高可用性的網(wǎng)絡系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高可用性的網(wǎng)絡系統(tǒng)。描述了一種適合運載工具的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于在至少兩個通信接口MOD1、MOD2之間進行通信的網(wǎng)絡，這兩個通信接口分別連接到管理/執(zhí)行控制應用的第一控制器CTRL1，以及同樣管理/執(zhí)行控制應用的第二控制器CTRL2，其中針對每一個控制器，該通信接口具有至少一個通信端口，并且從該端口可以建立一條通信鏈路。對在兩個通信接口之間進行的控制應用傳輸來說，該通信鏈路是CPL(電力線載波通信)鏈路，其中該CPL鏈路包含了至少兩個導線鏈路CPL1，CPL2，并且這些鏈路通過至少一個耦合變壓器CPL_coupler而與每一個相應的通信端口相連。
【專利說明】高可用性的網(wǎng)絡系統(tǒng)
[0001]本申請是申請日為2006年8月2日、申請?zhí)枮?00680055916.0、國際申請?zhí)枮镻CT/FR2006/001897、發(fā)明名稱為“高可用性的網(wǎng)絡系統(tǒng)”的專利申請的分案申請。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種依照權利要求1前序部分的通信系統(tǒng)。
[0003]本發(fā)明尤其適合運載工具。應該理解的是，所述運載工具涉及的是各種運輸工具，尤其是乘客和/或商品運輸領域的運載工具。由此舉例來說，在本發(fā)明的范圍中不但包含了軌道運輸，例如軌道列車及其車廂、電車軌道，而且還包括具有或不具有軌道的充氣輪胎列車，或是具有至少一個專用房的公共汽車。此外，所涉及的還可以是岸基領域以外的其他運輸裝置，例如“渡船”這類海上穿梭服務。特別地，所有這些運載工具全都包括控制或命令裝置，并且在下文中將其統(tǒng)稱為“控制器”，該控制器能夠建立或執(zhí)行命令應用，由此可以將其用于引導運載工具，如果運載工具沒有駕駛員，那么它甚至能夠自動控制該運載工具。應該理解的是，眾多其他的應用也是可以實現(xiàn)的，但為了清楚起見，在這里并未列舉這些應用。
【背景技術】
[0004]由此，從運載工具內部的第一角度來看，介于至少兩個通信接口之間的通信網(wǎng)絡是公知的，其中該接口分別與建立命令應用的第一控制器以及執(zhí)行命令應用的第二控制器相連。例如，該控制器可以包括一臺或多臺車載計算機，在本范例中，這些計算機由運載工具運載。針對每一個控制器，這些通信接口具有至少一個與常規(guī)以太網(wǎng)、ADSUWiFi等通信鏈路相連的通信端口，以便能在控制器間經(jīng)由調制解調器、交換機、橋接中繼器等類型的通信接口來傳輸信息。在點到點鏈路上發(fā)生故障的情況下，例如可以通過增加傳輸線路或電纜之類的方式來建立冗余鏈路，其中所述傳輸線路是由轉換交換機、路由器通過重新配置路由器之類的手段來為新的數(shù)據(jù)路由而激活的，并且所述路由器自身是用因特網(wǎng)/以太網(wǎng)類型的協(xié)議管理的。
[0005]從運載工具外部的另一個角度來看，信息可以從地面上的第一通信接口傳送到運載工具運載的第二通信接口，反之亦然，其中所述第一通信端口可以位于運載工具路線之上。引申開來，第一通信接口還可以與地面上的第三通信接口聯(lián)網(wǎng)或是與之連成“子網(wǎng)”，例如連接到中心業(yè)務管理服務器或是別的運載工具上的接入點。簡言之，在這里很容易理解，對于與運載工具相適應的通信系統(tǒng)，也就是在運載工具內部、地面之上以及介于運載工具和地面之間的通信系統(tǒng)來說，該通信系統(tǒng)包含了復雜的網(wǎng)絡，其網(wǎng)絡鏈路的架構是多點型的，并且數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議有可能會依照所預期的應用而改變。
[0006]EP1533913A1提供了一個有效實例，該實例表明了與電力懸線相連的軌道列車以及處于列車外部(例如地面)的“IP網(wǎng)絡”(IP = “Internet Protocol”)類型的網(wǎng)絡之間的通信網(wǎng)絡的復雜性。為使IP網(wǎng)絡的通信接口能與運載工具運載的通信接口(“最終用戶”)通信，在軌道沿線放置了數(shù)據(jù)轉換器，以便將依照“IP”格式傳送或接收的數(shù)據(jù)轉換成“PLC”(=“電力線載波通信”)類型的格式。例如，所述數(shù)據(jù)被傳送到轉換器，以便以PLC格式經(jīng)由電力懸線輸出到列車上的通信接口。為了在懸線上獲取必要電力，該轉換器包含了處于軌道沿線的若干轉換單元。在法語中，“PLC”類型的通信技術也被稱為CPL(=Courants Porteurs en Ligne:線路載波通信)，特別地，在本實例中，該通信技術能在與列車相連的IP網(wǎng)絡上為高信息流量數(shù)據(jù)提供充足帶寬，反之亦然(可傳輸?shù)碾p向性)，由此，該通信技術可以用于為不同長度的列車實施的地面-列車通信并與之適配。此外，所用轉換器還與接收或發(fā)射數(shù)據(jù)的轉發(fā)裝置(“r印eatingmeans”)相關聯(lián)，并且其信號被劃分到了預定頻段中，以便確定IP網(wǎng)絡與列車之間的數(shù)據(jù)的傳輸方向(雙向)。如果某部分路程不包含懸線(Cat6naire)，則激活一個與射頻型通信交換機相連的CPL型通信交換機，以便提供無線電鏈路，其中依照數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颍摕o線電鏈路同樣是雙頻的。由此，如果其中一個鏈路無法使用，那么CPL型鏈路和射頻型鏈路將會形成冗余鏈路。簡言之，對列車與地面網(wǎng)絡間具有冗余度優(yōu)點的單鏈路而言，所使用的是兩種不同類型的通信，由此在設備方面需要進行切換，特別是在通信接口的輸出端口上添加額外的路由裝置，以便選擇CPL或射頻信道。這種處理還需要依照所用通信協(xié)議來改變路由器和數(shù)據(jù)路由配置，一方面，這種改變牽涉到了 IP網(wǎng)絡，另一方面，這種改變還牽涉到了運載工具。當前，這種涉及新路由的重新配置需要數(shù)秒以上的時間，由此舉例來說，倘若發(fā)生故障，那么所述時間將會超出某些軌道運輸自動控制器所需要的3秒容限。
[0007]通常，涉及控制/命令處理的應用往往是在運輸、尤其是無人駕駛的自動化城市列車這類自動運輸中使用的。如所述，這些應用使用了包含一臺或多臺計算機以及相關接口的控制器。依照其功能，這些控制器既可以位于運載工具軌道沿線的地面上，也可以由一個或多個運載工具運載，其中所述運載工具既可以耦合(若干列車)，也可以不耦合。為了能在軌道沿線監(jiān)視和控制列車，這些不同控制器自身之間借助了一個或多個網(wǎng)絡(空中、鏈路、懸線、軌道等等)來將其連接。
[0008]由此，總體上看，控制/命令處理網(wǎng)絡的架構有可能會過度復雜，并且有可能會產(chǎn)生聞昂的設備成本。
[0009]這其中的每一個網(wǎng)絡還有可能很長(在列車上運載的大約是300米。軌道沿線的長度達數(shù)公里)，并且將會遭遇到惡劣的電磁環(huán)境。
[0010]此外，對這其中的某些網(wǎng)絡來說，所要建立的鏈路是多點連接，這樣做提高了路由復雜度，在發(fā)生點到點故障的時候尤其如此。
