地铁车载数据无线应用

一、背景概述

     随着我国社会经济的快速发展以及城市化进程的加快，城市人口数量剧增，交通拥堵的情况在我国大部分城市都可以见到，而修建地铁对于改善城市交通环境起到了不可忽视的作用，这也意味着我国的地铁还有着很大的发展空间。当今拥有百万以上人口的大城市大都修建地铁来缓解和改善交通紧张状况。就我国人口众多而言,更应该发展地铁工程,我国的地铁也有着良好的前景。地铁开辟了人类的地下空间，减轻了地面上的拥挤，建设地铁已成为21世纪中国城市基础设施、城市交通的主要形式，这是历史的选择、必然的结果。现在我公司接到客户咨询，为我国山东某城市地铁车辆段做一套高带宽、远距离和支持移动自组网的地铁车载无线数据接入总控室解决方案。

二、需求分析
     客户希望通过无线自组网设备实现车地无线双向实时传输系统,系统需要能够保证列车在高速行驶或停站情况下,以有效带宽不低于5Mbps的速率在列车和运营控制中心双向传输数据或控制指令,并能保证最低的延迟,同时保证车载设备到车站固定接受设备再到总控室数据切换时做到“0”丢包,包括在车辆段和沿轨道设置的无线接入点、分控制中心的无线设备,以及车载的无线单元和天线，以达到在进站全线范围内实时无缝的传递列车与地面间的图像和数据,并实现快速切换。总控室工作人员可第一时间根据车载数据来分析安排地铁停靠后的工作任务。此地铁车辆段共计停靠地铁36余辆，停车场分上下两层，大概每层停靠18辆左右，客户要求地铁进站时车载数据信号就要连接站内接收端，车载数据无延时传至总控中心。
三、建设内容
     根据我公司技术人员看现场后，结合实际情况建设内容包括无线传输和有线传输结合的方式，地铁停车场车载数据传到车站接收端使用1.4G无线设备，接收端传输到总控室用有线光纤接入。根据移动自组网的功能参数，暂定为每层20个车载发射端和2个固定接收端，（进站口和停车场内各一台接收）。由于接收端到总控室为封闭楼体不适合做无线传输，每层接收端汇聚车载数据后到总控室这一段做光纤传输。
四、建设原则
  1、可靠性原则
  设备选型上选用成熟、可靠的产品，具备防潮、防尘，防腐蚀能力，适应地下停车场的应用环境。
  2、实用性原则
  系统符合实际业务需要，注重实用性，支持停车站抗干扰传输功能，从设计及选型上，选择经济实用产品。
  3、先进性原则
  系统采用目前性价比高的先进的软、硬件及网络技术，出错率低，兼容性强，升级容易扩容方便，避免重复建设、浪费投资。
  4、易扩展性原则
  通过功能化、模块化和层次化的网络结构设计，为将来网络扩容升级提供方便。
  5、易维护性原则
  系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行，标准接插件，便于设备的整体置换，而且维护过程中无需使用过多的专用维护工具。
五、总体设计方案
     地铁无线数据传输系统是提供车辆与车站、控制中心之间的数据传输通道的系统。是在列车停放或运行过程中，把车载数据向车站、车辆段、停车场等地铁管理场地进行及时传输，以实现地铁运营方对列车设备及运行状态等情况的监测。此次需要实施的地铁车辆段共计停靠地铁36余辆，停车场分上下两层，大概每层停靠18辆左右，客户要求地铁进站时车载数据信号就要连接站内接收端，车载数据无延时传至总控中心。
     根据我公司移动自组网的功能参数，1.4G无线传输设备每层设备配置大概为18：2，即发射端为18台，接收端为2台，具体传输方式为地铁进站时车载数据先连接进站口的一台固定端接收设备，该设备与站内接收端为互联互通状态，可第一时间无延时将车载数据传输至站内设备，地铁进站后通过MESH自组网无延时连接到站内设备后，实现车载信息从快进站到停车后数据无间断传输至总控中心。由于接收端到总控室为封闭楼体不适合做无线传输，各接收端通过网线对接光纤收发器,以100M光纤提供的有线通道与控制中心连接。针对地下地铁停车场的无线通信环境，我公司自组网设备可搭载部署多个无线MESH节点，也可满足停车场到维修车间车载数据的无线传输需求。

