大唐移动开启4G引擎,助推城市轨道交通快捷发展

相对于轨道交通建设的飞速发展,传统的无线车地通信技术仍存在诸多问题。在以往普遍采用TETRA WiFi的轨道交通车地通信业务承载网络中,WiFi网络主要负责列控承载和PIS等数据业务,而WiFi所用的2.4GHz是非牌照频段,符合发射功率限制等技术要求的各类无线电通信设备及工业、科学和医疗等非无线通信设备均可使用,这就使得采用WiFi的车地通信网络,极有可能由于临时个人AP的引入而导致网络干扰增加,成为影响轨道交通安全性的极大隐患。传统的无线车地通信技术带宽受限、频段开放、多普勒频偏以及切换频繁等诸多先天缺陷,衍生出业务少、专网安全性能无法保障、数据传输质量低、产品投资价格高等问题,已无法满足车地宽带通信的需求,城市轨道交通领域亟需一种适应于在高速移动状态下能保持良好通信、安全可靠的车地通信解决方案。

伴随我国城市化进程以及迈向国际化进程的速度加快,中国的铁路和轨道交通产业迎来辉煌的发展时期。如今“一带一路”的国家发展战略, 更带来基础设施互联互通的无限商机。

C114讯 随着4G网络商用范围的扩大,4G无线通信技术高宽带、广覆盖、低延时的优势得到普遍认可,以4G无线通信技术为代表的新一代信息技术的发展,为交通运输行业信息化建设提供了良好的机遇。2014年中国国际信息通信展上,不断探索4G TD-LTE技术创新应用的大唐移动,带来了覆盖轨道交通、航空、港口、航运等交通领域的系列无线通信解决方案。

随着经济发展以及城市化进程的加速,全国各地都在大力发展轨道交通以解决交通拥堵问题,轨道交通逐渐成为人们生活中息息相关的一部分。而城市轨道交通的安全运行和舒适体验,离不开专用的通信系统。

大唐移动凭借在通信行业深厚的技术积累以及多年对通信应用的理解和实践,提出基于TD-LTE技术的车地无线通信解决方案,充分发挥了LTE在高速移动状态下宽带传输、低时延等特性,不但可以承载PIS业务,为乘客实时提供新闻、广告、电视节目服务,还可以完成车厢、司机室实时的高清监控视频回传、或作为列车调度方面有效的通信传输手段,将引领轨道交通进入无线宽带通信的新时代。

普天技术紧紧抓住这一机遇,积极推进“互联网 交通”的铁路和轨道交通信息化发展,6月18日在福州举行的第十三届中国·海峡项目成果交易会上,普天展示的高铁无线通信解决方案,将信息通信技术与轨道交通发展紧密融合,不断创新,力图抢占“智慧交通”产业制高点,引领产业发展趋势,引导产业向有利于自身优势的方向发展,争做铁路和轨道交通通信未来的引领者。

4G激活智慧交通

专用无线通信作为城市轨道交通中的通信系统必不可少的部分,主要用以车地无线传输,行车指挥调度,日常工作交流,比如传输话音信息,发送与行车指挥相关的命令,获取沿线车站运转的监视信号等等。由于列车在隧道或者地面轨道上高速行进,车辆与监控调度中心之间只能通过无线方式进行通信,因此,安全可靠的无线通信技术显得极为重要。

大唐移动开启4G引擎,助推城市轨道交通快捷发展。大唐移动轨道交通车地无线通信系统基于TD-LTE技术,主设备由核心网、网管、基站(eNODE B,由BBU RRU构成)、车载终端TAU等组成。车地通信系统包括控制中心子系统、正线隧道区间子系统、车站子系统、车辆段/停车场子系统、车载子系统。应用场景包含车辆段/停车场、车站、正线隧道区间和列车车辆四个部分。

自主研发轨道交通系统促进产业升级

从上世纪90年代开始,经过大规模的交通运输基础设施建设,我国交通运输业取得巨大进步。在当前国内运输需求日益旺盛,市场规模不断扩大的形势下,除了要解决大城市局部的交通拥堵外,更要应对全国综合运输面临的多式联运技术支撑,网络化协作、运输安全保障、运输资源合理分配以及市场监管等问题。

