车载网络接入设备、列车和信息交互系统的制作方法

本发明涉及列车技术领域，尤其涉及一种车载网络接入设备、列车和信息交互系统。

背景技术：

近年来，随着经济发展和城市化进程的加速，城市轨道交通在全国各大城市得到了快速的发展，以其方便快捷、安全可靠、承运能力强等突出优点，成为缓解城市交通拥堵、实现畅通出行的最佳解决途径。

相关技术中，轨道交通列车的通信网络系统的示意图，如图1所示，路由车载接入设备与交换机b相连，处理列车上的乘客信息系统(passengerinformationsystem，pis),视频监控(closedcircuittelevision，cctv)等其它业务。交换机a上挂载列车控制系统(communicationsbasedtraincontrolsystem，cbtc)设备，同时和交换机b相连。网络视频摄像头等联接到交换机b上但是，换机b不能提供电源给摄像头，需要额外再布电源线。另外，列车控制和管理系统(traincontrolandmanagementsystem，tcms)设备上还自带一个交换机c,与cbtc交换机a相连。由此，可以看出，上述通信网络系统中的综合承载网络车载上需要的网络设备由一台路由车载接入设备和三台交换机组成。因此，承载列车通信网络功能的网络设备所占用的列车空间较大，并且，每个网络设备需要单独的电源供电，网络设备之间还需要用以太网线相连，结构配线相当复杂，施工配线麻烦，设备调试繁多。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种车载网络接入设备，该车载网络接入设备通过统一的电源接口为路由板卡和交换机板卡进行供电，并且车载网络接入设备中设置有poe接口，从而一方面简化了车载网络接入设备的联接配线，另一方面使得可以直接通过车载网络接入设备中的poe接口为信息采集设备供电，无需额外再为信息采集设备布设电源线。

本发明的第二个目的在于提出一种列车。

本发明的第三个目的在于提出信息交互系统。

为了实现上述目的，本发明第一方面提出的车载网络接入设备，包括电源接口、以太网供电poe接口、路由板卡和交换机板卡，所述路由板卡与所述交换机板卡连接，其中，所述电源接口用于外接电源，所述电源接口分别与所述路由板卡和所述交换机板卡连接，以对所述路由板卡和所述交换机板卡供电；所述交换机板卡，包括交换机处理模块和poe控制模块，所述交换机处理模块包括交换机芯片，其中，所述poe接口，分别与所述交换机处理模块和poe控制模块连接，用于外接列车上的信息采集设备，以对所述信息采集设备提供以太网和供电。

根据本发明实施例的车载网络接入设备，通过统一的电源接口为路由板卡和交换机板卡进行供电，并且车载网络接入设备中设置有poe接口，从而一方面简化了车载网络接入设备的联接配线，另一方面使得可以直接通过车载网络接入设备中的poe接口为信息采集设备供电，无需额外再为信息采集设备布设电源线。

在本发明的一个实施例中，所述车载网络接入设备还包括第一通信接口，所述交换机处理模块还包括列车骨干网单元和以太组网单元，其中，

所述第一通信接口，分别与所述列车骨干网单元、所述以太组网单元和所述交换机芯片连接，用于外接所述列车的列车控制和管理系统。

在本发明的一个实施例中，所述车载网络接入设备还包括第二通信接口，所述交换机处理模块还包括组播单元，其中，

所述第二通信接口，分别与所述组播单元和所述交换机芯片连接，用于外接所述列车的乘客信息系统。

在本发明的一个实施例中，所述第二通信接口，还用于外接所述列车上的信息显示设备。

在本发明的一个实施例中，所述车载网络接入设备还包括第三通信接口，其中，

所述第三通信接口，与所述交换机芯片连接，用于外接所述列车的列车控制系统。

在本发明的一个实施例中，所述路由板卡包括lte-u通信模块和路由处理模块，所述lte-u通信模块与所述路由处理模块连接。

在本发明的一个实施例中，所述路由板卡还包括第一电压转换模块，所述电源接口与所述路由处理模块通过所述第一电压转换模块连接。

在本发明的一个实施例中，所述交换机板卡还包括第二电压转换模块，所述电源接口与所述poe控制模块通过所述第二电压转换模块连接，所述电源接口与所述交换机处理模块通过所述第二电压转换模块连接。