[0011]除了這些不同約束條件之外，在這里還必需確保列車正確工作:不適時停車或是出現(xiàn)別的問題故障對乘客、列車的經(jīng)濟效率乃至乘客安全性而言都是不理想的。
[0012]由此，對于與運載工具相適配的通信系統(tǒng)(處于運載工具內部或外部)來說，有必要能夠解決下列技術問題:
[0013]一方面，除了針對通信網(wǎng)絡物理層的某些約束條件之外，在保證高傳輸質量的同時(低差錯率)還要提供高數(shù)據(jù)信息流量(例如lOMbit/s的可用信息流量)。
[0014]舉個例子，列車上的電磁環(huán)境是很強的，并且在不同控制器之間形成鏈路的網(wǎng)絡有可能會受到多種嚴重干擾的擾亂，在網(wǎng)絡物理層使用了質量不適于直接使用的電纜(5類或6類電纜)的情況下尤其如此。同樣，對列車運載的設備來說，網(wǎng)絡配置是可以演化的，尤其是所述網(wǎng)絡必須兼容可擴縮的列車長度(數(shù)量可以改變的列車，例如在耦合之后)。由此，能夠快速簡單地(自動)重新配置復雜通信系統(tǒng)是非常重要的，例如在列車長度加倍的時候。
[0015]另一方面，除了復雜度之外，在這里還必須確保通信的高可用性，以使系統(tǒng)能夠“透明”牢固地忍受故障，尤其需要防止的是涉及通信系統(tǒng)(內部的運載工具網(wǎng)絡，外部的地面網(wǎng)絡以及運載工具-地面鏈路)的簡單故障或是相連接的某個設備影響控制/命令系統(tǒng)的工作。
[0016]因此，為了忍受故障，人們往往會復制命令系統(tǒng)，特別地，網(wǎng)絡和控制器是以配對的形式組成的，由此，如文獻EP1533913A1所指，如果發(fā)生故障，那么我們可以通過在RLC鏈路與射頻鏈路之間切換來替換另一個。
[0017]但是，這種切換實際上即為設備可能的冗余度，對其而言，某些網(wǎng)絡特有問題是必須解決的:
[0018]a)正如已經(jīng)簡短論述過的那樣，控制/命令設施會遭遇到惡劣的時間約束。舉個例子，如果發(fā)生故障，那么某些軌道運輸自動機制至多能夠容忍大約3秒的工作中斷。該時間要短于“第3層”路由器(物理網(wǎng)絡層的一個主要部分)的再配置時間，并且該路由器需要更多的時間來用別的路由器更換出現(xiàn)故障的網(wǎng)絡路由器。
[0019]b)如果與同一網(wǎng)絡相連的設備或計算機很多，那么所述復制有可能會難以管理。
[0020]c)此外，網(wǎng)絡自身故障存在著同時影響若干個控制器或計算機的風險，因此，這種故障要更為嚴重。同樣，網(wǎng)絡中的單個設備或通信接口上的故障影響到其他設備或接口的情況也是應該避免的。
[0021]d)對運載工具運載的網(wǎng)絡來說，需要記住的是，其配置是有可能改變的，實際上，這些網(wǎng)絡必須兼容列車長度，而列車長度是可以根據(jù)車廂/車輛數(shù)量改變的。此外，對網(wǎng)絡冗余度而言，這個具體約束也是需要顧及的。
[0022]通過考慮這些不同的問題，可以設想出下文中的若干解決方案，但是這些解決方案依然存在著本發(fā)明旨在解決的某些缺陷。
[0023]首先，在確保高傳輸質量的同時，尤其是在惡劣環(huán)境中(存在強轉換電流)，要想讓通信系統(tǒng)(網(wǎng)絡)能在很長的長度上具有很高的流量速率(例如在300米長度上可以使用至少lOMbit/s的信息流量)，有若干種解決方案是公知的:
[0024]一種解決方案是為通信接口之間的鏈路使用光纖，但是該解決方案在某些情況下是難以想象的，舉個例子，這種技術很難在列車上使用，對將要耦合的列車的兩個單元(例如車廂)間的電子耦合器來說尤其如此，如果所述耦合是自動進行的掛車，那么這種情況甚至會更加適合。
[0025]另一種解決方案是建立ADSL鏈路，但是這樣做產(chǎn)生了一個問題，特別地，此類鏈路通常是為了建立點到點鏈路而提供的，如果將其應用于多點網(wǎng)絡，那么該架構將會非常復雜，另外，如果發(fā)生了與連接到ADSL通信接口的控制器之一相關的故障，那么除非建立星型分布，否則這將對整個網(wǎng)絡都產(chǎn)生一定影響，但是在這種情況下，與網(wǎng)絡相關聯(lián)的布線勢必變得過于繁多。
[0026]當前使用的一種解決方案是使用低信息流量鏈路，然而很不幸，這種處理為控制/命令設施帶來了很多約束。
[0027]其次，為了容忍故障，尤其是避免某個網(wǎng)絡或是某個相關設備的故障影響通信系統(tǒng)工作，有若干種解決方案是已知的:
[0028]最常規(guī)的解決方案是使用兩個不同的冗余網(wǎng)絡，但是該解決方案需要高昂的設備成本。例如，依照每一個控制器包括兩個冗余計算機可知，為了實現(xiàn)高可用性，每臺計算機最好通過不同端口(由此會有很多)連接到兩個網(wǎng)絡，并且將其消息傳送到這兩個網(wǎng)絡中的每個網(wǎng)絡上的其他控制器或計算機。
[0029]關于該通信系統(tǒng)的另一個實施例是使用環(huán)形網(wǎng)絡以及將冗余控制器和計算機連接到不同“開關”。但是該解決方案只要求所相關“開關”能在出現(xiàn)局部故障的情況下經(jīng)由備選路徑來快速重新發(fā)送消息(例如依照名為“快速生成樹”的技術)。當前普及的這種技術非常適合“光纖”類型的物理層，但在列車和軌道沿線的設備中，實施這種技術的成本是很聞的。

【發(fā)明內容】

[0030]本發(fā)明的目的是提出一種特別適合運載工具的通信系統(tǒng)，由此該通信系統(tǒng)處于運載工具內部，但是擴展開來，它也可以處于運載工具外部，以便實施在運載工具與地面網(wǎng)絡之間適配的通信，或是用于單個地面網(wǎng)絡基礎架構，該系統(tǒng)不存在如上所述的現(xiàn)有技術缺陷。
[0031]本發(fā)明的第一個方面提供了一個一般性解決方案，其中該方案并未顧及運載工具和/或地面以內或外部通信系統(tǒng)的視角。
[0032]本發(fā)明描述了一種特別適合運載工具、其他地面網(wǎng)絡基礎架構乃至建筑物中的網(wǎng)絡基礎架構的通信系統(tǒng)，其中該通信系統(tǒng)包括介于至少兩個通信接口(例如調制解調器)之間的通信網(wǎng)絡，并且所述 通信接口分別與管理(也就是運行，實際上是建立)命令應用(例如指引列車)的第一控制器(例如具有兩個冗余計算機)以及管理(也就是運行)命令應用的第二控制器相連，其中所述命令應用與受第一控制器管理或運行的應用或是其他那些將要運行的命令應用可以是相同的。針對每一個控制器，該通信接口具有至少一個通信端口，由此確?？刂破髦g經(jīng)由其相應通信接口的通信鏈路。
[0033]非常有利的是，為了在兩個通信接口之間傳送命令應用，該通信鏈路采用了 CPL類型(電力線通信)，并且包含了至少兩條導電鏈路，其中所述導電鏈路是通過至少一個耦合變壓器連接到每一個相應通信端口的。
[0034]在繼續(xù)之前，應該記住的是，為了以電源線為支持來建立計算機網(wǎng)絡，目前業(yè)已設計出CPL技術，由此，高信息流量鏈路是以與能量源輸送(交流電【220V，50Hz】或【110V，60Hz】)并行的方式排列的。選擇這種技術的優(yōu)點是能以非常規(guī)支持來實現(xiàn)物理特性不同于電源線的高信息流量鏈路，從而優(yōu)化適合用于本發(fā)明的CPL鏈路的質量和拓撲技術。