地铁车载数据无线传输应用拓扑图
地铁车载数据无线传输网络拓扑图

六、设备安装要求
     微波通信系统中涉及到的无线传输天线采用的是业内通用的1.4GHz频段进行传输，具有传输距离远，绕射能力强等优点。但是1.4GHz设备传输中也不能有太多障碍物遮挡。最好发射天线能和接收天线之间保持视线路径，以保证通信链路传输信号最优化。另外，潜在的金属设备或其他无线设备等会对电磁波传输造成衰减。
     无线网络传输设备为精密通信设备，对于供电要求较高，且易受其他供电设备的冲击影响。设备供电的取电应与其他大功率设备分开取电。统一位置取电时，应加装UPS、稳压电源或隔离变压器，过滤掉大功率设备工作时对电源的影响和干扰。供电电源为220V，12-48V直流，低于或高于该电压均会影响设备正常工作或导致供电模块异常损坏。
同时，设备加装有网络防雷器，做好设备的防雷保护。其次，针对设备在室外安装的场景，需为设备定制固定支架，保持设备固定，做好设备的防风保护。
1.供电说明

安装的无线网络设备具备充足稳定的市电或直流电源供应，保证封闭地下环境中供电系统随时可用，将断电风险降到最低。
2.电信级冗余设计
为保障系统的可用性，系统进行电信级冗余设计，具备1+1链路备份特性，在出现单点故障的情况下，系统自动切换备份设备，切实保障网络的可用性，进一步提高系统的可用性。
3.与卫星通信对比说明
    卫星通信覆盖面广，但是存在带宽低，延时高，成本高的问题；我司微波系统具备高带宽、远距离、低延时的特点，但是进站口需要利用高点，以保障远距离传输无遮挡，达到良好的应用效果。
4.市场认证
    公司无线网络传输设备自投用市场以来，已广泛应用于海事、水利、森林防火、消防应急等各级市场并获得了一致好评。
系统具备抗干扰能力强，自动频点选择，频谱智能侦测，超低延时的特点，能稳定可靠保障车载工作状态数据的传输和指令的收发，在地铁行驶及停站情况提供稳定的数据传输通道，为地铁车辆安全运营保驾护航。
6.设备使用
    使用环境以及操作方法的不同也会对设备运行时间产生影响。设备采用模块化设计，易于拆卸和安装，零部件易于获得。在长期安装使用过程中，如果有充足零部件提供，能将设备使用能效完全发挥。
7.项目安全管理
    微波通信系统采用无线传输设备，只有当相互连接无线传输设备的频点、IP和MAC位址等配置信息都匹配的情况下，网络才能连接成功。因此系统能够有效防止外部无线设备的干扰，保障地铁停车场无线传输系统满足客户的业务数据需要。
    我公司无线设备还可为客户提供以下现场服务：
   1.地下停车场属于封闭环境，各种钢制或其他金属架构多，会对无线传输信号造成衰减，我司设备可选择多个无线频率，抗干扰能力强，以此保证在各种恶劣的信号衰减环境下都可以稳定工作。
   2.系统扩充性强。地铁停车场和车载设备随工作的进展，随时可能增加或减少，而地铁车辆也有更新换代的要求，而我司无线设备安装拆卸都很简便、灵活。
   3.设备对接性强，监控前端网络摄像机（或视频网络服务器）、执法记录仪、可控云台、报警信号发生器（火灾、气体泄露、防盗等）等部分组成设备均可对接。
   4.在系统控制中还可以接入电流电压检测模块、温度湿度检测模块，这些检测模块都可以共享网络视频服务器的数据通道。网络视频服务器接入本地无线传输网络。
   5.总控平台要求全天24小时实时双向传输所有车载数据，对无线链路的稳定性要求极高。我公司设备都是工业级无线设备，有上千个可实际查看的无线项目现场。