尺素?cái)y手華為L(zhǎng)TE,助力深圳地鐵駛?cè)?G快車道
近年來(lái),全國(guó)各大城市地鐵建設(shè)蓬勃發(fā)展。以深圳為例,預(yù)計(jì)明年全部通車的三期7/9/11號(hào)線土建工程基本完成,設(shè)備安裝正在如火如荼的進(jìn)行中,而六條延長(zhǎng)線及四期6/8/10號(hào)線的設(shè)計(jì)也已開始步入正軌。隨著可預(yù)見的地鐵客流量持續(xù)增多,原本就在地鐵業(yè)務(wù)中占據(jù)重要地位的車地?zé)o線傳輸子系統(tǒng)對(duì)新一代的解決方案要求日益迫切。車地?zé)o線傳輸子系統(tǒng)承載CBTC(Communication Based Train Control System-- 基于無(wú)線通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng))信號(hào)、車載視頻監(jiān)控、乘客信息下發(fā)、廣告視頻推送等對(duì)可靠性、穩(wěn)定性、帶寬等需求較高的業(yè)務(wù),是為地鐵保障安全運(yùn)營(yíng),提升緊急事件反應(yīng)速度而服務(wù)的重要子系統(tǒng)。
2015上半年,深圳尺素科技有限公司攜手華為eLTE城市軌道交通解決方案中標(biāo)深圳地鐵11號(hào)線乘客信息系統(tǒng)(Passenger Information System,簡(jiǎn)稱PIS)車地通信系統(tǒng),助力深圳地鐵部署更加安全、穩(wěn)定、可靠的車地?zé)o線寬帶傳輸。
深圳地鐵11號(hào)線從深圳中心區(qū)福田至松崗碧頭,全程18個(gè)站點(diǎn),長(zhǎng)度超過(guò)50Km,身兼機(jī)場(chǎng)快線和廣深城際軌道線路雙重任務(wù),***設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)到了120Km/h,是典型的“大站快車”線路。同時(shí),11號(hào)線地形環(huán)境復(fù)雜,涵蓋了高架、隧道、地面等多種場(chǎng)景,中間還穿過(guò)深圳寶安機(jī)場(chǎng),因此對(duì)于車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性、可靠性、抗干擾能力是極大的挑戰(zhàn)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間,深圳尺素科技有限公司多次協(xié)同華為與深圳地鐵共同進(jìn)行實(shí)地考察及各種平臺(tái)測(cè)試,歷時(shí)兩年有余。經(jīng)過(guò)多方論證,深圳地鐵最終確定采用LTE技術(shù)承載11號(hào)線PIS系統(tǒng)車地通信業(yè)務(wù),而作為個(gè)中翹楚的華為eLTE城市軌道交通解決方案獲得了客戶的青睞。
傳統(tǒng)的地鐵車地?zé)o線傳輸基本采用WLAN技術(shù)實(shí)現(xiàn),而WLAN在抗干擾、QoS(Quality of Service,服務(wù)質(zhì)量)控制及對(duì)高速移動(dòng)場(chǎng)景業(yè)務(wù)的支持等方面有著先天性缺陷。車地通信需要避免外部系統(tǒng)干擾導(dǎo)致的超大時(shí)延、持續(xù)丟包,同時(shí)需要抑制系統(tǒng)內(nèi)干擾。而列車在交匯、追蹤,維修檢修場(chǎng)景一個(gè)小區(qū)內(nèi)會(huì)有多個(gè)無(wú)線終端同時(shí)存在,造成多址接入干擾?,F(xiàn)行的WLAN解決方案所采用的2.4GHz頻段為開放的公共頻段,多重業(yè)務(wù)并行,同時(shí)運(yùn)營(yíng)商3G/4G網(wǎng)絡(luò)普及帶來(lái)的手機(jī)Wi-Fi熱點(diǎn)指數(shù)性增長(zhǎng),也使得WLAN網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境惡劣程度雪上加霜,給地鐵車輛安全、高效運(yùn)行帶來(lái)負(fù)面影響。
深圳地鐵11號(hào)線采用的華為eLTE城市軌道交通解決方案采用1800MHz專用頻段,有效抑制系統(tǒng)外干擾,ICIC(InterCellInterferenceCoordination,小區(qū)間干擾協(xié)調(diào))技術(shù)抑制同頻干擾,OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復(fù)用)/SC-FDMA(Single-carrier Frequency-Division Multiple Access,單載波分頻多工)免多址接入干擾,極大的提升了系統(tǒng)的可靠性。