[0035]同樣，CPL網(wǎng)絡的另一個益處在于它是多點網(wǎng)絡，并且不需要安裝主要設備(如果針對傳輸介質的多址訪問是用常用分散協(xié)議，例如CSMA——“多址接入載波偵聽”來管理的)，每一個工作站(控制器、計算機、命令/執(zhí)行裝置“enduser”…只要有單個適配器(例如以太網(wǎng)-CPL橋接器)既已足夠。與電力網(wǎng)相似，每一個通信接口都可以與兩個CPL鏈路并行連接。該選擇的另一個優(yōu)點是其容忍網(wǎng)絡變化；特別地，在設備與電網(wǎng)連接或斷連時，特性有可能會發(fā)生變化。這一方面能夠實現(xiàn)自動網(wǎng)絡再配置(例如在耦合或分離了列車運載工具之后對列車長度進行修改的時候)。本發(fā)明的這個特性還可以防止網(wǎng)絡上的多個通信故障。
[0036]由于使用了 CPL技術，在火車、尤其是很長的火車上將會保證在通信接口之間(擴展開來則是“發(fā)射/接收”控制器之間)實現(xiàn)高傳輸輸出的數(shù)據(jù)傳輸。如果某條導線發(fā)生故障，那么作為無源電路部件，耦合變壓器的目標是重新確定兩條鏈路之間的阻抗分布，由此借助CPL導線來始終確保數(shù)據(jù)傳輸不受損傷。由此，在這里不再有利地需要切換處理，更具體地說是不再需要任何“有源”設備或是與重新路由控制處理相聯(lián)系的設備(例如“開關”或其他數(shù)據(jù)切換裝置)。此外，用于在第二 CPL鏈路上重新定向數(shù)據(jù)的時間幾乎是恒定的，由此滿足了軌道運輸在任何故障期間的特定時間需求。另一方面，從CPL鏈路到另一種通信鏈路(例如射頻、ADSL、WiF1、以太網(wǎng)等等)的并行或冗余切換將被避免，這樣做將會極大降低所提出的通信系統(tǒng)的動態(tài)管理復雜度，而且不需要添加具有不同類型的通信鏈路的特定設備。當然，為了提高安全性，除了兩個CPL鏈路之外，在這里還可以添加除CPL鏈路之外的其他鏈路，但是CPL鏈路是最牢固的，對本發(fā)明預期的數(shù)據(jù)傳輸來說，該鏈路具有最高的性能。
[0037]由于存在兩條RLC鏈路，因此，在兩個通信接口之間可以實現(xiàn)物理傳輸冗余度。鑒于日常公共運輸(城際、列車、電車軌道等等)將其用作了與軌跡或軌道沿線的信號傳遞相適配的電纜，這種雙鏈路同樣是普及和高質量的。該電纜包括至少兩條可以用于CPL技術的導線。此外，舉例來說，借助用于城市交通信號、例如本領域技術人員公知并且包括至少一對雙絞線和屏蔽的K23型信令網(wǎng)布線，每一條線路都可以包括一對不同電導體。這對本發(fā)明而言是特別適合的，因為它確保了對抗惡劣環(huán)境的牢固性，例如與不同機械條件相關的環(huán)境。
[0038]直流網(wǎng)絡型堆疊電源可以處于很低的電壓(24V，72V等等)，這些電源同樣可以連接到其中至少一條CPL鏈路。特別地，這樣做可以確保高數(shù)據(jù)信息流量，并且可以確保在通信接口之間為遠端設備長途供應單條雙絞線，例如為很長的列車或是軌道沿線設備供應。
[0039]此外，為了能夠應對現(xiàn)有技術中引述的計算機網(wǎng)絡的高可用性問題，尤其是為了能夠容忍故障或失敗，本發(fā)明允許使用兩個冗余網(wǎng)絡，但是這種處理是在嘗試具有兩個著實不同的網(wǎng)絡的情況下實現(xiàn)的，并且由此將會100%加倍。因此，本發(fā)明的實施方式更靈活，并且還需要在設備方面進行顯著縮減，因為將鏈路加倍僅僅是包括添加單個耦合變壓器，而不是添加新的通信接口或新的調制解調器。
[0040]同時，預期目標只是確保網(wǎng)絡自身具有高可用性，并且在網(wǎng)絡上放置冗余控制器即可滿足需要，而不需要管理多個以太網(wǎng)路徑。
[0041]為此目的，通信系統(tǒng)的故障容忍度取決于新原理的定義，其中該定義如下:依照本發(fā)明，每一個冗余控制器都與單個CPL(電力線)網(wǎng)絡相連，但是其物理層將會加倍。特別地，這種支持包括的不是單個“銅線”對，而是并行的雙“銅線”對。
[0042]對現(xiàn)有技術中描述的解決方案來說，為了獲取很高的可用性，這些解決方案要求每一個控制器最好通過不同端口與兩個網(wǎng)絡相連，并且由此需要數(shù)量很多的調制解調器(每一個控制器都有兩個)，本發(fā)明的優(yōu)點在于它會將調制解調器數(shù)量除以2。其包括經(jīng)由非常簡單的電路，將每一個CPL調制解調器(具有耦合變壓器的通信接口)連接至網(wǎng)絡上的兩個“銅線”對，而不再將其連接到單個線對。由此，對每一個網(wǎng)絡連接來說，網(wǎng)絡的這兩個線對或CPL線路是并行連接的，而且可以根據(jù)其位置或其功能來跟隨不同的傳輸信道。[0043]例如，不同CPL調制解調器之間的CPL鏈路能夠使用大量調頻載波，并且這些鏈路包括兩對導線，由此能夠實施取決于導線阻抗的數(shù)據(jù)傳輸。
[0044]如果網(wǎng)絡的某個線對/鏈路發(fā)生故障，例如短路或斷路，那么這將會導致阻抗改變，而在不同載波上傳送的數(shù)據(jù)分布則被修改，以便依照CPL技術的物理層的高容限來保持線路。在位于CPL接口的網(wǎng)絡連接點(除了通信端口)上，這兩個網(wǎng)絡對是并行連接的，但是在這里采取了預防措施。特別地，本發(fā)明規(guī)劃的是一個單獨的雙連接設備，并且確保在兩個線對之間的耦合足夠虛弱，以免線對上的短路或中斷同時干擾或顯著減弱存在于在其他配對上的信號，尤其是在接近連接點的地方。
[0045]由此，本發(fā)明假設耦合變壓器給出了 CPL線路之間的阻抗分布，這樣一來，如果某條鏈路因為中斷、短路、機械效果等等而發(fā)生故障，那么其他鏈路將會確保命令應用傳輸。為此目的，應該記住的是，CPL線路是在不必給出電源電流的情況下通過導線對連接的，其中所述導線對最好是專用于CPL技術的，并且在本示范實例中，這樣做進一步降低了包括通信系統(tǒng)在內的組件的復雜度和數(shù)量。
[0046]在物理和經(jīng)濟方面都很顯著的一個可能特性是:如有必要，其中一個RLC鏈路的至少一部分是通信網(wǎng)絡元件的電源連接，其中該連接也可作為車廂或列車的電源配線來安裝。當然對于與惡劣環(huán)境中的高信息流量相適應的CPL電纜來說，電源配線并未產(chǎn)生最優(yōu)的電纜相關屬性，但如果某個鏈路不需要很高的性能，那么它也可以是可能的替換物。
[0047]由此，在這里給出了若干個形式簡單有利的耦合變壓器，并且可以改善具有通信接口的CPL鏈路耦合。
[0048]如有必要，在這里還可以給出用于避免在通信中發(fā)生問題中斷的設備，其中該設備可以是通信系統(tǒng)的控制、補償和自監(jiān)視系統(tǒng)。
[0049]由此述及的發(fā)明的所有方面提供了一個一般性解決方案，該解決方案并未顧及通信系統(tǒng)的觀點是在運載工具內部還是外部。
[0050]特別地，本發(fā)明是一個很有利的解決方案，并且它具有若干個更具體的通信系統(tǒng)配置:
[0051]I)該通信系統(tǒng)是內部的車載通信系統(tǒng):在運載工具、例如可指引或不可指引的公共運載裝置上運載了通信接口、控制器和/或至少一個CPL鏈路。CPL鏈路是沿著包括列車之類的公共交通在內的運載工具的長度方向延伸的，該鏈路與預期的通信接口相連。由此，如果耦合了若干運載工具，則通過中間的CPL鏈路來耦合其通信網(wǎng)絡，其中舉例來說，所述耦合可以借助如下方式來完成:借助運載工具之間的電子耦合器(例如處于耦合設備)、借助運載工具的電源懸線，借助運載工具與至少一個導軌的接觸等等。此外，其他中間連接也是可以想象的，但其并未落入本發(fā)明的預期范圍以內。
[0052]2)該通信系統(tǒng)是內部的車載設備，它可以分布在幾個不同的公共運輸裝置中，在這種情況下:
[0053]在兩個通信接口之間，至少有一部分鏈路分別位于第一公共運輸裝置和第二公共運輸裝置，