在本发明的一个实施例中，所述车载网络接入设备还包括背板，其中，所述路由板卡与所述交换机板卡通过所述背板连接。

为了实现上述目的，本发明第二方面提出一种列车，该列车包括第一方面实施的车载网络接入设备。

根据本发明实施例的列车，通过车载网络接入设备中的电源接口为路由板卡和交换机板卡进行供电，并且车载网络接入设备中设置有poe接口，从而一方面简化了车载网络接入设备的联接配线，另一方面使得可以直接通过车载网络接入设备中的poe接口为信息采集设备供电，无需额外再为信息采集设备布设电源线。

为了实现上述目的，本发明第二方面提出一种信息交互系统，所述信息交互系统包括列车和车载网络接入设备，所述列车包括电源模块、信息采集设备，所述车载网络接入设备包括电源接口、以太网供电poe接口、路由板卡和交换机板卡，所述路由板卡与所述交换机板卡连接，其中，所述电源接口用于外接所述电源模块，所述电源接口分别与所述路由板卡和所述交换机板卡连接，以对所述路由板卡和所述交换机板卡供电；所述交换机板卡包括交换机处理模块和poe控制模块，所述交换机处理模块包括交换机芯片，其中，所述poe接口，分别与所述交换机处理模块、poe控制模块和所述电源接口连接，用于外接所述信息采集设备，以对所述信息采集设备提供以太网和供电。

在本发明的一个实施例中，所述列车还包括列车控制和管理系统，所述车载网络接入设备还包括第一通信接口，所述交换机处理模块还包括列车骨干网单元和以太组网单元，其中，所述第一通信接口，与所述列车骨干网单元、所述以太组网单元和所述交换机芯片连接，用于外接所述列车控制和管理系统。

在本发明的一个实施例中，所述列车还包括乘客信息系统，所述车载网络接入设备还包括第二通信接口，所述交换机处理模块还包括组播单元，其中，所述第二通信接口，分别与所述组播单元和所述交换机芯片连接；所述乘客信息系统与所述第二通信接口连接。

在本发明的一个实施例中，所述列车还包括信息显示设备，所述第二通信接口，还用于外接所述信息显示设备。

在本发明的一个实施例中，所述列车还包括列车控制系统，所述车载网络接入设备还包括第三通信接口，其中，所述第三通信接口，与所述交换机芯片连接；所述列车控制系统与所述第三通信接口连接。

在本发明的一个实施例中，所述车载网络接入设备包括多个，所述列车控制系统，分别与每个所述车载网络接入设备连接。

本发明实施例的信息交互系统，通过车载网络接入设备中的电源接口为路由板卡和交换机板卡进行供电，并且车载网络接入设备中设置有poe接口，从而一方面简化了车载网络接入设备的联接配线，另一方面使得可以直接通过车载网络接入设备中的poe接口为信息采集设备供电，无需额外再为信息采集设备布设电源线。

附图说明

图1是现有的轨道交通列车的通信网络系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的车载网络接入设备的结构示意图；

图3是根据本发明另一个实施例的车载网络接入设备的结构示意图；

图4是本发明一个具体实施例的车载网络接入设备与列车上的设备连接的结构示意图；

图5是本发明一个实施例的列车的结构示意图；

图6是本发明一个实施例的信息交互系统的结构示意图；

图7是本发明另一个实施例的信息交互系统的结构示意图。

附图标记：

车载网络接入设备1、电源接口11、以太网供电poe接口12、路由板卡13、交换机板卡14、第一通信接口15、第二通信接口16、第三通信接口17、交换机处理模块141、poe控制模块142、交换机芯片1411、列车骨干网单元1412、以太组网单元1413、组播单元1414、lte-u通信模块131、路由处理模块132、第一电压转换模块143、第二电压转换模块144、列车20、电源模块21、信息采集设备22、列车控制和管理系统23、乘客信息系统24、信息显示设备25、列车控制系统26。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的车载网络接入设备、列车和信息交互系统。