深圳地鐵的新建線路,設(shè)計(jì)時(shí)速為80-120公里/小時(shí)不等,傳統(tǒng)的WLAN車地?zé)o線系統(tǒng)無(wú)法適應(yīng)地鐵高速化的趨勢(shì),在時(shí)速超過(guò)80公里/小時(shí)場(chǎng)景下丟包率急劇上升,超過(guò)100公里/小時(shí)則面臨業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn)。且受限于WLAN的覆蓋距離(2.4G AP典型覆蓋距離僅為200米左右,802.11ac采用5G頻段,覆蓋距離更小),深圳地鐵的既有線路軌旁AP數(shù)量眾多,發(fā)射功率大,極易產(chǎn)生相互干擾。同時(shí)設(shè)備過(guò)多客觀上造成切換頻率高,對(duì)業(yè)務(wù)影響很大。
深圳地鐵11號(hào)線采用的華為eLTE城市軌道交通解決方案運(yùn)用匹配軌道應(yīng)用場(chǎng)景的增強(qiáng)覆蓋技術(shù),典型覆蓋距離達(dá)到1.2公,使軌旁設(shè)備數(shù)量相比傳統(tǒng)方案大幅度減少;同時(shí),獨(dú)有AFC頻偏糾正技術(shù),支持350Km/h高速場(chǎng)景下的穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸;結(jié)合11號(hào)線實(shí)際場(chǎng)景,利用漏纜、天線、室分多種覆蓋方式,完成隧道、高架、車輛段等不同環(huán)境情況下的無(wú)縫覆蓋,并有效控制干擾。時(shí)速達(dá)到了120公里/小時(shí)的11號(hào)線共設(shè)有8節(jié)車廂,并且為了滿足地鐵安全運(yùn)行及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需要,每節(jié)車廂安裝了4個(gè)高清攝像頭,包括司機(jī)室在內(nèi)共有38路視頻需要上傳,對(duì)帶寬及穩(wěn)定性的要求極高。在列車高速運(yùn)動(dòng)的情況下,華為eLTE解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)列車車廂、駕駛室的視頻監(jiān)控圖像實(shí)時(shí)上傳新聞、信息等視頻業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)下發(fā)。
另外,在QoS控制方面,傳統(tǒng)的WLAN技術(shù)采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance帶有沖突避免的載波偵聽多路訪問(wèn))機(jī)制,類似總線搶占方式,只有4個(gè)隊(duì)列優(yōu)先級(jí),無(wú)帶寬保障機(jī)制,不能提供精細(xì)化QoS。在多業(yè)務(wù)并行的場(chǎng)景下,用戶、業(yè)務(wù)增加沖突加劇,系統(tǒng)吞吐量指數(shù)下降,極易造成擁堵。而eLTE采用基站集中分配時(shí)/頻資源保障業(yè)務(wù)質(zhì)量,用戶、業(yè)務(wù)增加對(duì)系統(tǒng)吞吐量影響很小,同時(shí)9級(jí)QCI (QoS Class Identifier,用于衡量特定的提供給SDF(服務(wù)數(shù)據(jù)流)的包轉(zhuǎn)發(fā)行為(如丟包率,包延遲預(yù)算)的標(biāo)度值),提供不同丟包、時(shí)延、帶寬保障,GBR (Guranteed Bit Rate,指承載要求的比特速率被網(wǎng)絡(luò)“***”恒定的分配,即使在網(wǎng)絡(luò)資源緊張的情況下,相應(yīng)的比特速率也能夠保持)滿足用戶的帶寬保障需求。
深圳地鐵11號(hào)線采用的華為eLTE城市軌道交通解決方案可以保障信號(hào)業(yè)務(wù)做到低時(shí)延(<100ms)、低丟包率(<1%)及帶寬保證(100kbps/每車),集群調(diào)度業(yè)務(wù)做到實(shí)時(shí)語(yǔ)音低時(shí)延(<150ms),對(duì)PIS、CCTV等實(shí)時(shí)視頻業(yè)務(wù)以較低的傳輸時(shí)延(<300ms)、低丟包率(<1%)確保視頻圖像清晰穩(wěn)定,同時(shí)可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)達(dá)到較低丟包率。
尺素科技協(xié)同華為多個(gè)部門就此項(xiàng)目共同組建了專業(yè)的交付團(tuán)隊(duì),在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)期間與客戶及設(shè)計(jì)院反復(fù)溝通,在環(huán)境、交通狀況惡劣的隧道及高架區(qū)間多次進(jìn)行實(shí)地工勘,不斷對(duì)安裝部署方案進(jìn)行優(yōu)化完善,為本次工程增添了一抹亮色。
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