[发明专利]终端群聚超高移动性宽带通信系统及其快速越区切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速铁路移动通信系统，尤其涉及一种终端群聚超高移动性宽带通信系统及其快速越区切换方法。

背景技术

我国高速铁路和客运专线事业蓬勃发展，但与之配套的高速铁路移动通信系统却相对滞后，在移动终端普及的时代，铁路无线宽带接入面临新挑战。

超高时速、车厢全封闭特点是高速列车移动通信面临技术难题的原因。当前，应用于高速铁路的移动通信系统是具有第二代移动通信技术特征的GSM-R或具有第三代移动通信技术特征的CDMA。由于高速列车车厢封闭性好，时速快，信号衰减比普通列车大10dB以上，对移动通信用户的使用会造成非常大的影响。实际中，应用车载直放站的车厢内覆盖系统以及光纤直放站(或射频拉远)的铁路沿线覆盖系统，在抗信号穿透损耗和频繁切换问题上，是被证实为有效解决方案。但现有系统，即使在理想情况下，所能提供给乘客的宽带服务水平(共享2Mb/s)，与乘客希望得到如家庭宽带接入一样服务质量(独占2Mb/s)的要求相比，还相距甚远。单纯依赖于传统移动通信技术手段难以解决高速铁路宽带通信面临的技术难题。

传统移动通信技术手段至少在以下两个方面表现出对发展高速移动性宽带接入的局限：

1、载波频率低，如800MHz，1800MHz，1900MHz，2.4GHz，2.5GHz等频段，提供的通信带宽小，只有几兆到几十兆Hz，为接近满员(约1000人)的列车上的每一位乘客提供2Mb/s的宽带服务无法实现。

2、系统切换过程针对逐个移动终端，需要完成信号检测、触发、选择和执行四个步骤，实现过程繁琐。在列车高速移动情况下，移动终端密度大，切换丢话率和信息丢包率大。如：行驶速度高达200公里/小时甚至更高时，相较于正常状态，话音接通率会从原来96％以上下降到81％左右，掉话率也会从原来0％上升到25％以上，其他话音指标及数据业务指标均会有不同程度的下降。

正是以上两个方面的局限，成为基于现有移动通信的技术手段发展高速列车移动宽带接入的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是针对现有移动通信系统应用于高速列车存在窄带、切换延迟大、频繁切换、并发切换的现象，而提供一种终端群聚超高移动性宽带通信系统及其快速越区切换方法。本发明不仅能为接近满员的高速列车上的乘客提供平均2Mb/s以上的宽带服务，而且能成倍减少切换次数，降低切换延迟时间，消除并发切换。在移动终端数量集中的规模越大的情况下，本发明的效果优势越为明显。

本发明的目的是这样实现的：

一、终端群聚超高移动性宽带通信系统(简称系统)

本系统包括地面分系统和车载分系统；

地面分系统包括地面接入单元、路网网关单元与路网管理单元；

车载分系统包括移动终端群和车载移动接入单元；

其连接关系是：

路网网关单元、地面接入单元、车载移动接入单元和移动终端群依次连接，路网管理单元分别与路网网关单元、地面接入单元、车载移动接入单元连接。

二、基于终端群聚超高移动性宽带通信系统的快速越区切换方法(简称方法)

本方法包括下列步骤：

①车载移动接入单元与地面接入单元之间建立双向无线连接通道，路网网关单元与地面接入单元之间建立隧道连接；

②车载移动接入单元、地面接入单元和路网网关单元各自向路网管理单元发送连接状态报告；

③移动终端漫游到列车车厢内，即建立与车载移动接入单元的通信规约适配，车载移动接入单元对漫游到列车车厢内的移动终端注册归集，被归集的移动终端与车外业务网络之间的通信由车载移动接入单元代理完成；

④车载移动接入单元向路网管理单元发送行驶状态报告，并确定航位预测与同步执行的时间；

⑤航位预测与同步执行时间触发，车载移动接入单元与路网管理单元同步执行相同的车辆航位预测程序；

⑥车载移动接入单元根据航位预测程序实时预测车辆当前的航行位置，如果出现航位预测值与列车真实位置的累计误差超出预设值，回到步骤⑤从而对预测程序进行校正，否则进入到步骤⑦；

⑦根据预设车辆航迹调度信息和地面接入单元的无线电覆盖拓扑，路网管理单元使用航位预测程序推算列车行驶位置及其穿越航迹上各无线电覆盖小区的时间，然后向航迹沿线相关的地面接入单元和路网网关单元发出切换预置指令，通知切换的具体时间；

⑧如果相关地面接入单元及路网网关单元的切换定时时间触发，就进入步骤⑨，否则，回到步骤⑦；

⑨启动由路网网关单元和相关地面接入单元主导的越区切换实施过程；