传统方案弊端浮现

同时,为保证CBTC、紧急文本及列车状态等重要业务的可靠运行,解决方案可提供主、备双网的增强型总体架构方式,分别设置主备两套核心网、基站、车载TAU等主要设备,以提高系统的稳定性、可靠性。另外,从系统安全性出发,解决方案采用业务应用与传输网络间加入防火墙、传输空口加密、接入双向认证等多重安全技术,防止外来终端、信息的侵入,提高了整体网络的安全性。

在轨道交通系统应用领域,中国普天是国内最早从事研发和生产的企业。普天轨道交通TD-LTE无线覆盖方案,是由普天技术综合地铁业务特点与TD-LTE网络的技术特征及发展现状,面对车辆运行高速化、车载业务宽带化、视频监控实时化的趋势和挑战,创新研制的适用于地铁运维的车地通信解决方案。

对此,交通运输部《“十二五”综合交通运输体系规划》提出将加快智能交通建设、提高交通运输的信息化、智能化水平作为重点任务,2014年3月18日中央发布的《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》进一步明确指出发展智能交通,实现交通诱导、指挥控制、调度管理应急处理的智能化,作为推进智慧城市建设、促进基础设施智能化的重点建设方向之一。

当前,城市轨道交通的通信手段主要采用TETRA提供语音调度,WiFi负责列控承载和PIS等数据业务。然而,这种组网方式的弊端,随着近年来多起地铁事故的发生而浮出水面,这对以安全为第一要务的轨道交通行业来说,毫无疑问是不可接受的。

高带宽,提供安全可靠的车地通信方案

普天车地通信解决方案,契合了轨道交通通信的热点应用,采用基于4G TD-LTE制式承载宽带无线网络,满足乘客服务、视频监控和多媒体集群调度三大业务需求,为旅客信息系统、列车视频监控、集群调度、列控承载、数字列车等应用提供高带宽的传输通道,实现地铁运行沿线及驾驶室、车厢、站台、停车场的TD-LTE专网覆盖。该方案是一套完整的多业务系统,由乘客服务系统、视频监控系统、多媒体集群系统三部分组成。

通信网络在智慧交通系统中占有非常重要的地位,是保障系统正常、畅通、高效运行的基础,更是提升运行效率、服务质量的关键。。大唐移动面向交通领域的通信解决方案,充分发挥4G无线通信技术的先天优势,并附加丰富的业务内容,为智慧交通的发展提供了有力的支持。

WiFi有效覆盖距离一般只有200米左右,这使得地铁沿线需要部署大量密集的热点,不但成本高、故障频繁难维护,且抗干扰性能差(因为WiFi所用的2.4GHz是公用频段),很容易出现频点干扰,给地铁运营留下安全隐患。2012年深圳发生了多起因WiFi信号干扰逼停地铁列车的事件,给我们敲响了警钟。实际应用中还发现,WiFi不能支持高速移动通信,无法提供稳定的数据传输,比如视频监控和媒体播放存在严重的卡顿和马赛克。此外WiFi缺乏信息安全保障机制,容易发生信息泄露,甚至传输命令被篡改,从而引发安全事故。

大唐移动TD-LTE车地无线通信系统,采用我国自主知识产权的第四代移动通信技术,在实现车地通信方面具有明显的优势。

乘客服务系统,基于TD-LTE的大带宽、低时延、高速移动性能,能够承载政府公告、媒体资讯、广告、新闻和赛事直播、电视剧等实时更新的多媒体信息,改善旅客的乘车体验,紧急情况下,还是指挥乘客现场应对突发事件的有效工具。视频监控系统,利用车载摄像设备对驾驶室和车厢进行实时视频监控;遇到突发事件,可以为交通管理部门和公安部门提供第一首现场高清图像和视频信息,有助于迅速快速处理险情,保障市民的出行安全。多媒体集群系统,具备组呼、单呼等快速指挥调度能力,充分满足行车调度、维修调度、防灾调度等安全通信的要求,通过动态重组实现灵活的多级别分组调度指挥功能,保证图像信息的实时传输和高可靠性。在突发事件和重大事件时,可以真正做到听得见、看得到的现代化指挥调度。

