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軌道交通解決方案

市場需求

CBTC系統: CBTC列車運行控制系統的特點是用無線通信媒體來實現列車和地面設備的雙向通信,用以代替軌道電路作為媒體來實現列車運行控制。CBTC的突出優點是可以實現車-地址見的雙向通信,并且傳輸信息量大,傳輸速度快。中國目前有部分城市軌道交通使用了CBTC系統。

乘客信息系統(PIS):地鐵系統除了傳統意義上的運輸功能外,還具有了媒體傳播功能。乘客通過地鐵站點的各類顯示終端,除了可以觀看運行信息、公共信息、天氣預報等內容,還可以觀看實時電視節目,播放廣告等。

乘客無線上網: 隨著移動互聯網時代的加速到來,乘客在乘坐地鐵的時,有強烈的上網需求,而目前WLAN的各項技術都以已經成熟,可以為乘客提供良好的上網體驗。搭載Apple的iOS,Google的Android以及Microsoft的WP等系統的終端設備將在未來兩三年內大量普及。如果網絡條件許可,這些設備可以在地鐵站及車廂內很方便的上網。

建網難點

切換:由于列車運行速度較快,在列車運行過程中,用戶終端與AP切換頻繁,如果切換時間過長,會導致丟包率高,用戶掉線等問題。傳統漫游切換時長為200ms,切換時間過長。
高可靠性:AC和AP的性能和可靠性瓶頸。當AC承載的流量太大,就可能會達到AC的瓶頸,導致用戶連接不上。地鐵上和車站屬于人員密集區域,傳統的802.11b/g接入點AP接入不了如此多的用戶。

解決方案

軟切換:車載STA同時關聯多個AP,車載STA根據關聯的AP信號強度選擇數據路由,STA和AP需要做路由協商,軟件需要升級,切換時延<1ms,丟包率幾乎為0。
本地轉發:AC支持混合組網,即支持軌旁AP的數據本地轉發以及車載AP的數據集中轉發。 對于軌旁AP,AC只用來做管理,AP的數據采用本地轉發的方式。AC將只作為軌旁AP的網管系統。當使用AC將AP配置完畢后,去掉AC,網絡依然工作正常,AC將不再作為網絡可靠性的瓶頸。
AC間N+1冗余備份: AC間N+1冗余備份100ms故障檢測。通過配置一個備份AC,主備AC之間每100ms有一次故障檢測,當檢測到主AC設備故障時,備AC啟動,從而保持網絡繼續正常運行。
802.11n雙頻AP:802.11n雙頻AP在接入用戶數上和帶寬上比802.11b/g都有了顯著提高,可以滿足在地鐵和車站等密集區域等接入用戶數的要求。

關鍵技術——切換優化


車載無線路由器切換算法優化,支持高速移動狀態下快速切換。
車載無線路由器切換過程中數據緩存,減少數據丟包。
AP在終端發生切換過程中,速率選擇算法優化,提高切換性能。

切換模式


逆向(車頭)切換模式。逆向切換模式切換判決方式為根據信號強弱從信號過強的基站切換到信號可用的次強基站,算法實現復雜。
正向(車尾)切換模式。正向切換模式判決方式為根據信號強弱從弱的基站切換到強的基站。

冗余備份



當主設備AC1因某種原因出現故障時,其下掛的AP可以自動注冊到備份的從設備AC2上,已關聯無線用戶能夠維持會話,不需要重新手工登錄。
AP的自動切換過程中不影響無線用戶的業務。
在實際應用中,N+1冗余備份方案是用最小的成本來保證WLAN網絡可靠性的方案。

網絡總體架構


列車頭、尾安裝車載無線網橋(雙出口節點,可做到流量均衡);各節車廂安裝監控終端和PIS設備等,通過列車內部的有線網絡連接到列車頭尾的車載終端。
各節車廂安裝1-2個AP,車廂頂上的AP天線,可以在列車的設計階段,向列車廠家提出安裝接口。
軌道兩側按200m左右間隔安裝地面無線基站,直接落地到光纖進地面有線骨干網。
控制中心安裝2臺AC,兩臺AC一臺為主機一臺為備機,通過VRRP協議,共享同一個IP地址。
 

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