[发明专利]一种适用于高速铁路TD-LTE宽带通信系统的多模接入网关及接入方法

权利要求书

1.一种适用于高速铁路TD-LTE宽带通信系统的多模接入网关，其特征在于包括：协议转换模块、路由转发模块、网络地址转换模块和启动初始化模块；其中：

协议转换模块，接收路由转发模块传递来的数据输入，在上行或者下行方向为路由转发模块提供统一的数据格式，便于寻址和转发；在将2G/3G和Internet多种异构网络产生的业务连接到高速铁路TD-LTE宽带通信系统的场景下，首先根据业务种类的标记将异构网络业务的QoS需求映射到TD-LTE网络中不同的QoS等级，再将下行数据封装成TD-LTE帧的格式，得到封装好的业务数据，传递给路由转发模块；当列车上的用户终端通过高速铁路TD-LTE宽带通信系统接入到地面异构网络与对等实体通信时，根据上行数据业务的标记，从TD-LTE格式的信息中分离出2G/3G、WiFi和视频监控业务数据，传递给路由转发模块；所述下行数据是指异构网络业务连接到高速铁路TD-LTE宽带通信系统传送给车厢内用户终端的业务数据；所述上行数据是指车厢内用户终端经过高速铁路TD-LTE宽带通信系统接入到地面异构网络传送给对等实体的业务数据；

路由转发模块，接收网络地址转换模块输入的转化后的IP地址，在进行下行数据转发的情况下，将协议转换模块封装好的业务数据映射到具有不同QCI的TD-LTE承载上，并对车厢内的用户终端提供路由功能；在进行上行数据转发的情况下，将经过协议转换模块转换后的2G/3G、WiFi和视频监控业务数据，转发至相应的异构网络；

网络地址转换模块，接收初始化模块产生的IP地址，用于在路由转发模块进行上行数据转发的情况下，在将区分得到的业务转发至相应的用户之前对区分得到的业务进行网络地址转换；以及用于在转发模块进行下行转发的情况下，在分发映射好的TD-LTE业务流之前对配置的业务流进行反网络地址转换；转换后的IP地址传递给路由转发模块；

初始化模块，当网关设备接入TD-LTE网络中时，通过DHCP协议，从PDN-GW获取分配好的IP地址，产生与TD-LTE网络的默认连接；同时在网络侧进行初始化连接，分别连接到接入网关所在地的2G/3G接入网、WiFi服务器和视频设备；该模块中IP地址的分配是其余模块正常工作的初始过程，IP地址作为输入传递给网络地址转换模块。

2.根据权利要求1所述的适用于高速铁路TD-LTE宽带通信系统的多模接入网关，其特征在于：所述网络侧是指异构网络2G/3G网络、WiFi网络或Internet。

3.一种利用权利要求1所述的适用于高速铁路TD-LTE宽带通信系统的多模接入网关的接入方法，其特征在于实现步骤如下：

（1）多模接入网关进入TD-LTE网络，与TD-LTE核心网网元PDN-GW建立初始业务流，并通过DHCP协议，从TD-LTE网络预先设定好的IP池中获取一个IP地址；

（2）多模接入网关在网络侧进行初始化连接，分别产生默认连接到接入网关所在地的2G/3G接入网、WiFi服务器、视频设备；

（3）车厢用户经过车载网络中的接入点、车载控制单元、LTE系统、多模接入网关在用户所属的地面异构网络中申请用户IP地址，多模接入网关进行DHCP RELAY即DHCP接力，连接到地面异构网络中的DHCP服务器，获取车厢用户的IP地址，也称作远端IP地址；

（4）车厢用户获取了IP地址后，通过车载网络的接入、车载控制单元的业务类型到QCI的映射、LTE系统的透明传输、多模接入网关的识别转发，与相对应的地面异构网络进行业务数据传输；

（5）对于多模接入网关而言，上行数据和下行数据的流程有所不同：对上行数据，根据上行数据业务的标记，从TD-LTE格式的信息中分离出2G/3G、WiFi和视频监控业务数据并转发至相应的地面异构网络；对下行数据，根据协议的标记将异构网络业务的QoS需求映射到TD-LTE网络中不同的QoS等级，再将下行数据封装成TD-LTE数据包并映射到具有不同QCI的TD-LTE承载上，路由转发给车厢用户。