据使用不同的路径在车载基站1和地面基站控制器6之间通过路径aA或aA1和bB或bB1完成通信的过程。数据的取舍是由车载基站1和地面基站控制器6端的车载网桥wq和地面网桥WQ完成的。

[0018] 当高铁列车运行至第二路段上时，第一地面超高频无线宽带通信机GRFA和第一车载超高频无线宽带通信机GRFa的路径aA或aA1由于信号减弱超过一定限定值而被切断，此时，冗余备份路径bB或bB1自然发挥作用成为数据传输的主通信路径。由于通道事先存在，而且与主通信路径aA或aA1同时传输相同的数据内容，所以在路径aA和aA1中断通信时，路径bB和bB1依然畅通，通道两端的设备并不会感觉到数据传输的任何差异；同时第一车载超高频无线宽带通信机GRFa开始搜索新的连接点并由于列车的运动导致第一车载超高频无线宽带通信机GRFa与第三地面超高频无线宽带通信机GRFC连接形成新的路径aC。一旦路径aC形成，连接车载基站1和地面基站控制器6的EPA网桥wq和WQ便会瞬间觉察并以此通道建设新的数据传输路径aC1，从而路径aC或aC1成为主通信路径bB和bB1的冗余备份路径，这时又恢复两路相同数据同时传输的状态。

[0019] 随着列车运动，第一车载超高频无线宽带通信机GRFa和第二车载超高频无线宽带通信机GRFb交替与相邻的地面超高频无线宽带通信机4连接，并不断地交替形成数据传输的主通信路径和冗余备份路径。在通信路径交替连接和中断的过程中，EPA网桥wq和WQ之间始终存在着至少一路的数据传输过程，而且在任何一个通道由于切换需要中断之前，一定会有二个通道保持二路相同的数据传输以备切换。

[0020] 进一步的，所述车载超高频无线宽带通信机和地面超高频无线宽带通信机4在一般带宽要求情况下采用无线电通信机，在带宽要求大的情况下采用无线激光通信机。

[0021] 进一步的，所述高铁指中国高速铁路，包括以D字或以G字为编号头字母的列车，本发明同样适用于正在研发中的每小时500公里以上运营速度的超高铁运输系统中使用。