[发明专利]一种用于轨道交通的车载安全无线接入装置

说明书

本发明提供了一种用于轨道交通的车载安全无线接入装置，包括：射频单元，被配置成实现在支持LTE‑M无线通信标准下的专用频段无线通信；传输单元，被配置成将无线数据转发至各路以太网；安全处理单元，被配置成对有线、无线数据进行安全处理，确保数据传输安全性；供电单元，被配置成提供直流电压，直接通过背部连接器取电，并进行短路保护、过电压保护的安全处理以及功耗管理；网管单元，被配置成对车载安全无线接入装置进行基于网管系统的本地管理和远程管理；人机交互单元，被配置成指示电源、系统、无线和有线的工作状态，并通过标准接口进行配置管理；其中，所述射频单元、传输单元、安全处理单元、供电单元、网管单元、人机交互单元通过中央处理单元互相可通信。

技术领域

本发明涉及轨道交通行业通信领域，具体地，涉及一种工作在LTE-M专用频段的车载安全无线接入装置。

背景技术

LTE-M是针对城市轨道交通综合业务承载需求的TD-LTE系统，满足城市轨道交通互联互通和信息传输综合业务承载的运用需求。它在保证基于通信的列车控制系统(CBTC)车地信息传输基础上，可同时承载集群调度业务、列车运行状态监测、视频监控(IMS)、乘客信息系统(PIS)等运营安全信息。

LTE-M所承载CBTC业务包括列车控制信息、列车运行状态、区域控制信息等安全类数据，对无线传输系统的安全性和稳定性要求高。为了确保无线系统的安全性，TAU(列车接入单元，Train Access Unit)需要支持无线侧的安全保护和无线系统中有线侧的安全保护，以实现地面至车载设备端到端的安全保护。为了确保无线系统的稳定性，需要对TAU进行冗余处理和状态监控，这些措施能够确保无线系统故障，影响数据传输时及时做出响应。

在轨道交通实际应用中为了提升传输系统的简洁性和可维护性，部分非安全类业务也需要通过LTE-M进行数据传输，如乘客广播、车载监控视频等。LTE-M仅包含1785-1805MHz的20MHz带宽，其中非安全类业务一般占用10-15MHz带宽，同时，在多条线路并存的场景中，各条线路的信道需要尽量避免同频工作以防止同频干扰，种种原因使得LTE-M的带宽资源日益稀缺。因此，TAU需要支持窄带宽下的稳定工作，以确保在占用尽量少带宽的情况下满足各项业务的稳定传输。

综上，现有的LTE-M车载安全无线接入装置存在以下缺点：

(1)难以满足日益增多的轨道交通综合承载需求且系统适应性低：在综合承载的需求日益增多、多条线路并存等情况下，无线频段资源日渐稀缺，可用带宽逐渐变窄，需要LTE-M系统支持窄带宽下的稳定工作。同时既有的车载CBTC系统与TAU在接口、功能等方面不一致，导致在实际应用中需要车载系统针对TAU进行改动。适用性低给LTE-M无线通信系统的推广和应用带来很多问题。

(2)安全、可靠性有待提高：根据LTE-M相关规范要求，车载终端仅进行了无线侧数据加密，对有线侧数据没有进行加密处理，这使得无线终端所传输的数据存在被攻击的隐患。同时目前普遍应用的车载TAU部署方案，在无人驾驶、磁浮等可靠性要求极高的场景下不能满足其可靠性需求。

(3)可维护性较低：既有LTE-M设备由于对运行过程中的无线数据记录和存储功能较弱，导致在后期维护和测试中数据不全面，不利于故障定位和处理。

因此，亟需一种适用于轨道交通的安全、可靠、可维护的工作在LTE-M专用频段的车载安全无线接入装置。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种工作在LTE-M专用频段的车载安全无线接入。根据轨道交通综合承载特殊需求，从适用性、安全可靠性、可维护性等角度出发，采用窄带传输方式、多通道加密保护、可配置冗余处理、多方位状态监测管理等方式，实现了适用于轨道交通的安全、可靠、可维护的车载无线传输，确保所承载业务的中的可用性、安全性和可维护性。