[0054]兩個公共運輸裝置彼此緊挨著，但在本范例中是物理分離的。
[0055]倘若缺少了可將與每一個公共運輸裝置通信集中在一起的中間地面網(wǎng)絡或者作為其補充，那么鏈路的其他部分包括介于兩個公共運輸裝置之間的懸線或電氣軌道(適合的信道傳輸，已知的CPL類型)。
[0056]3)該通信系統(tǒng)是地面網(wǎng)絡(處于運載工具之外并與之獨立)，其至少一個本地子網(wǎng)絡是依照本發(fā)明的CPL類型，此外，如在現(xiàn)有技術的EP1533913A1中描述的那樣，該網(wǎng)絡與運動中的運載工具所進行的任何類型的傳輸相適配，其中舉例來說，所述適配可以借助射頻鏈路(空中)的一部分乃至CPL鏈路的一部分來進行，其中所述CPL鏈路可以包括共享公共頻率的信道，但是如有必要，它也可以包括具有不同頻率的信道。由于在通信接口輸出端插入了耦合變壓器，因此，該地面網(wǎng)絡可以享有先前部分描述的益處。這樣一來，通過在現(xiàn)有接口上放置簡單的耦合變壓器，可以很有利地避免添加、特別是在信道沿線添加大量高成本的設備。
[0057]更具體地說，通過CPL地面鏈路連接的地面通信接口由此全都位于地面，優(yōu)選地，該接口可以位于運載工具軌道沿線，軌道沿線的地面通信網(wǎng)絡中，或是采用軌道沿線的連續(xù)子網(wǎng)絡群集的形式，由此能夠與運載工具運載的設備進行無線電通信(優(yōu)選是將WLAN類型作為標稱模式)，優(yōu)選地，所述通信是經(jīng)由包含至少一個車載冗余傳輸/接收路由器的冗余設備(和冗余雙向傳輸)進行的，例如借助與運載工具中的物理CPL鏈路相連的一個或多個路由器的兩個邏輯端口。
[0058]依照本發(fā)明，控制器及其通信接口之間的鏈路優(yōu)選是借助與車載和/或處于地面的CPL網(wǎng)絡相連的物理端口產(chǎn)生的，在該網(wǎng)絡上建立了兩個邏輯端口(每一個都包括IP地址，路由數(shù)據(jù)等等)，以便有利地獲取由運載工具運載和/或位于地面的每一個不同路由器的兩個邏輯乃至默認物理通信網(wǎng)關，從而在任何時刻建立至少兩個可能的通信路徑，以便用于列車和/或地面上的設備。由此，車載通信接口(以及相關聯(lián)的一個或多個控制器)與地面上的兩個通信接口(及其相關聯(lián)的一個或多個控制器)之間的兩個物理連接將會確保在這兩個網(wǎng)關上實施高信息流量傳輸，以及在這兩個網(wǎng)關之間具有高冗余可用性。該處理是在未添加或替換新的通信接口的情況下實現(xiàn)的。
[0059]最后，如果通信接口發(fā)生故障，那么用于通信接口的自監(jiān)視設備會在所關注的通信端口上禁止電流、電壓和干擾數(shù)據(jù)的永久性傳輸。
[0060]從屬權利要求也給出了本發(fā)明的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0061]在這里使用了所描述的附圖來提供實施例和應用實例，其中:
[0062]圖1顯示的是配備CPL通信端口的通信接口，
[0063]圖2顯示的是介于兩個通信接口之間的CPL通信網(wǎng)絡，
[0064]圖3顯示的是處于列車之類的運載工具之中或是介于其間的通信系統(tǒng)的實例，
[0065]圖4顯示的是缺省的運載工具/地面通信系統(tǒng)，
[0066]圖5顯示的是在從運載工具到地面的數(shù)據(jù)路由器上發(fā)生了故障的運載工具/地面通信系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0067]圖1描述的是配備了 CPL “前端”通信端口的通信接口 M0D1，其中該端口與RLC耦合器的電子耦合變壓器相連，以便確保通信接口 MODl與CPL網(wǎng)絡之間具有至少兩條物理鏈路CPL、CPL2，舉個例子，所述CPL鏈路是安裝在與別的通信接口相連的列車上的，但在圖中并未將其不出。在本實例中，每一條鏈路CPLl或CPL2都包括一對不同電導體,例如一捆用于K23型城市交通信號的電纜，所述電纜可以包括至少兩對雙絞線，并且可以包括屏蔽層。CPL耦合器的耦合變壓器在鏈路CPL1、CPL2之間產(chǎn)生阻抗分布，由此，如果其中一個鏈路(例如CPL1)或與之連接的別的鏈路因為中斷、短路、機械效應等等發(fā)生故障，那么舉例來說，另一條鏈路(例如CPL2)將會借助CPU處理器來確保經(jīng)由通信接口 MODl的命令應用的傳輸。在實踐中，該命令應用由包括計算機(為了確保冗余度，也可以包括若干臺計算機)的控制器(未圖示)管理，并且該計算機與通信接口 MODl相連，舉個簡單的例子，該計算機是通過鏈路10/100BT類型的以太網(wǎng)Et_line連接以及其他以太網(wǎng)類型的耦合元件(Et_coupler稱合器；Et_Port端口 )與接口 MODl相連。
[0068]當然，在這里還可以設想位于接口 MODl的其他物理通信端口，例如代表RS232型UART鏈路連接或是其他以太網(wǎng)或CPL鏈路的端口。就本發(fā)明而言，原則上推薦的是為本身即為CPL網(wǎng)絡的網(wǎng)絡使用專用于CPL技術的鏈路或導體部分/配對(例如與運載工具一起)，但是，至少在命令應用的控制器或執(zhí)行器與命令接口之間仍舊使用了現(xiàn)有部分或是別的類型的部分(如果可能的話不會很長或是很少暴露于擾亂之下)。對專用于CPL技術的所有鏈路或導線對來說，CPL技術提供的電源電流并不是必需存在的。同時，其中某個鏈路(CPL1，CPL2)的至少一部分可以是已安裝在運載工具之上且用于通信網(wǎng)絡組件的電源連接。此外還應該注意，在這里部署了位于低衰減(最大是幾個分貝)衰減器的CPL_coupler耦合變壓器的“CPL端”輸出，其中舉例來說，所述部署是借助與兩條鏈路CPL、CPL2串聯(lián)放置/分布的電阻/阻抗進行的。這些處理提高了 CPL_C0Upler耦合變壓器的質量，從這個意義上講，在這里可以避免非預期短路切斷兩對導體CPL1、CPL2上的所有信號，例如發(fā)生在鏈路CPL、CPL2的耦合變壓器的輸出端的短路。在通信接口，如果借助于通信接口上的線路匹配電阻器的阻抗分布不滿足需要或者不可用，那么這種情況也是適用的。從這個意義上講，其他解決方案也是可行的:
[0069]為此目的，耦合變壓器產(chǎn)生足夠連續(xù)阻抗，以便防止局部短路切斷這兩個網(wǎng)絡上的信號，
[0070]CPL網(wǎng)絡的橋接絞合線(參見圖3中的STUB)具有大約20cm的最小長度，由此會在接口 MODl或是鏈路CPL或CPL2發(fā)生短路的情況下確保足夠阻抗，
[0071]同樣，與添加衰減器不同，我們還可以設想使用鏈路匹配電阻器作為通常在調制解調器之類的通信接口 MODl中存在的中心串聯(lián)阻抗；由此，只要這個阻抗分布在CPL網(wǎng)絡的這兩條鏈路CPL1、CPL2中的每一條鏈路上，就足以偏移這個阻抗。這樣一來，通過使用CPL物理層屬性，本發(fā)明的這個特性能為高可用性的CPL網(wǎng)絡實現(xiàn)一種容忍故障的簡單架構。此外，這種新架構的優(yōu)點是在運載工具內部網(wǎng)絡的每條連接上都建立了無源冗余性，并且這種處理通常是由沿著運載工具安置的CPL鏈路中的至少一對車載CPL鏈路實現(xiàn)的，其中所述運載工具在支路位置上與每一對鏈路(圖1中的CPL1、CPL2)相連，并且網(wǎng)絡的這兩個配對CPL1、CPL2是并行連接的。該解決方案不需要冗余雙絞線的雙重連接，而這種雙重連接存在著將調制解調器之類的接口數(shù)量加倍以及導致邏輯尋址(例如每一個控制器具有2個IP地址)管理復雜化的雙重缺點。由此，對所提出的技術來說，其有利示例原則上是以下列各項為基礎的:[0072]以兩個并行“銅線”對為支持
