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浩德地铁通信系统解决方案

浩德地铁通信系统解决方案

全方位的互联互通,确保地铁运行可靠、安全、准时

浩德地铁通信系统解决方案是以先进传输系统为基础,由通信系统各子系统以及列车控制(ATS)系统、电力监控(SCADA)系统、自动售检票(AFC)系统、无线通信系统、公务通信系统、电视监控系统、广播系统、旅客向导系统、电源及接地系统等子系统组成。

浩德地铁通信系统解决方案具有先进、开放、可靠、易扩充、组网灵活等显著特点,是高效传递语音、数据、图像等各种信息的先进的综合业务数字通信网,系统在正常情况下能保证列车安全高效运营,为乘客提供高质量的出行服务,在异常情况下能迅速转变为供防灾求援和事故处理的指挥通信系统。

传输子系统

传输子系统是通信系统最要的子系统,是连接行车调度指挥中心和车站、车站和车站之间信息传输的主要手段,是组建轨道交通通信网的基础和骨干,支持当前业界SDH、MSTP、RPR等先进技术。

时钟子系统

时钟系统主要由控制中心设备包括GPS/CCTV信号接收单元、主备一级母钟系统、监控系统、车站(车辆段)主备二级母钟、子钟及传输通道等构成。

无线通信系统

无线通信为轨道交通内部固定工作人员和流动人员之间提供高效短信和话音通 信。系统为运营控制指挥中心的行车调度员、环境防灾调度员、公安值班员、维修调度员等对列车司机、运行人员、维护人员和现场工作人员等无线用户分别实施无 线通信;为车辆段值班员对段内的无线用户实施提供无线通信;以及相应的无线用户之间必要的无线通信。同时还具有相应的呼叫、广播、录音、存储、显示、检测 和优先权等功能。系统以调度组通信为主,同时还可以实现用户间一对一的单独通信。系统可以传递数字信息,根据列车的需要实时的传递列车状态信息。

性能测试

是针对系统的性能指标制定性能测试方案,执行测试用例,得出测试结果来验证系统的性能指标是否满足既定值。性能指标里可能包括系统各个方面的能力,如系统并发处理能力,批量业务处理能力,大数据量处理能力等。

公务通信系统

为 轨道交通管理部门、运营部门、维修部门提供一般公务联络(电话业务和非话业务),系统具备公共服务电话网(PSTN)基本业务,具备各种新业务功能(热 线、呼出限制、呼入限制、闹钟、呼叫等待、呼叫转移、缩位拨号、追查恶意呼叫、会议、ISDN),能够识别非话业务,并与无线系统连接,与当地公用电话网 互联,可实现国内、国外长途通信;实现与市话局间的自动呼入呼出,能够与当地特服号码相连接。

专用通信系统

专用通信是调度员和车站(车辆段)值班员指挥列车运营和指导设备操作的重要 通信工具,是为列车运营、电力供应、日常维护、防灾救护提供指挥手段的专用通信系统。系统可为控制中心指挥人员,如行调、电调、环调等提供专用直达通信, 并且具有单呼、组呼、全群呼、紧急呼叫和录音等功能,同时可为站内各有关部门提供与车站值班员之间直达电话,并且车站值班员可以呼叫相邻车站的车站值班 员。

电视机监控系统

闭路电视监控系统是调度员和车站值班员监视列车运行、 掌握客流大小和流向、提高行车指挥透明度的辅助通信工具,是列车司机在车站停车后监视旅客上下车、掌握开关车门时间的重要手段。当车站发生灾情时,电视监 控子系统可作为防灾调度员指挥抢险的指挥工具。系统由控制中心调度员行车监视、车站值班员客运管理监视,列车司机发车监视三部分构成。

广播子系统

为中心调度员、车站值班员提供对相应区域进行有线广播,并实现事故抢险、组织指挥和疏导乘客安全撤离时的中心防灾广播。

旅客向导系统

旅客向导系统是一个基于计算机技术的多媒体系统,能发布乘客导乘信息、列车到站信息、票务政策信息、运营安全信息等运营服务信息,还能在紧急情况下与广播系统联动,为乘客提供疏散的安全通道信息,另外还为乘客提供丰富的咨询与娱乐信息等。

电源及接地系统

为通信系统设备提供高质量、高可靠的电源供应,保证在主电源中断和发生超限波动的情况下,通信设备在规定的时间内仍能正常工作,等待主电源恢复正常。同时为通信系统设备及通信电源系统设备提供接地保障。

地铁通信系统包括专用通信系统、民用通信系统、公安通信系统三大内容,主要包含以下10余个子系统:

♦传输系统
♦UPS电源系统
♦公务电话系统
♦专用电话系统
♦专用无线通信系统
♦公安无线通信系统
♦视频监控系统
♦广播系统
♦时钟系统
♦乘客信息系统
♦通信光缆/电缆
 