图2是根据本发明一个实施例的车载网络接入设备的结构示意图。

如图2所示，该车载网络接入设备1包括电源接口11、以太网供电poe(poweronethernet)接口12、路由板卡13和交换机板卡14，路由板卡13与交换机板卡14连接，其中，

电源接口11，分别与路由板卡13和交换机板卡14连接。

其中，电源接口11用于外接电源，以对路由板卡13和交换机板卡14供电。

交换机板卡14包括交换机处理模块141和poe控制模块142，交换机处理模块141包括交换机芯片1411，其中，

poe接口12，分别与交换机芯片1411、poe控制模块142和电源接口11连接，用于外接列车上的信息采集设备，以对信息采集设备提供以太网和供电。

其中，信息采集设备可以包括图像识别的设备，例如，信息采集设备可以摄像头设备。

其中，交换机芯片可以为三层交换机芯片。

其中，需要说明的是，交换机板卡设置有三层交换功能模块，具体而言，三册交换机芯片位于三册交换功能模块中。

为了提高交换机板卡14的处理性能，作为一种示例，交换机芯片1411可以选用双核大于1g的三层交换芯片。

本发明实施例的车载网络接入设备，通过统一的电源接口为路由板卡和交换机板卡进行供电，并且车载网络接入设备中设置有poe接口，从而一方面简化了车载网络接入设备的联接配线，另一方面使得可以直接通过车载网络接入设备中的poe接口为信息采集设备供电，无需额外再为信息采集设备布设电源线。

另外，需要说明的是，本实施例的车载网络接入设备，通过路由板卡和交换机板卡的相互配合，能够最大限度的发挥路由+交换两个模块的最大性能。交换机板卡侧数据通讯量大，但是路由寻址能力不足。系统接入数据，在交换机板卡做了地址过滤及广播风暴抑制后，到了交换机板卡的数据都是有效数据，而且数据量有了大幅度的减小。路由板只需要通讯这部分有效数据，可以充分发挥路由寻址能力强但不适合大数据交互的特点。

另外，本实施例中车载网络接入设备中的路由板卡和交换机板卡连接，即，交换机板卡与固定的路由板卡连接，从而使得交换机无需动态地与从远端视频单元(radioremoteunit，rru)传过来的ip地址进行切换，由此，避免了动态网络震荡对车载网络接入设备的影响，提高了车载网络接入设备的稳定性。

在本发明的一个实施例中，为了丰富车载网络接入设备1的功能，提供功能多样的车载网络接入设备1，在图2所示的基础上，如图3所示，该车载网络接入设备1还可以包括第一通信接口15，交换机处理模块141还包括列车骨干网单元1412和以太组网单元1413，其中，

第一通信接口15，分别与列车骨干网(ethernettrainbackbone，etb)单元、以太组网(ethernetconsistnetwork，ecn)单元和交换机芯片1411连接，用于外接列车的列车控制和管理系统。

在本示例中，提供了具有列车骨干网功能和列车骨干网功能的车载网络接入设备1，从而使得列车控制和管理系统(traincontrolandmanagementsystem，tcms)通过第一通信接口15接入车载网络接入设备1，方便了列车控制和管理系统根据车载网络接入设备1中的列车骨干网和以太网功能进行相应操作。

作为一种示例性的实施方式，为了方便用户将列车控制和管理系统连接在第一通信接口15，在车载网络接入设备1的第一通信接口15旁边还可以设置提示标志，以方便用户根据提示标识列车控制和管理系统连接到正确的通信接口上。

