[发明专利]车载多模LTE接入及WLAN热点系统设备

说明书

技术领域

本发明属于无线数据传输领域。利用目前广泛使用的WLAN（Wireless Local Area Networks无线局域网）技术，以及第四代移动通信技术LTE（Long Term Evolution,长期演进）进行移动宽带数据接入服务，来解决城市交通系统在运营过程中，车内乘客上网的实时高速数据通信问题。

背景技术

目前，各类地面交通运输过程中，包括公交、地铁、轻轨、铁路等，车内乘客对于宽带上网的需求都与日俱增。特别是受限于城市轨道交通系统的特殊地理和电磁环境，特别无线通讯技术发展水平的限制，目前还缺乏一种简单易用的，可以实现车地无线高速数据通信的无线通信系统设备。

其主要原因在于:原有的GSM，CDMA等广域无线通信网数据传输速率有限；而WLAN等高速无线局域网通讯手段，其终端相对运动速度超过60公里每小时之后，由于多普勒效应和信道频繁切换等因素影响，实际车地间数据链路承载能力急剧降低，无法满足通常运营速度为60-160公里每小时的城市轨道车辆的实时高速数据传输要求。现有的极少数尝试采用基于WLAN技术的车地无线通信系统案例，均出现轨道列车车速超过60公里每小时之后有效网络传输能力大幅度降低乃至传输中断的情况。即便是目前最先进的第四代移动通讯技术LTE，虽然其网络终端在高速移动时也能完成高速数据传输，但是受限于LTE同频组网难题，同一LTE信号覆盖小区内总数据链路承载能力有限，在城市轨道交通换乘站、车辆段等轨道车辆密集的地方，多个终端分摊下来的数据通信能力也大打折扣，无法满足实时视频传输和多位乘客同时上网等应用的需求，因此需要同时接入多个运营商的多个频段的LTE信号，才能最大限度的扩充网络传输能力。

发明内容

本发明针对LTE和WLAN的特性和各自的缺陷，扬长避短，设计出了车载多模LTE接入及WLAN热点系统设备，合理利用LTE的广域高速移动终端快速数据传输能力，WLAN的局域高带宽大容量数据通信能力，以及车载无线通讯终端的动态路由调整和负载均衡技术，来搭建动态稳定的车地高速无线传输链路，从而实现车地间的双向实时高速数据传输，以满足车内乘客宽带无线上网等应用。.

车载多模LTE接入及WLAN热点系统设备在城市轨道交通中的传输由以下两个无线模块组成。

一、接入移动、电信、联通等多家电信运营商的TDD-LTE以及FDD-LTE网络，建立多路稳定的4G信号数据连接链路的公网对接模块，即LTE终端阵列。

二、在车厢内实现2.4G及5.8G频段的WLAN无线覆盖，供车内乘客手持移动WLAN上网设备（手机，电脑等）完成无线宽带接入的WLAN热点模块，即WLAN热点服务。

在公共汽车或者城市轨道交通列车车厢内，多个乘客及其手持WLAN无线上网设备都处在一个相对集中的狭小区域，并且都处于低速或者相对静止状态。因此采用WLAN来进行覆盖。WLAN工作在 2.4G或者5.8G公用开放频段，频谱资源丰富；其单小区有效覆盖距离约300米，足以覆盖整个城市轨道交通车厢。在采用密集小区组网的情况下，能够提供巨大的带宽资源（每列车厢可提供4-6个54Mbps 常规宽带接入资源。若采用最新的802.11 n 空间多路复用以及MINO多发多收等技术优势，则可为单个客户端提供高达300-600Mbps的带宽）。在轨道交通工具上，每列车厢部署一个WLAN无线接入点AP，多个无线接入点AP通过WLAN控制器，接入千兆级全线传输网，同时满足城市轨道交通8-12个车厢内的乘客，同时接入车载多模LTE接入及WLAN热点系统的数据传输需要。

LTE是第四代移动通讯技术，单基站小区信号可以覆盖现有站间0.5-5公里的可视距离，各大电信运营商都在努力确保其广域覆盖效果，而且其有效传输速率对终端移动速度并不敏感，有利于城市公共交通，城市轨道交通等场景下的无线数据通信接入。LTE单小区内可提供最大60Mbps----上行20Mbps，下行40Mbps带宽。但是其单小区内带宽总量有限，也无法像WLAN那样通过加大小区信道密集度来提高单位空间内的有效带宽资源；因此在无线上网用户密集的情况下，同样会出现传输资源紧张的情况。。

根据城市的实际情况来看，同一地点同时有移动、电信及联通等三家主流电信运营商的多种制式和频段的LTE网络信号（公网信号）。为了提高对公共交通用户采用WLAN接入时的基本应用业务的质量，就需要同时接入多个运营商的4G信号。