【传输系统】

• 传输系统要可靠地传输各类系统的语音、数据及图像信息。

• 从近几年地铁行业发展来看,采用光纤数字传输设备组网,构成具有承载语音、数据及图像的多业务传输平台,并具有自愈环保护功能的传输系统是主流趋势。

• 推荐采用MSTP加窄带业务接入设备方案,利用隧道两侧敷设光缆中的两芯光纤,组成2-3个相切的传输自愈保护环,带宽>=10Gb/S。


 


MSTP双环组网方案参考

【公务电话系统】

• 公务电话系统主要是运营、管理和维护部门之间的公务通信以及与公用电话网用户通信联络。

• 数字程控交换机 + 中继+电话网关+自动电话。

• 组网形式:E1中继。

 

公务电话组网参考方案

【专用电话系统】

• 专用电话系统是控制中心调度员、值班员指挥列车运行和下达调度命令的重要通信工具,是为列车运营管理提供指挥手段的专用通信系统。

• 组成:专用电话交换设备+调度员操作台+调度分机+相关话机

• 组网形式:E1。

 

【时钟系统】

• 时钟系统为控制中心调度员、车站值班员、各部门工作人员及乘客提供统一的标准时间信息;

• 系统由一级母钟+二级母钟+子钟;

• 分布于办公用房、车辆段站场;

• 组网形式:RS422。

 

 


 

时钟系统组网框图

【广播系统】

• 广播系统主要用于地铁运营时对乘客进行公告信息广播,发生灾害时兼做救灾广播,以及运营维护广播之用;

• 推荐采用数字语音广播技术,系统由中心广播、车站广播两级组成;

• 组网形式:两级之间语音和控制数据通过10M以太网连接。

【PIS系统】

• PIS是依托多媒体网络技术,通过设置在地铁站厅、站台、列车的显示终端,让乘客准确地了解列车运营信息和公共媒体信息的多媒体综合信息系统;

• PIS由信息编播中心子系统、车站子系统、车辆段/停车场子系统、车载子系统以及实现各子系统间信息传送的网络子系统构成。

• 杰赛WLAN产品支持250Km/h高速移动、50Mbps单车高带宽传输、无缝软切换、全系统冗余热备份、小于10-6低误码率、流线型车载天线、航空级连接器、IP67防护等级等专业定制的高性能轨道交通产品,完全区别于简单移植WiFi产品。

【视频监控系统】

• CCTV是地铁运营的配套设备,是供运营、管理人员实时监视车站客流、列车出入站及旅客上下车情况。

• 宜采用当前主流的网络数字监控技术,视频格式推荐采用H264编码;

• 组成:交换机、编/解码器、视频服务器、网管服务器、大屏幕显示器、监视终端、控制盘、视频存储设备、流媒体服务器、视频分析管理服务器、各种软件及值班员监控终端等。

 

专用无线通信系统

• 专用无线通信系统是地铁运营的配套设备,800MHz TETRA数字集群通信系统组网,采用多基站小区制方案。

• 在控制中心设置集群交换机和调度台,在地铁沿线各车站、车辆段设置集群基站,在车辆段设车辆段调度台。交换控制设备与基站之间通过有线传输通道连接,地铁沿线架设漏泄同轴电缆实现车站站台及隧道内的场强覆盖;各地下站站厅用小天线覆盖。各基站均采用2载频基站,每个基站2载频共8个信道。

• 组成:控制中心、基站、调度系统、网管系统、移动终端、天馈系统、直放站和弱场区覆盖系统组成, 二次开发和无线覆盖。

 

 

无线通信系统由控制中心、基站、调度系统、网管系统、移动终端、天馈系统、直放站和弱场区覆盖系统组成:TETRA、二次开发和无线覆盖。

公安无线通信系统

• 公安无线集群通信系统是一个相对独立的无线集群通信网,系统与成都市公安局现有350MHz无线调度网有机衔接,满足地面网与地下网之间的无缝漫游。

• 建议采用的350MHz MPT1327模拟集群通信系统组网,同时要符合公安部CPS-X标准。

• 组成:交换控制中心、网管设备、调度操作终端、数字录音设备、与市局350兆通信系统联网设备、与消防地面常规通信系统联网设备、沿线车站的集群通信基站、POI分合路设备、固定台、消防常规转信台、手持台、车载台等。

 

 