[0073]允許將每個通信接口與兩個“銅線”對并行連接，同時確保其間的耦合度足夠低的新設備。在每一個通信接口方面，其目的不再是具有單條鏈路，而是具有兩條用于物理層的鏈路，
[0074]依照本發(fā)明，若干實施例布置都是可行的，但是在這里只提出了使用無源組件的最簡單的解決方案。
[0075]例如，一種與CPL網(wǎng)絡相連的雙重通信接口(MODl)連接的可行性方案可以采用如下方式而被簡單實現(xiàn):
[0076]在分別與鏈路CPL、CPL2之一相連的每個接口 MODl的端口上，在CPL_coupler耦合變壓器處使用第三個獨立線圈(例如位于常規(guī)變壓器的旁路位置的第三傳導線圈，其中所述旁路位置源于具有兩個線圈的常規(guī)變壓器)，
[0077]在分別與鏈路CPL1、CPL2之一相連的每個接口 MODl上先安置第一輸出變壓器，然
后安置第二輸出變壓器，
[0078]不修改接口 MODl，而是在接口 MODl與兩個CPL網(wǎng)絡鏈路之間插入適配器電路。該適配器電路可以采用具有三個獨立線圈的變壓器這種簡單的形式(或是使用兩個變壓器的等價設計)。
[0079]為了將通信接口連至與CPL運載工具相適配的通信系統(tǒng)的CPL網(wǎng)絡，出于其他原因，本發(fā)明建議使用獨立變壓器或線圈，特別地，這樣做是為了:
[0080]防止某一對導線上的接地短路或其他短路影響其他導線對，
[0081]能夠在兩對導線中添加有可能存在差異的電信號(例如借助于疊加饋電)或不同的命令信號。為此目的，至少對鏈路CPL1、CPL2中的一個鏈路來說，在這里以與耦合變壓器的輸出線圈相串聯(lián)的方式安置了一個電容器，以免將低電子頻率短路。在圖1中，該處理是在CPL_Coupler耦合變壓器的輸出端示出的，
[0082]可以使用故障檢測設備來補充本發(fā)明。例如，這里的目標是在每個導線對上注入一個連續(xù)信號(電流或電壓)，以便確定在這兩個導線對中的一個導線對內部是否存在故障。更概括地說，通信接口 M0D1、相關控制器和/或鏈路CPL1、CPL2之一與放置在這其中至少一個組件下游的故障監(jiān)視模塊相連，例如與直流注射器或電壓生成器相連，并且在這其中至少一個組件的上游可以對其電壓或電流進行測量。
[0083]同樣，在與通信接口的每一個輸出或CPL鏈路/網(wǎng)絡平行的位置可以添加保護二極管，例如并行安置在依照圖1的每一對導線上的二極管。
[0084]為了完善本解決方案，在這里可以通過添加和建立用于通信接口(調制解調器)的自監(jiān)視機制來補充本發(fā)明，由此在發(fā)生故障之后，具有連續(xù)傳輸?shù)臐撛谡{制解調器可以自動斷連。
[0085]圖2示出了一個依照圖1原理并與運載工具相適配的通信系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括介于至少兩個通信接口 MOD1、M0D2之間的通信網(wǎng)絡，這些通信接口分別與管理或產(chǎn)生命令應用的第一控制器CTRLl以及在這里執(zhí)行相同命令應用的第二控制器CTRL2相連，針對每一個控制器，這些通信接口擁有至少一個物理通信端口，由此可以在兩個接口之間建立通信鏈路。為了在兩個通信接口之間傳輸應用命令，該通信鏈路是包括至少兩條導電鏈路CPLl、CPL2的CPL鏈路(線路載波通信)，并且這些鏈路是通過至少一個CPL_COupler耦合變壓器與每一個通信端口相連的。這個簡單的通信設備能為兩條CPL鏈路CPL1、CPL2，例如為不同傳輸長度L1、L2執(zhí)行所要測試的切換和傳輸。特別地，對很大長度LI來說，測試設備能為300米距離測量大約30Mb/s的鏈路CPLl上的通帶，以及為上至I公里的距離測量lOMb/s通帶，以便與長度可變的列車相適配，這與在路程中沒有相互耦合的列車間鏈路相類似，甚至類似于運載工具與地面網(wǎng)絡通信組件之間的鏈路，其中依照CPL系統(tǒng)性能，這些鏈路可以是隔開的。當然，CPL網(wǎng)絡也可以用作多點配置，并且由此可以將其放置在兩個CPL中心信道的旁路位置上，以便在兩個以上的通信接口之間建立通信，例如在MOD1、M0D2之間建立通信，其中舉例來說，所述信道自身是沿著列車安置的。應該指出，在通信系統(tǒng)實施例的示例中，這里被稱為“堆疊”電源的供電ALIM(48V的電壓Ul)是在第一通信接口 MODl的RLC輸出端與CPLl下游相連的。這種供電AUM可以由一個用于鏈路CPLl的測試設備“測試/ALIM”補充，和/或可以充當用于第二通信接口 M0D2的子供電設備“測試/AUM” (以及5V的DC/DC轉換器)，其中所述設備位于鏈路CPLl的上游。由于使用了圖2設備作為測試支路，因此，在這里可以測得，控制器CTRL1、CTRL2之間的網(wǎng)絡可以抵抗被切斷、交叉或是在至少一個鏈路CPL1、CPL2上發(fā)生短路的連接。借助這種強大的牢固性，可以使用這種處于無源冗余度的CPL連接來設想、建立高可用性容錯網(wǎng)絡的實施例。該解決方案不需要將物理附著于冗余絞合線通信端口加倍，而這種加倍則會使接口或物理端口的數(shù)量加倍，因此是非常不利的。
[0086]圖3示出的是依照本發(fā)明并且包含若干子系統(tǒng)的通信系統(tǒng)的可能實施例示例:
[0087]處于第一運載工具TRAINl的車載通信系統(tǒng)或處于第二列車類型的運載工具TRAIN2中的車載通信系統(tǒng)，
[0088]介于兩個相連的運載工具之間的通信系統(tǒng)，例如介于第二列車類型的運載工具TRAIN2的車廂之間，
[0089]借助了懸線、軌道、無線電設備(空中)和/或中間的地面網(wǎng)絡并且介于運載工具或列車TRAINl、TRAIN2之間的通信系統(tǒng)。
[0090]該運載工具TRAINl包括三個通信接口 MOD1、M0D2、M0D3以及兩個射頻傳輸模塊ANT。第一接口 MOD與依照本發(fā)明且位于運載工具TRAINl內部的CPL鏈路相連。所述第一接口 MODl還包括兩個其他物理端口，其中一個與用于無線電傳輸?shù)纳漕l傳輸模塊ANT之一相連，另一個則與以太網(wǎng)Et_line電纜相連，作為選擇，該電纜自身與依照圖2的第二接口 M0D2的物理端口相連。此外，所述以太網(wǎng)Et_Line鏈路還經(jīng)由未圖示的以太網(wǎng)交換機(switch)與第三接口 M0D3相連，其中該接口具有依照本發(fā)明的附加CPL通信端口，由此能向鐵道軌道CPL_RAIL(與根據(jù)本發(fā)明的CPL類型的傳輸相適配)傳送CPL信號，或者它也可以具有位于地面CPL_WAYSIDE的電纜，以便向地面或其他列車TRAIN2的通信網(wǎng)絡抑或是經(jīng)由所述通信網(wǎng)絡來傳送CPL軌道信號。除了以太網(wǎng)端口之外，第二接口 M0D2還具有與第二射頻傳輸或WiFi模塊ANT相連的端口，以及依照本發(fā)明的CPL通信端口，其中該端口由此可以經(jīng)由耦合變壓器與鐵路軌道CPL_WAYSIDE的懸線CPL_CAT相連，以便能夠連接其他運載工具TRAIN2或地面網(wǎng)絡。在本實施例的示例中，兩個運載工具TRAINl、TRAIN2由此具有三種不同連接，其中兩種是CPL連接，該連接既確保了可用性，也確保提升了針對環(huán)境干擾的抵抗力，還確保了雙重冗余度，并且確保在發(fā)生傳輸故障時不會執(zhí)行切換工作。
