[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

说明书

技术领域

本发明涉及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，属于通信领域。

背景技术

随着我国高速铁路建设的不断发展，高速列车成为旅客远距离出行的重要交通工具，与此同时，旅客对在高速列车上进行高质量的通信和数字娱乐服务的需求日益迫切。目前国外将卫星技术、GPRS（通用无线分组业务）和UMTS（通用移动通信系统）技术与WiFi无线网络相结合，在时速高达300km/h的跨境列车上提供不中断的无线宽带互联网连接；并有人提出基于WiMAX技术的列车运行控制网络来取代现有基于GSM-R网络的列车运行控制系统，在信号控制数据传输带宽的同时提供多样化的网络服务。而国内乘客在高速列车上通话和上网主要基于既有的2G、3G公众移动通信网络。与传统无线网络覆盖环境相比，在高速铁路环境下，由于列车运动速度快而且车体损耗大，导致无线信号多普勒效应明显，网络切换频繁，高速列车上的终端用户容易出现无法接通、频繁掉话、话音断续等现象，严重影响了旅客的通信质量和服务体验。同时随着高速铁路的发展，列车速度的大幅提高，行车安全性需求也迫切需要有力的手段能够在地面上对列车的运行状态和车厢内的情况进行实时监控。为了在车地之间提供稳定可靠的宽带通信服务，基于TD-LTE的高速铁路宽带通信系统应运而生。该系统中列车车厢到地面网络的通信连接采用TD-LTE通信系统；车厢内具有多种通信技术可接入的特点，即在车厢内支持多种通信技术制式，包括2G/3G移动通信技术和Internet无线（WiFi）、有线接入，对应产生的业务分别是2G/3G网络的基本业务、WiFi上网业务和铁路系统视频监控业务。车厢内采用集中接入的工作方式，即用户终端通过车厢内的网络覆盖（包括2G/3G微基站、WiFi热点、视频监控点）接入到车载通信网络，当需要与地面网络通信时，车载汇聚单元将数据收集并负责将用户终端的各种业务数据通过车载终端发送给地面TD-LTE无线接入网并传输给TD-LTE核心网，最后由核心网中的网关设备将业务数据分发至不同业务所对应的网络。

在此应用场景下，传统的TD-LTE核心网网关设备（包括移动性管理实体MME、服务网关SGW、分组网关PDN-GW）已经不能满足高速铁路宽带通信系统中异构网络数据处理转发的需求，从而不能保证数据的快速传输。需要设计一种多模接入网关，实现TD-LTE网络与多种异构网络之间的互联互通。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供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，实现了高速铁路宽带通信系统与异构网络业务数据的汇聚、识别和路由转发等功能，解决了TD-LTE网络与之间多种异构网络的互联互通问题，保证了高速铁路TD-LTE宽带通信系统在车厢支持多种通信技术制式接入的业务，并提高整个宽带通信系统的传输速率，保证业务数据的正确传输。

本发明技术解决方案：一种适用于高速铁路TD-LTE宽带通信系统的多模接入网关包括：

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，首先将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同等实体的业务数据；

此外，该网关设备还可以进一步包括：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。