无缝覆盖实现互联互通

同时在集群业务方面,单纯语音调度已远远不能满足行车调度、日常维修、防灾救护等安全通信的要求了,需要有更多的数据信息尤其是高清图像和视频信息来辅助判断和高效决策,提供可视化的指挥调度。而且,语音调度往往存在漏听、错听,也不能做到有效的管理改进,现在各行各业已经采用数据应用和电子工单逐步协同和补充,比如公共安全行业中的警务通。

TD-LTE技术作为我国自主知识产权的第四代移动通信技术标准,可实现下行峰值速率大于100Mbps,上行峰值速率大于50Mbps,满足轨道交通多种业务实时双向交互的需求,包括列车控制信息、语音调度、车载视频监控、高清播放视频传输等。同时,极小的切换时延、传输时延及严格的QoS机制,保证轨道交通优先级高的业务传输可靠性和传输质量;采用ICIC、定向切换等专用的车地通信无线资源管理算法,抗干扰、业务连续性好。

普天技术与东方通信联合开发的普天宽窄带融合专网通信系统,由ETRA移动集群、轨道交通调度系统以及多样化终端,包括为轨道交通定制的手持终端和车载电台等产品和解决方案组成,是目前全球唯一同时支持TETRA、PDT、模拟混合组网的集群通信系统解决方案,适用于轨道交通行业的专网指挥调度作业,满足轨道交通项目网络的安全性、保密性、高效性的需要。

随着应用环境的日趋复杂,交通领域中传统的有线传输方案一方面难以实现有效的全面覆盖,另一方面还需要投入较高的建设成本,因此,在智慧交通发展过程中,无线传输具有无可比拟的优势。

TETRA系统由于不支持宽带数据业务,不能满足轨道交通日益增长的安全和业务需求,城市轨道交通的通信方式需要新的技术方案。

TD-LTE车地无线通信系统采用网络层与业务层隔离、空口加密、双向接入认证、专用频段等关键技术,具有完备的网络安全机制,防止网络恶意侵入,保证车地通信信息安全;同时,核心网异地容灾、无线网双网互备,保证控车等业务安全可靠。

普天研制机务段无线网络及列车定位系统获得认同

以港口码头为例,因随时会发生装载、卸货操作,货物堆放高度、体积、占地面积也会经常发生动态变化的,这些都增加了网络布线难度;而在近海作业区,受海潮的影响,大面积的光铺设缆受到了限制;同时,港口码头占地广,人员复杂,保持畅通的通信环境才能有效地保障港口安全作业。综合以上因素考虑,组建专用无线通信网络更适合港口码头的实际情况,也更有利于增强网络的可控性,并减少建设成本。大唐移动TD-LTE港口码头无线宽带解决方案,就是通过在港口、码头的生产、管理区域内部署TD-LTE基站,从而实现对整个作业场地的信号全覆盖,满足快速完成调度、语音通信、视频监控等数据通讯业务需求。

LTE带来的技术变革

与传统的车地通信方案比较,TD-LTE车地无线通信系统一网承载多种车地通信业务,易于建设和维护、节省项目投资;同时可实现语音视频调度的联动,提高调度效率和准确性。

在铁路和城市轨道交通信号系统中,列车定位技术主要用以提供列车实时、精确的位置信息,辅助列车实现区间追踪运行和车站精确停车的功能,普天通过对机务段实施无线数据传输业务、机车高精度定位管理、机务段内多媒体集群指挥调度等部署,以此保障列车运行的安全、高效和行车指挥的便捷、有序。

同样,大唐移动基于LTE技术的机场无线宽带专网解决方案也是针对机场停机坪、候机大厅移动性、集群调度通信的需求而提出的。只有宽带无线网络的移动性的特质,才能够满足停机坪这种特殊场景的应用需求。

现在,LTE让移动通信行业的广泛商用,让轨道交通行业看到LTE相较于TETRA和WiFi,各方面性能都得到极大的提升,尤其是在容量方面实现了无线宽带,覆盖增强(支持100km的覆盖半径),时延降低,移动性提高(能支持500km/h高速),更加安全可靠和快捷通信,可以提供多样化的服务内容,以及更简易的操作和管理。