[0091]同樣，具有兩個車廂或是相耦合的運載工具的列車TRAIN2包括至少兩條“中心”鏈路CPL1、CPL2，并且是通過相連運載工具之間的電子耦合設備(其自身有可能是依照本發(fā)明的CPL類型)以及沿著運載工具并聯(lián)安置的。除了通信接口 M0D5之外，第一運載工具中的所有其他通信接口 M0D4、M0D6以及第二運載工具中的M0D7、M0D8全都通過絞合線STUB連接到中心鏈路CPLl、CPL2，這樣一來，如果在至少一個通信接口上發(fā)生短路，那么鏈路CPL1、CPL2上的干擾將被減至最小。第二 TRAIN2的接口 M0D5代表的是與前述第一列車TRAINl的第三接口 M0D3相類似的以太網(wǎng)-CPL橋接器，其中所述以太網(wǎng)連接是處于運載工具TRAIN2內部的，并且CPL鏈路是被發(fā)送到運載工具外部的。接口 M0D4具有四個物理端口 ；一個是射頻類型ANT和/或WiFi類型的，一個是以太網(wǎng)類型的，還有兩個是依照本發(fā)明的CPL端口( 一個端口經(jīng)由懸線位于鏈路CPL_CAT上，另一個端口位于中心鏈路CPL、CPL2)。如有必要，在不同類型之間可以根據(jù)通信接口懸線M0D4來產(chǎn)生若干類別的橋接器。這樣做提高了冗余可能性或通信流，如果其他鏈路過載或者不能工作(沒有懸線、嚴重的電磁干擾、隧道、空中傳輸障礙等等)，那么這樣做能夠接通受迫的鏈路。除了依照本發(fā)明的CPL類型的端口之外，接口 M0D6還具有與車載路由器ROUTER相連的通信端口，其中該路由器不但可以管理第二列車TRAIN2內部的數(shù)據(jù)路由，而且還可以管理處于TRAIN2外部且與其他列車TRAINl或地面網(wǎng)絡進行的數(shù)據(jù)路由，其中所述地面網(wǎng)絡集中于與傳輸裝置TRAINU TRAIN2中的每一個進行通信，或是集中于其間的通信。
[0092]總的來說，根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)很有利地覆蓋了與一個或多個運載工具相適配的至少三個可能方面:
[0093]a)通信接口、控制器和/或至少一條鏈路CPL1、CPL2是由運載工具運載的，其中所述運載工具可以是被引導的公共運輸裝置TRAINl。這種情況對自動引導的單車類型的列車來說也是適用的。
[0094]b)公共運輸裝置包括若干個耦合的運載工具，對這些運載工具來說，通信網(wǎng)絡是通過中間的CPL鏈路CPL1、CPL2耦合在一起的，例如經(jīng)由運載工具之間的耦合設備上的電子耦合器，經(jīng)由運載工具的供電懸線，經(jīng)由運載工具與至少一個引導軌道的接觸等等，或是在缺少中間的地面或空中網(wǎng)絡作為其補充，其中所述網(wǎng)絡可對與每一個運載工具的通信進行管理。這種情況對具有若干個固定運載工具單元的列車來說也是適用的。
[0095]C)在兩個通信接口之間，鏈路CPL1、CPL2的至少一部分分別由第一公共運輸裝置TRAINl和第二公共運輸裝置TRAIN2運載，
[0096]這兩個運輸裝置TRAINl、TRAIN2在物理上是獨立并連接的，
[0097]在缺少用于管理與每一個公共運輸裝置所進行的通信的地面或空中中間網(wǎng)絡的情況下，鏈路CPL1、CPL2的其他部分包括兩個公共運輸裝置TRAINl、TRAIN2之間的懸線或電氣軌道，或者它也可以作為所述中間網(wǎng)絡的補充。對于在軌道上一先一后并且分別擁有至少一個車輛單元的兩個耦合列車來說，這種情況也是適用的。
[0098]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明并用于運載工具/地面通信且與運載工具相適配的通信系統(tǒng)示例及其默認操作，也就是在沒有傳輸故障的情況下的操作。根據(jù)本發(fā)明，控制器0BCU1、0BCU2 (或計算機、命令或執(zhí)行單元，類似于移動電話、相機、或其他多媒體設備等等的“最終用戶”)經(jīng)由其相應的通信接口 M0D1、M0D2與列車中的CPL類型的中心鏈路CPL1、CPL2相連。對控制器OB⑶I和具有兩個邏輯端口 a，b的通信接口 MODl來說，其間物理連接(例如以太網(wǎng)類型)分別包括IP地址并且路由數(shù)據(jù)。舉個例子，圖4上的路由圓頭標示應該根據(jù)從運載工具發(fā)送到地面的數(shù)據(jù)消息B的示例而以如下方式來理解，其中該消息的特征在于:
[0099]目的地是地面服務器ZCl =Dest = ZCl
[0100]源是控制器OBCUl 的端口 b:Src = OBCU，b
[0101]路由是經(jīng)由車載路由器RT1F2的:Gw = RT1F2
[0102]同樣，來自控制器OB⑶I的數(shù)據(jù)也經(jīng)由第二路由器RTlFl而被傳送到邏輯端口 a，以便到達地面服務器ZCl。根據(jù)本發(fā)明，這兩個車載路由器RTFlFl、RTF1F2還與車載CPL鏈路CPL1、CPL2相連，并且由此可以通過單一類型的傳輸來接收源自通信接口 MOD1、M0D2的數(shù)據(jù)，也就是說，它可以很有利地通過依照本發(fā)明的CPL傳輸來接收數(shù)據(jù)。車載路由器RTlFU RT1F2負責將來自兩個邏輯端口 a、b的數(shù)據(jù)傳送到車載射頻發(fā)射機(/接收機)WClFU WC1F2，在本示例中，考慮到與地面網(wǎng)絡的冗余通信，它們將會具有不同的射頻輻射F1、F2。但是，無線電頻率Fl、F2未必是不同的。
[0103]盡管如此，對于第二控制器OB⑶2或是其他任何車載控制器到車載路由器RT1F1、RT1F2來說，CPL傳輸原理都是相同的。然后，依照最佳客戶機為每一個頻率選擇的算法，該車載路由器RT1F1、RT1F2可以將所要傳送的數(shù)據(jù)經(jīng)由與不同(或者正好相反)射頻輻射F1、F2相適配的附加射頻發(fā)射機(/接收機)WC2F1、WC2F2重定向到地面網(wǎng)絡。運載工具與地面之間的雙向通信可以在每一個頻率F1、F2上進行，和/或經(jīng)由兩個端口 a，b來進行。由此，車載路由器或通信接口的通信端口即為輸入和輸出端口。
[0104]由此，根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)以網(wǎng)絡或是由子網(wǎng)絡群集1、群集2、RGlFU RG1F2等等組成的集合的方式延 伸到地面，其中所述設備具有通過安置在地面的CPL鏈路CPL3、CPL4而被連接的通信接口 M0D3、M0D4，換句話說，所述CPL鏈路處于地面群集1、群集2、RGlFU RG1F2等等的通信網(wǎng)絡中，這樣做有助于經(jīng)由冗余設備而與車載運載工具設備進行的附加無線電通信(例如WLAN類型)，其中所述冗余設備包括兩個冗余類型的傳輸/接收車載路由器RTlFl、RT1F2。
[0105]這樣一來，在由運載工具運載的至少一個第一控制器OB⑶I及其關聯(lián)通信接口MODl與至少一個第二控制器1^卟1、1?卟2、2(:川1等等及其管理通信接口皿)03、1?)04之間將會建立通信，其中所述第二控制器及其關聯(lián)的通信接口全都位于地面上的第二通信網(wǎng)絡。當然，轉換部件是為WLAN類型的接入點AP1F1、AP1F2、AP2F1、AP2F2等等；AP4F1、AP4F2、AP5F1、AP5F2等等設計的，并且是在地面沿著列車路程隔開的，由此將可以收發(fā)往來于地面的射頻信號，并且這些接入點可以通過通信接口 M0D3、M0D4連接到包含了根據(jù)本發(fā)明的〇?1^鏈路0?1^3、0?1^4的子網(wǎng)絡鉤竿1(6以--61)、鉤竿(Grappe2)等等。接入點配對AP1F1、AP1F2、AP2F1、AP2F2 ;AP4F1、AP4F2、AP5F1、AP5F2等等分別包括處于無線電頻率Fl的傳輸/接收信道以及處于其他無線電頻率F2的傳輸/接收信道。