其中，提示标志用于标识第一通信接口15具有etb/ecn功能。

在本发明的一个实施例中，为了减少数据传输的业务量，如图3所示，车载网络接入设备1还包括第二通信接口16，交换机处理模块141还包括组播单元1414，其中，

第二通信接口16，分别与组播单元1414和交换机芯片1411连接，用于外接列车的乘客信息系统。

在本示例中，通过在车载网络接入设备1中设置组播单元1414，使得车载网络接入设备1支持组播功能，方便了列车的乘客信息系统通过组播功能发送相关数据，减少了列车通信系统中的业务数据传输的业务量。

作为一种示例性的实施方式，第二通信接口16，还用于外接列车上的信息显示设备。

其中，需要说明的是，为了提高用户的乘车体验，作为一示例性的实施方式，列车上的每个车厢中均设置有信息显示设备。

在本示例中，在车载网络接入设备1接收到地面下发的视频数据后，可通过车载网络接入设备1中组播单元1414将视频数据发送至加入组播的信息显示设备。

具体而言，车载网络接入设备1将视频数据复制一份，并广播该视频数据后，加入该组播的每个信息显示设备均可以接收到该视频数据。由此，减少了业务数据传输的业务量。

作为一种示例性的实施方式，为了进一步丰富车载网络接入设备1的功能，使得列车上的所有设备均可以通过车载网络接入设备1进行通信，如图3所示，车载网络接入设备1还包括第三通信接口17，其中，

第三通信接口17，与交换机芯片1411连接，用于外接列车的列车控制系统。

其中，需要理解的是，路由板卡13可以支持多种无线通信方式，作为一种示例性的实施方式，为了使得车载网络接入设备1支持lte-u(长期演进系统lte(longtermevolution)未授权的频谱)通信，如图3所示，路由板卡13可以包括lte-u通信模块131和路由处理模块132，lte-u通信模块131与路由处理模块132连接。由此，通过路由板卡实现车地的数据通信。

其中，需要说明的是，上述第一通信接口15、第二通信接口16和第三通信接口17中每个通信接口的数量可以为一个或者多个，该实施例对此不作限定。

其中，需要理解的是，路由处理模块132还可以用于设定基于ip的优先级顺序，在通讯速率受限的时候，能指定特定的ip数据能够优先传递，从而保证如列车行车安全信息能够不受影响。

其中，需要说明的是，传统的路由接入设备的优先级是由rru侧去调度的，由于车载网络接入设备1中的路由处理模块132设定了基于ip的优先级顺序。因此，本发明实施例的车载网络接入设备1的响应速度要比传统的从rru侧获取优先级的方式要快。

其中，需要理解的是，在实际应用中，外接电源所提供的电压可能与路由处理模块132所需要的电压不一致，为了向路由处理模块132提供与其适合的电压，在本发明的一个实施例中，如图3所示，路由板卡13还包括第一电压转换模块143，电源接口11与路由处理模块132通过第一电压转换模块143连接。

其中，第一电压转换模块143可以为dc/dc转换器。

其中，需要理解的是，在实际应用中，外接电源所提供的电压可能与poe控制模块142和交换机处理模块141所需要的电压不同，为了提供与poe控制模块142和交换机处理模块141所需要的电压，在本发明的一个实施例中，如图3所示，交换机板卡14还包括第二电压转换模块144，电源接口11与poe控制模块142通过第二电压转换模块144连接，电源接口11与交换机处理模块141通过第二电压转换模块144连接。

其中，第二电压转换模块144可以为dc/dc转换器。

其中，需要理解的是，上述车载网络接入设备1中的路由板卡13和交换机板卡14可通过多种方式连接，例如，路由板卡13的接口与交换机板卡14的接口通过以太网线连接，或者，路由板卡13与交换机板卡14通过无线方式连接。

