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中興高達基于TD-LTE的城市軌道交通通信解決方案

時間:2016-06-28 來源:中國集群通信網 作者:中興高達 點擊:
隨著經濟的發展,人們生活水平的提高,加速了城市化進程的腳步,人口的集中擴充,使得地面交通擁擠、雜亂等問題日益凸顯,為解決城市內部的交通擁堵問題,世界各國都在大力發展城市軌道交通等基礎設施建設,將地面交通引入地下交通地鐵,與其它交通方式相比,地下交通以其快捷準時、安全可靠、站地少、運能大、能耗少、污染小等優點,受到世界上許多大中城市的歡迎。發展大容量城市軌道交通已經成為世界各大城市的共識。越來越多的人們在日常出行也都在選用方便快捷的地鐵等城市軌道交通工具,從而推動著地鐵的快速發展。當前地鐵已經成為大中城市重要的交通工具,逐步深入到市民的生活中。

近年來,我國國民經濟持續快速發展,人口流動大,逐步涌向大中城市工作和生活,使得我國也迎來了大中城市地鐵、城際軌道交通建設高潮。目前國務院已經批復了20多個城市的地鐵建設規劃,到2015年前后新建軌道總里程將超過2200公里。

作為地鐵運營中不可缺少的重要組成部分的地鐵無線通信系統是現代運輸與通信高度結合的產物,是保證地鐵安全、高密度、高效運營的重要手段。
  • 客戶需求
    收起↑

    城軌通信系統總體架構:

    城軌無線通信網絡可應用于專用無線系統,視頻監控和廣播和乘客信息系統中,實現無線的安全接入和快速部署。其中專用無線通訊系統,面向與地鐵運輸有關的工作人員,如調度員、值班員、列車員、安全人員、維修人員等之間的語音通訊和數據信息交互,它具有極強無線調度功能,對行車安全、提高運輸效率和管理水平、改善服務質量提供了重要保證,同時,在地鐵運營出現異常情況和有線通信出現故障時,亦能迅速提供防災救援和事故處理等指揮所需要的通信手段。視頻監控:提供列車運行、防災救災、旅客疏導等方面的視覺信息。廣播、乘客信息系統:為乘客提供列車停靠、進出站信息、安全提示和向導、音樂向工作人員播發通知等語音和視頻信息。

    對于無線網絡的需求:

    同時,現有的WLAN技術在軌道應用中存在諸多問題:

    隨著技術的發展和信息安全日益嚴峻,構建我國安全自主、先進高效的無線通信網絡成為城市軌道發展的迫切需求。

     

  • 方案描述
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    TD-LTE為先進的4G無線通訊技術,其技術特點如下。
    通信速率有了提高,下行峰值速率為100Mbps、上行為50Mbps。 高頻譜效率,下行鏈路5(bit/s)/Hz,3-4倍于R6版本的HSDPA;上行鏈路2.5(bit/s)/Hz,是R6版本HSUPA的2-3倍。 
    以分組域業務為主要目標,系統在整體架構上將基于分組交換。 并且有完善的QoS保證,通過系統設計和嚴格的QoS機制,保證實時業務(如VoIP)的服務質量。
    系統部署靈活,能夠支持1.4MHz-20MHz間的多種系統帶寬,保證了將來在系統部署上的靈活性。
    低無線網絡時延:子幀長度1ms,降低了網絡時延,時延可達媒體面時延<5ms,控制信令<100ms。 
    包含大量中國的專利,由中國主導,同時得到了廣泛國際支持,成為了國際標準;并且產業鏈豐富,與其他國際移動寬帶技術基本實現了同步發展,代表著當今世界移動通信產業的最先進水平。

    TD-LTE將成為城市軌道交通新一代無線通信制式和標準。

    基于LTE無線寬帶技術的GoTa 4G系統提供專業的無線集群調度功能,以及滿足車地無線通信的高清視頻監控和多媒體廣播需求。GoTa 4G的核心網部署在中心機房或控制中心,無線基站部署在車站通信室內或者隧道等區域,而無線車載終端(TAU)部署在列車內,與車載子系統有線連接,其車載終端天線安裝在車廂頂部外側。工作人員配備智能手機,可實現語音、可視化集群對講、數據、圖像和高清視頻等各種業務,為列車運營、電力供應、日常維修、防災救護、票務管理提供指揮和調度命令的無線通信工具。

    GoTa 4G無線寬帶系統可支持
    PIS(乘客信息系統)的車地無線通信
    正常情況下,提供列車時間信息、政府公告、出行參考、股票信息、媒體資訊、廣告等實時多媒體信息; 火災及阻塞、恐怖襲擊等情況下,提供動態緊急疏散指示。 
    車站/車載視頻監控
    利用車載攝像設備對駕駛室、客車室進行實時視頻監控。利用車站攝像設備對站廳、月臺進行實時視頻監控。同時支持移動高清攝像設備實現盲區,移動執法或者緊急狀態下視頻采樣和監控。
    多媒體集群調度
    利用GoTa 4G系統實現語音、視頻多媒體的單呼、組呼等集群對講,以及一鍵報警,通過調度臺實現各種調度功能和二次開發接口支持各種行業應用(包括與ATS系統的對接,實現行車調度)。
    應急聯動/指揮 
    緊急突發事件下,綜合利用PIS系統、視頻監控、視頻調度、集群調度等系統功能,實現多部門快速響應和應急指揮。