[0106]由此，車載通信接口 MODl很有利地通過兩個連接L1、L2連接到至少一個通信接口M0D3、M0D4，其中每一個連接都包括一個由運載工具運載的CPL類型的部分、處于地面的另一個CPL類型的部分，以及介于運載工具與地面之間的用于無線電傳輸?shù)目罩胁糠帧?br> [0107]接入點AP1F1、AP1F2 ;AP2F1、AP2F2 ;AP3F1、AP3F2 經(jīng)由 CPL 鏈路 CPL3、CPL4 的第二部分連接到地面網(wǎng)絡，由此連至經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明且位于地面的通信接口 M0D3、M0D4連接到兩個地面路由器 RG1F1、RG1F2 的端口。接入點 AP1F1、AP1F2 ;AP2F1、AP2F2 ;AP3F1、AP3F2分別包括與車載無線電發(fā)射機/接收機WClFl、WC1F2 ;WC2F1、WC2F2之一相連的射頻傳輸/接收信道。位于地面的這兩個不同路由器RG1F1、RG1F2中的每一個具有至少一個物理端口以及至少兩個邏輯端口，以便經(jīng)由其通信接口 M0D3、M0D4來與每一個接入點AP1F1、AP1F2 ；AP2FUAP2F2 ;AP3F1、AP3F2進行通信。此外，地面路由器RG1F1，RG1F2具有兩個與地面上的光傳輸類型的冗余網(wǎng)絡的中心路由器相連的物理端口，并且該路由器自身與第二控制器ZCl相連。
[0108]值得一提的是，作為一個整體，本發(fā)明提供了一個極為有利的冗余特性，那就是控制器及其通信接口之間的任何鏈路都可以由至少一個物理端口以及至少兩個邏輯端口來建立，其中舉例來說，所述端口包括兩個IP地址以及路由數(shù)據(jù)，由此在這兩個不同路由器RTlFU RT1F2中的每一個上默認具有至少兩個運載工具/地面通信網(wǎng)關，或者默認具有兩個車載運載工具/運載工具通信網(wǎng)關。這樣一來，由于物理支持上的邏輯冗余度至少永久性確保了在物理上將通信接口輸出及其耦合變壓器加倍，因此，在接口的通信端口上不必具有物理切換裝置。
[0109]圖5示出的是存在與車載路由器RTlFl (旨在將來自接口 MODl或是其車載控制器OBCUl的邏輯端口 a的射頻通信Fl路由到地面服務器ZCl)相關聯(lián)的故障的圖4系統(tǒng)。這個故障有可能是在與無線電頻率Fl相對應的地面路由器RGlFl中發(fā)生的。在這種情況下，在WLAN網(wǎng)絡的標稱分組路由模式中，處于運載工具中的車載路由器RT1F2以及地面路由器RG1F2會在其他無線電頻率F2上負責執(zhí)行在兩個無線電頻率Fl、F2 (提示:但是這兩個無線電頻率F1、F2可以是相同的)上提供的WLAN網(wǎng)絡的分組路由。在這里，對于路由器默認被注明發(fā)生了物理故障的第二邏輯端口來說，來自該端口的消息將會直接在依照本發(fā)明的車載CPL鏈路上被“重新路由”到無損傷的物理鏈路，例如與車載路由器RT1F2相連的鏈路，在那里，所使用的其他邏輯端口是在未被干擾的情況下發(fā)送的。然后，與圖4中一樣，路由器RTlFl將會指引受干擾的信號。以便依照邏輯數(shù)據(jù)來將其傳送到所需要的無線電發(fā)射機/接收機WC1F2。如果沿著第一邏輯端口進行的信號沒有受到干擾，那么路由將會保持不變。由此，如果運載工具發(fā)生故障，那么根據(jù)本發(fā)明，倘若處于運載工具外部的路由(物理)沒有改變，那么對控制器OBCUl來說，在運載工具內部實施的新的RLC路由是很容易以一種有利的透明方式進行的，這是因為在這個傳輸?shù)燃壱呀?jīng)以一種邏輯方式確保了它的安全。由此，這樣做將會放置修改網(wǎng)絡和子網(wǎng)絡的任何路由配置，對在這個故障始于運載工具的示例中的連至地面的空中通信來說尤為如此。由此，邏輯端口的冗余度顧及了動態(tài)路由，這樣做會將物理端口的常規(guī)再配置工作減至最少。
[0110]更概括的說，如果發(fā)生了與對應于兩個射頻鏈路(具有或不具有共用無線電頻率)之一的車載路由器RT1F2和/或地面路由器RG1F2相關的故障，那么非常有利的是，在WLAN網(wǎng)絡的分組路由標稱模式中，運載工具和地面路由器RT1F1、RG1F1會在其他未改變的射頻鏈路上負責實施在這兩個射頻鏈路所提供的WLAN網(wǎng)絡上進行的分組路由。
[0111]同樣，借助根據(jù)本發(fā)明的CPL鏈路CPL3、CPL4，并且通過將名為“邏輯”的層加倍而不是非預期地將名為“物理”的層加倍，地面故障不再會對總體再配置產(chǎn)生影響，或者至少不對空中路徑和運載工具網(wǎng)絡的總體配置產(chǎn)生影響。
[0112]由于通信系統(tǒng)的牢固性，本發(fā)明中的通信系統(tǒng)還可以與只包含處于地面的通信網(wǎng)絡的系統(tǒng)相適合(沒有運載工具介入)，例如用于建筑物或是存在與嚴重干擾相關聯(lián)的環(huán)境的位置，以及用于需要高可靠性通信的地方。除了用于陸地(列車)、海事(渡船)或航空(航線)的公共運輸之外，本系統(tǒng)還適配于其他任何單獨的運載工具(汽車，具有或不具有拖車的拖拉機，特殊的飛機等等)。
【權利要求】
1.一種通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:介于至少兩個通信接口(M0D1，M0D2)之間的通信網(wǎng)絡，其中該通信接口分別連接到管理命令應用的第一控制器(CTRLl)以及管理命令應用的第二控制器(CTRL2)，并且針對每一個控制器，該通信接口具有至少一個通信端口，以及從所述通信端口可以連接通信鏈路，其特征在于:對在兩個通信接口之間進行的命令應用的傳輸來說，該通信鏈路是CPL ( “電力線載波通信”)類型的鏈路，其中該鏈路包括至少兩條導電鏈路(CPL1，CPL2)，并且每一條導電鏈路都借助至少一個用于重新確定兩條導電鏈路之間的阻抗分布的耦合變壓器(CPL_Coupler)連接到相應的通信端口，兩條導電鏈路中的每一條鏈路(CPL1或CPL2)包括一對不同的電導體，耦合變壓器包括兩個分別連接到鏈路(CPL1, CPL2)之一的電力變壓器。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)與運載工具相適配。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的系統(tǒng)，借助于K23類型的城市交通信號布線來提供包括一對不同的電導體的每一條鏈路(CPL1或CPL2)，其中該布線包括至少一對雙絞線電纜，并且有可能包含屏蔽。
4.根據(jù)權利要求1~3之一所述的系統(tǒng)，其中耦合變壓器具有介于鏈路(CPL1，CPL2)之間的阻抗分布，由此如果鏈路之一發(fā)生因為中斷、短路、機械效應等等所導致的故障，那么其他鏈路將會確保命令應用的傳輸。
5.根據(jù)前述權利要求之一所述的系統(tǒng)，其中鏈路(CPL1，CPL2)是通過專用于CPL技術的導體對而在沒有堆疊電源電流的情況下連接的。
6.根據(jù)前述權利要求之一所述的系統(tǒng)，其中鏈路(CPL1，CPL2)之一的至少一部分是通信網(wǎng)絡的元件的供電連接。