作为一种示例性的实现方式，车载网络接入设备1还包括背板(图中未示出)，其中，路由板卡13与交换机板卡14通过背板连接。

其中，图4是本发明一个具体实施例的车载网络接入设备1与列车上的设备连接的结构示意图。

其中，需要说明的是，图4中以信息采集设备为摄像头设备，第一电压转换模块143和第二电压转换模块144均为dc/dc转换器为例进行示意。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种列车。

图5是本发明一个实施例的列车的结构示意图。

如图5所示，该列车1包括上述实施例的车载网络接入设备1。

其中，需要说明的是，上述对车载网络接入设备1的实施例的解释说明也适用于该实施例，该实施例在此不再赘述，具体可参见关于车载网络接入设备1的描述。

本发明实施例的列车，通过车载网络接入设备中的电源接口为路由板卡和交换机板卡进行供电，并且车载网络接入设备中设置有poe接口，从而一方面简化了车载网络接入设备的联接配线，另一方面使得可以直接通过车载网络接入设备中的poe接口为信息采集设备供电，无需额外再为信息采集设备布设电源线。

图6是本发明一个实施例的信息交互系统的结构示意图。

其中，需要说明的是，该信息交互系统应用于列车上。

如图6所示，信息交互系统包括列车20和车载网络接入设备1，列车20包括电源模块21、信息采集设备22，车载网络接入设备1包括电源接口11、以太网供电poe接口12、路由板卡13和交换机板卡14，路由板卡13与交换机板卡14连接，其中，

电源接口11用于外接电源模块21，电源接口11分别与路由板卡13和交换机板卡14连接，以对路由板卡13和交换机板卡14供电。

交换机板卡14包括交换机处理模块141和poe控制模块142，交换机处理模块141包括交换机芯片1411，其中，

poe接口12，分别与交换机芯片1411、poe控制模块142和电源接口11连接，用于外接信息采集设备22，以对信息采集设备22提供以太网和供电。

在本发明的一个实施例中，如图7所示，列车20还包括列车控制和管理系统23，车载网络接入设备1还包括第一通信接口15，交换机处理模块141还包括列车骨干网单元1412和以太组网单元1413，其中，

第一通信接口15，分别与列车骨干网单元1412、以太组网单元1413和交换机芯片1411连接，用于外接列车控制和管理系统23。

在本发明的一个实施例中，如图7所示，列车20还包括乘客信息系统24，车载网络接入设备1还包括第二通信接口16，交换机处理模块141还包括组播单元1414，其中，

第二通信接口16，分别与组播单元1414和交换机芯片1411连接；

乘客信息系统24与第二通信接口16连接。

在本发明的一个实施例中，如图7所示，列车20还包括信息显示设备25，第二通信接口16，还用于外接信息显示设备25。

在本发明的一个实施例中，如图5所示，列车20还包括基于通信的列车20控制系统，车载网络接入设备1还包括第三通信接口17，其中，

第三通信接口17，与交换机芯片1411连接；

基于通信的列车20控制系统与第三通信接口17连接。

在本发明的一个实施例中，为了避免单一车载网络接入设备1发生故障影响列车20的通信，车载网络接入设备1包括多个，列车控制系统26，分别与每个车载网络接入设备1连接。由此，实现了对车载网络接入设备1的冗余备份，提高了信息交互系统的稳定性。

作为一种可能的实现方式，可设置两个车载网络接入设备1，即同时有两个无线路由板卡13，两个交换机板卡14。正常运行时，由a路由板卡13与a换机板卡构成a网。上面运行行车相关的cbtc业务。另一套网运行pis相关业务。当其中一个网络出现故障，将故障网上运行的业务转到一个网上去暂时运行。在带宽受限的情况下会按业务的优先级，保证行车相关的关键业务不受影响。

本发明实施例的信息交互系统，通过车载网络接入设备中的电源接口为路由板卡和交换机板卡进行供电，并且车载网络接入设备中设置有poe接口，从而一方面简化了车载网络接入设备的联接配线，另一方面使得可以直接通过车载网络接入设备中的poe接口为信息采集设备供电，无需额外再为信息采集设备布设电源线。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。