    地鐵多為封閉式環境,軌道交通站臺站廳、區間隧道內各種無線信號幾乎均為盲區,無線信號在隧道場景中傳播容易產生快衰落。地鐵列車車體、站臺兩側安全屏蔽門會對無線信號產生嚴重的屏蔽。傳統的天線照射,經過拐角后,信號衰減十分嚴重,會造成地鐵隧道無法連續覆蓋。同時從地鐵運行的方向來說,天線安裝只能與列車運行的方向平行,由于列車有多節車廂,對于部分車廂內的用戶,信號需要經過多層穿透才能到達,信號衰減很大。而泄漏電纜可以靈活彎折,可以適應地鐵隧道中拐彎的要求。同時泄漏電纜的信號方向與車廂運行方向垂直,可以通過車廂玻璃穿透到達車廂內的用戶,不存在多層車廂的穿透損耗。而且信號方向與運動方向垂直,高速移動時的多普勒效應不明顯。 通常情況下

    對于正線、出入段、出入場線的隧道覆蓋,采用泄漏電纜進行覆蓋,可與商用系統共用泄露電纜。 
    站廳,站臺采用室內分布系統,吸頂天線覆蓋。
    對于車輛段、停車場、高架和地面覆蓋,可采用定向或全向天線進行覆蓋。

    地鐵行車段的線路隧道,一般情況下上下行隧道分離,即上行一條隧道,下行一條隧道,如下圖所示,隧道內的信號覆蓋采用泄露電纜,在大多數情況下,為了減少投資,采取與商用移動通訊系統共用泄露電纜的方式建設。

    受到傳輸損耗的影響,每個基站覆蓋的隧道距離是有限的,如果兩個相鄰地鐵站的距離小于基站可覆蓋的最大間距,則只主要在兩邊的地鐵站內架設基站(或RRU),即可完成站間隧道的覆蓋。如果相鄰兩個地鐵站的距離大于基站可覆蓋的最大間距,需要在隧道中間再假設一個或多個拉遠基站(或RRU),如下圖的基站3。

    車輛段是列車進廠維修的地方,當列車進入車輛段或者停車場的時候,一般車速很低,車內沒有乘客,無須對乘客進行監控,只需要監控車頭和駕駛室等地。車輛段一般空間較大,可能會有多列列車進場。
    如果車輛段或者停車場位于室內,在此場景下的覆蓋可以使用全向吸頂天線。

    如果車輛段或者停車場位于室外,比如地鐵的最末端或者地鐵出地面的路段,可以通過在泄漏電纜的末端將RRU的信號引出到高增益定向天線,這樣可以實現隧道和隧道口臨近區域的統一覆蓋,保證切換質量和效果。

    對于地鐵沿線高架路段的覆蓋,站點仍考慮選擇在站臺,采用定向天線延鐵軌方向覆蓋。

    支持可視化指揮調度:地鐵集團內部內通信和人員調度指揮業務,實現具體到每個服務小組和工作人員的多級調度數據進行無縫的流轉、實時采集現場工作數據,實現語音、圖像、消息、指令實時發布及傳送,實現部門間信息高效流轉。提供“一機三屏”,語音、視頻、GIS同時呈現,實現三種狀態的聯動作業。

    通信調度臺

    語音調度,包括強插、強插、會議、廣播、監聽等,還包括短信、傳真、應急預案等多媒體調度功能;

    視頻調度臺

    提供達16路視頻分屏管理,可控制任意一方(單兵、監控攝像頭、視頻手機等)回傳的音視頻信號,進行管理和分發等操作。 

    GIS調度臺

    支持對相關工作人員或終端進行的GPS定位、人員軌跡管理。

    提供各種類智能無線終端設備(包括CPE無線數傳終端、無線模塊、智能手機和PAD等),其中智能手機提供專業的集群對講功能(語音對講和視頻對講),以及安裝相應的行業應用軟件(包括警務通),可實現移動辦公和一線執法等應用。標準PCI-E無線模塊可以安裝在已有的行業終端,替代原有的GPRS等,實現數據的采集和傳輸。

    通過融合通信平臺,支持與PSTN/PBX/GSM/CDMA等各類通信網絡的互聯互通。


     

  • 方案特點
    收起↑

       專業集群功能,支持一呼百應和快速接入,接續時間小于300ms;專業調度臺,豐富的二次開發接口,支持行業定制化。

       無線寬帶,LTE技術提供100Mbps數據速率,支持高清視頻傳輸;低于100ms的信令時延,保障信號的可靠傳輸和安全。

       良好的通信品質,專用信道傳輸語音,語音清晰,接近有線電話,抗干擾強,適合復雜環境通信;支持350Km/h以上移動速度,移動性遠好于Wi-Fi,保障高速移動下的通信性能。

       ITU國際標準演進,自主研發產品,接口更開放,可為軌道交通量身定制;全球規模商用設備,滿足互聯互通需求。



(中國集群通信網 | 責任編輯:李俊勇)

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