7.根據(jù)前述權利要求之一所述的系統(tǒng)，其中耦合變壓器包括至少一個與鏈路(CPL1，CPL2)之一相連的第三傳導線圈。
8.根據(jù)前述權利要求之一所述的系統(tǒng)，其中耦合變壓器具有串聯(lián)阻抗和/或最小泄漏電感。
9.根據(jù)前述權利要求之一所述的系統(tǒng)，其中在通信接口上，如果借助線路匹配電阻器的通信端口阻抗分布不足或無法使用，則在兩個連接(CPL1，CPL2)與通信端口之間安置至少一個衰減器，例如衰減約為幾分貝的電阻網(wǎng)絡。
10.根據(jù)前述權利要求之一所述的系統(tǒng)，其中兩條鏈路(CPL1，CPL2)包括不同的電力頻率載波和/或傳送不同的命令信號。
11.根據(jù)前述權利要求之一所述的系統(tǒng)，其中至少為鏈路(CPL1，CPL2)之一，放置了一個與耦合變壓器輸出線圈串聯(lián)的電容器，以便疊加電力載波的不同電流以及低頻電源或直流電源。
12.根據(jù)前述權利要求之一所述的系統(tǒng)，其中通信接口、控制器和/或鏈路(CPL1，CPL2)之一與放置在這些組件中的至少一個組件下游的故障監(jiān)視模塊、例如直流注入器或電壓生成器相連，其中所述組件的電流或電壓可以在這些組件中的至少一個組件的上游測得。
13.根據(jù)前述權利要求之一所述的系統(tǒng)，其中通信接口、控制器和/或至少一條鏈路(CPL1, CPL2)是由運載工具運載的，該運載工具可以是公共運輸裝置(TRAINl)。
14.根據(jù)權利要求13所述的系統(tǒng)，其中公共運輸裝置(TRAINl)包括若干相連的運載工具，這些運載工具的通信網(wǎng)絡是由CPL類型的中間鏈路(CPL1，CPL2)連接的，舉例來說，所述網(wǎng)絡可以如下連接:借助運載工具之間的耦合設備上的電力耦合器，借助運載工具的供電懸線，借助運載工具與至少一條導軌的接觸點等等，或者缺少可管理與每一個運載工具的通信的地面或空中中間網(wǎng)絡，抑或是作為其補充。
15.根據(jù)權利要求13或14所述的系統(tǒng)，其中 兩個通信接口之間的鏈路(CPL1，CPL2)的至少一部分分別是由第一公共運輸裝置(TRAINl)以及第二公共運輸裝置(TRAIN2)運載的， 這兩個運輸裝置(TRAIN1，TRAIN2)在物理上是獨立的并且又是連接的， 在缺少可管理與每一個公共運輸裝置的通信的中間地面或空中網(wǎng)絡的情況下，或者作為其補充，鏈路(CPL1，CPL2)的其他部分包括介于兩個公共運輸裝置(TRAIN1，TRAIN2)之間的懸線或電氣軌道。
16.根據(jù)前述權利要求之一的系統(tǒng)，其中由CPL類型的鏈路(CPL3，CPL4)連接的通信接口(M0D3，M0D4)位于地面，也就是位于地面通信網(wǎng)絡(群集1，群集2，RGlFl，RG1F2等等)中，該通信接口有助于經(jīng)由冗余設備而與運載工具運載的設備進行的無線電通信(WLAN)，其中該冗余設備包括兩個冗余類型的車載傳輸/接收路由器。
17.根據(jù)前述權利要求之一所述的系統(tǒng)，其中 至少第一控制器(OBCUl)及其關聯(lián)的通信接口(MODl)是由運載工具運載的，并且至少第二控制器(RG1F1，R G1F2，ZClUl等等)及其關聯(lián)的通信接口(M0D3，M0D4)是位于地面上的第二通信網(wǎng)絡內的， 車載通信接口(MODl)通過兩條鏈路(L1，L2)而與至少一個通信接口(M0D3，M0D4)相連，其中所述兩條鏈路分別包括一個由運載工具運載的CPL類型的部分(CPL1，CPL2)，另一個則處于地面的CPL類型的部分(CPL3，CPL4)，以及用于運載工具與地面之間的無線電傳輸?shù)目罩胁糠帧?br> 18.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其中車載通信接口(MODl)經(jīng)由鏈路(CPL1，CPL2)的第一部分連接到兩個運載工具路由器(RT1F1、RT1F2)，其中所述兩個運載工具路由器經(jīng)由至少兩個車載無線電發(fā)射機/接收機(WC1F1，WC1F2 ；WC2F1, WC2F2)來發(fā)射和/或接收去往/來自地面的數(shù)據(jù)，并且所述至少兩個車載無線電發(fā)射機/接收機具有相同的無線電頻率或兩個不同的無線電頻率(F1，F(xiàn)2)。
19.根據(jù)權利要求18所述的系統(tǒng)，其中介于控制器及其通信接口(MODl)之間的鏈路是由至少一個物理端口以及至少兩個邏輯端口產(chǎn)生的，并且舉例來說，該鏈路可以包括兩個IP地址和路由數(shù)據(jù)，以便在這兩個不同車載路由器(RT1F1，RT1F2)中的每一個路由器上默認具有兩個運載工具/地面或運載工具/運載工具通信網(wǎng)關。
20.根據(jù)權利要求18~19之一所述的系統(tǒng)，其中 無線電發(fā)射機/接收機類型的接入點配對(AP1F1，AP1F2 ;AP2F1，AP2F2 ；AP3F1, AP3F2)是沿著運載工具路程分布在地面上的，并且它們分別包括與車載無線電發(fā)射機/接收機(WC1F1, WC1F2 ；WC2F1, WC2F2)之一相連的射頻類型的傳輸/接收信道， 接入點(AP1F1，AP1F2 ;AP2F1，AP2F2 ；AP3F1,AP3F2)經(jīng)由 CPL類型的鏈路(CPL3，CPL4)的第二部分連接到地面，由此導致連接到位于地面的兩個路由器(RG1F1，RG1F2)的端口，這兩個路由器自身具有經(jīng)由地面上的中心路由器(RR)而與第二控制器(ZClUl)的第二通信接口(M0D2)相連的兩個端口。
21.根據(jù)權利要求17~20之一所述的系統(tǒng)，其中如果發(fā)生與對應于兩個射頻類型的鏈路之一的車載路由器(RT1F2)和/或地面路由器(RG1F2)相關的故障，那么在WLAN類型的網(wǎng)絡的分組路由標稱模式中，運載工具和地面路由器(RT1F1，RG1F1)會在其他無損傷的射頻類型的鏈路上負責實施在兩個射頻類型的鏈路上所提供的WLAN類型的網(wǎng)絡上進行的分組路由。
22.根據(jù)權利要求20和21之一所述的系統(tǒng)，其中位于地面的這兩個不同路由器(RG1F1，RG1F2)中的每一個都具有至少一個物理端口以及至少兩個邏輯端口，這樣一來，借助其通信接口 (MOD3, M0D4)，它們將會與每一個接入點(AP1F1，AP1F2 ；AP2F1, AP2F2 ；AP3F1, AP3F2)進行通信。
23.根據(jù)前述權利要求之一所述的系統(tǒng)，其中通信接口(MODI，MOD2，MOD3，M0D4)經(jīng)由旁路位置(STUB)中的絞合線連接到CPL類型的鏈路(CPL1，CPL2，CPL3，CPL4)，這樣一來，如果在至少一個通信接口上發(fā)生故障，那么鏈路(CPL1，CPL2，CPL3，CPL4)上的干擾將會減至最小。
24.根據(jù)前述權利要求之一所述的系統(tǒng)，其中如果通信接口發(fā)生故障，那么在所涉及的通信接口，用于通信 接口(MOD I，M0D2，M0D3，M0D4)的自監(jiān)視設備將會禁止永久傳輸干擾數(shù)據(jù)。
【文檔編號】H04B3/54GK104038253SQ201410301739
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2006年8月2日 優(yōu)先權日:2006年8月2日
【發(fā)明者】E.切努, B.喬喬伊斯卡特曼, B.富梅里, N.雷納德, R.德拉朱迪 申請人:西門子有限公司