地铁/铁路乘客信息系统通信解决方案
一、应用背景与需求分析

城市轨道交通凭借便捷、环保、节能、安全和运量大等特点,对缓解城市交通瓶颈、改善城市交通结构、促进经济社会可持续发展起着十分重要的作用。在大城市将 逐步实现以地面常规公交为主体向以轨道交通为骨干的城市交通体系的过渡,地铁、轻轨的建设规模越来越大。运营机构既要提高服务、管理水平,加强安全防范, 还要为相关安全机关提供实时信息等,因此,在城市轨道交通应用中所要传输的信息种类也越来多元化。城市轨道交通的应用正在向系统化、网络化、信息化、智能 化、一体化发展。无线通信技术的飞速发展和成熟,使车地间的实时通信成为可能,车地双向实时通信系统的采用,提高了轨道交通列车运行的自动化程度,系统安 全性得到大大提高,车地间信息实时传输的实现也使地铁运营以车辆为中心的运营模式正在发展成为以乘客服务为中心的运营模式。

乘客信息系统( Passenger Information System ,简称 PIS )的基本概念是指地铁运营商采用成熟可靠的网络技术和多媒体传输、显示技术,在指定的时间,将指定的信息显示给指定的人群。

乘客信息显示系统( PIS )是依托多媒体网络技术,以计算机系统为核心,以车站和车载显示终端为媒介向乘客提供信息的系统。正常情况下,提供乘车须知、服务时间、列车到发时间、列 车时刻表、管理者公告、政府公告、出行参考、媒体新闻、赛事直播、广告等实时动态的多媒体信息;在火灾、阻塞及恐怖袭击等非正常情况下,提供动态紧急疏散 提示。车载设备通过无线传输实时或预录接收信息,经处理后在列车客室 LCD 显示屏上进行音频视频播放。使乘客通过正确的服务信息引导,安全、便捷地乘坐地铁。

在列车运行中车载设备要实时接收来自地面运营中心的节目,在列车车厢显示屏上播出视频和音频。同时通过车厢内监控摄像头,监控旅客乘车情况,将监控视频信息实时上传至运营中心,作为管理部门安全决策的支持信息。

随着科技的不断发展,乘客服务及资讯信息不仅要实现运营中心与车站、车站与车站间的通信,还要完成列车与地面间的实时通信,例如:运营中心向列车实时转播数字视频等多媒体信息,列车实时上传车厢内的监控信息等。

由于列车是在高速运行环境下进行信息的实时传输,而且为了给乘客提供高质量的信息服务,乘客信息系统要求列车在高速运行情况下,保证图像质量,不会出现马赛克、中断等现象,这就要求车地系统要有足够的带宽并且保证车地间信息的可靠传输。

因此,乘客信息系统是一个集地铁运营信息服务、多媒体实时资讯发布、广播电视节目制作与播出、地铁电视监控、地铁设备监控于一体的综合服务平台。乘客信息系统为乘客提供上述各类信息,使乘客安全、高效地在地铁中行走,确保地铁系统高效安全运营。

二、系统组成

车地无线通信系统采用符合 IEEE 802.11 协议的无线局域网技术,主要由车载数据控制器、车载无线单元(含天线)、分布式数据接入交换单元(含 AP 、以太网交换机)、车站数据控制器、车站网络交换机等设备构成。

在区间和站台根据无线信号覆盖的要求设置分布式数据接入交换单元,实现与车载数据控制单元之间的无线数据通信。各分布式数据接入交换单元通过百兆以太网接 入相邻的车站网络交换机,经车站数据控制器对数据进行处理后,通过通信传输系统提供的通道与控制中心连接。在各个车站和控制中心可提供与 PIS 、电视监视的接口。

连接各分布式数据接入交换单元的 100M 工业以太网利用工业以太网交换机构建,在每个分布式数据接入交换单元内设置一套百兆工业以太网交换机,交换机之间利用多模光纤组成环网,每个隧道内的交换机分别组环接入相邻车站。

在每列车的车头、车尾各设置 1 套车载数据控制器和车载无线单元, 2 套车载数据控制器之间利用工业以太网交换机构建贯穿整节列车的百兆以太网进行连接。在车头、车尾以及各节列车车厢可提供与 PIS 、电视监视的接口。

 

网络拓扑图

三、PIS系统数据承载网解决方案描述

因为要实现车地之间的通信,有线连接是无法实现的;由于早期地铁建设缺乏车、地无线通信技术,地铁监控只能局限于车站级别,不能对车辆内部进行监控,并以 模拟技术为主,但由于模拟监控大规模部署成本高,不支持远程调阅,历史图像查询困难等多种原因,现在基于 IP 的数字监控系统已经成为新的发展潮流。随着无线通信技术的发展,专用的 IWLAN 车地双向实时通信系统可以使地铁列车在以百公里以上的速度高速行驶过程中依然能保持与地面的不间断实时通信。安装在列车上的无线车载设备与安装在轨旁的无 线基站通信设备之间的通过专用的 IWLAN 快速漫游技术,可以实现列出行进过程中车地之间乘客信息系统所需的数据、图像信息的可靠传输。

乘客信息系统通过专用车地双向实时通信设备,使地铁车站和运营中心值班人员可以实时观察运行中列车乘客车厢、司机室内情况,司机能实时观察本列车乘客车厢 内情况;运营中心向运行中列车发布及时信息,实时转播数字电视节目;运行中列车的紧急状态,如火灾报警、紧急开关车门,实时上传到运营中心和车辆段车场调 度中心。

因此,当前乘客信息系统的应用将原有封闭的车辆空间变成了一个“信息娱乐中心”,增加了乘客舒适感。同时由于车、地无线通信系统还有富裕的带宽,乘客信息 系统往往还与车辆监控系统相结合,将车辆内部图像实时上传到地铁运营中心和地铁公安系统,能及时发现车辆内的安全事故隐患并提前处理,确保列车行驶安全。

乘客信息系统的交互业务信息包括:列车运营及服务信息、乘客引导信息、紧急灾难信息、一般站务信息、公共服务信息、商业广告、新闻等。

四、PIS系统关键技术

1、快速漫游零丢包技术

车载流媒体播放服务器作为 PIS 系统组播数据流的接收者,它直接与车载交换机互联,车载交换机上行接入车载 AP 设备,虽然列车移动过程中车载 AP 和轨旁 AP 有着持续的切换 过程,但车载交换机和流媒体播放计算机却无法及时感知这个过程,因此也不会在 AP 切换后主动发起新组播加入命令,直接导致广播流的中断。

用于覆盖列车运行的隧道和高架桥现场,高达至少 54Mbps 的无线骨干连接带宽保证既能满足现在的应用,同时也能满足地铁今后长期各种无线应用的要求, RR 快速漫游技术使系统切换时间小于 50ms 以保证在车上的实时播放不中断,且接收质量不受影响。

由于 IEEE 802.11 标准的限制,市场上可得到的 WLAN 产品其切换时间基本上是几百毫秒。在工业环境中,许多应用需要对切换有确定性的时间响应,如要求小于 100 毫秒。为达到这个要求, iPCF 出现了。 iPCF 确保数据流量是有序的,由 AP 集中控制。 iPCF 同时允许快速切换。

iPCF 的基本原理是 AP 定期的扫描所有节点。同时,扫描包括到节点的下联流量。节点回复时发送上联数据。节点的扫描能够被其它节点看到。这将允许客户端能够探测到 AP 的连接质量,即使它还没有同 AP 本身通讯。如果客户端在一定时间内没有收到 AP 发来的帧,它将开始扫描新的 AP 。在 iPCF 模式,搜索一个新 AP 与登记一个新 AP 的过程在时间上进行了优化,小于 50ms 的切换时间是可以完成的。

2、QoS技术

PIS 系统的图像、语音是否联贯,与数据承载网的 QoS 能力紧密相关,由于 PIS 系统有线网络千兆骨干网带宽承载 PIS 流媒体业务绰绰有余,整个 PIS 系统性能瓶颈还集中在专用车地无线通信系统, WLAN 部分的 QoS 决定了 PIS 的性能和表现。

WLAN 的 802.11e 协议定义了无线 QoS 实现方案, 802.11e 用时分多址( TDMA )方式取代类似 Ethernet 的 MAC 层,并为那些时间敏感性强的数据(如语音和视频)增加额外的纠错功能。

802.11e 定义了 SIFS 到 AIFS 多种等待时间间隔,支持多优先级业务的统一承载,我司提供之 AP 产品均支持 802.11e ,在实际应用环境中可将车厢内的视频播放流设置为最高优先级,将视频监控流设置为普通优先级,优先保障媒体广播的高质量。

3、IWLAN 无线网高带宽保证

正常情况下两个 AP 之间传递数据报文之前需要经过 Probe-Request 、 Probe-Response 等多次握手协商,这需要占用大量的 WLAN 空口实际带宽, 801.11g 标称是 54Mbps ,但实际可用的数据报文带宽最高不超过 24Mbps。

 

 IWLAN 产品通过技术改进,能实现将多个短包传输报文拼装成一个长报文发送,这极大的减少了短包传递所需的协议交互报文数量,可有效提高 IWLAN 空中接口的带宽利用效率。在实际地铁环境测试过程中,列车行驶速度达到 80Km / 小时, IWLAN 无线方案可提供的应用带宽可达到 22Mbps ,处于业界领先水平。

五、客户价值

满足人性化的导乘需求,提高地铁运营服务水平和质量
实时的信息显示,提供各种列车运行相关信息和其他咨询
增加地铁处理紧急事故的能力,在紧急情况下,可提供动态的紧急疏散指示
增加业主的利润来源:投放各种广告,提高媒体的利用率
高性价比的解决方案,在现场测试有优异的表现

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