适用于多样化应用场景

普天研发的机务段无线网络及列车定位系统,采用TD-LTE制式4G网络和差分北斗/GPS定位技术,在机务段建设连续无缝覆盖的无线网络,实现机车高精度轨道定位。系统由LTE通信子系统、机车车载子系统、现场作业子系统、差分定位基准站子系统和地面综合应用子系统五部分组成,将采集的通信数据经高精度北斗/GPS定位,实现厘米级机车股道定位,语音、视频集群调度的可视化指挥调度,及检测数据的综合分析和管理等业务功能。

高速传输提供优质体验

LTE已经成为下一代移动通信的主流演进方向,成熟的产业链和不断优化改进的创新技术,也吸引了行业专网的广泛关注。比如在公共安全领域,采用了2 4的组网(国内为PDT LTE,美国采用P25 LTE);比如在智慧城市建设中,广泛采用LTE构建无线宽带和应急指挥网络;比如在UIC组织中,正在研究和制定从GSM-R向LTE演进的技术规范和路线图等等。

根据不同应用场景的特点,大唐移动可提供不同的车地无线通信解决方案。

普天列车定位系统,采用先进的北斗/GPS定位并结合差分校准技术,适用室外空旷、天空无遮挡区域,只需建设极少的基准站数便能够实现铁路沿线全程高精度定位,可扩展性强;此外,北斗定位是我国大力推广的定位技术,结合差分技术可实现精确定位偏高,该技术应用已得到业内的普遍认同。

对于民航、轨道交通这类面向普通民众的大众交通,他们对通信网络的需求除了支持管理调度业务外,还要满足乘客的娱乐体验需求,差异化的娱乐、通信服务,良好的客户体验是他们吸引高端用户,增加运营收入的有效途径。

同时,我国通信标准化协会制定了基于LTE技术的宽带集群标准B-TrunC和技术规范,融合了集群行业的专业特性要求和LTE的高品质通信能力,为行业专网的应用打下了标准基础。LTE系统采用先进的SDR平台技术,可以提供无线基站的主备、双链路保护、双网覆盖等多种网络容灾能力,全球有千万量级应用,更高的安全保障。

1.车辆段/停车场应用场景覆盖方案

大唐移动基于4G TD-LTE无线通信技术的轨道交通车地无线通信,在移动性和带宽方面具有先天优势:20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbitps与上行50Mbitps的峰值速率,在列车高速行驶中满足50ms的切换时延,完全满足数据及视频传输的业务时延需求。可以为乘客实时提供新闻、广告、电视节目等娱乐服务,充分满足乘客通信的需求,增添出行趣味,提高出行感受。

可以看到,采用TD-LTE技术实现对城市轨道交通的语音调度、数据传输、图像、视频监控和列控信号传输承载等应用,同时增加轨道特色功能,是未来轨道集群调度的发展趋势。因此,LTE是TETRA、WiFi城市轨道无线系统,以及大铁路GSM-R系统的演进方向,未来所有的轨道无线通信必将在LTE上进行技术融合。

在开阔空间,采用室内分布进行信号覆盖;在车辆基地与隧道接口处,采用定向天线向外覆盖,使得信号能够平滑切换;在车辆段、停车场附近机房部署BBU,其他设备根据实际情况设计部署位置。

以4G TD-LTE无线通信技术为平台的大唐移动数字化航空系统解决方案,在地空之间采用LTE无线通道进行数据的传输,在机上进行WiFi覆盖,提供802.11 a/b/g/n制式的机舱内高速无线接入服务。通过LTE网络和WiFi覆盖的相结合,乘客或机组可以通过无线宽带方便的访问机上信息娱乐系统提供的相关服务,还可实现乘客语音电话、短信、上网等服务的提供。

2.车站应用场景覆盖方案

稳定接入保证安全高效

采用室内分布系统解决方案,选择全向吸顶天线覆盖,天线间距可定为12-15m。由于车站已有公网室内分布系统,因此可与公网全向吸顶天线合一,采用异频合路器接入;主要设备包含BBU、RRU、功分器、耦合器及异频合路器。在机房部署BBU,其余设备室内空间固定部署。

智慧交通时代的交通运行与组织方式是将“人、物的运载与运输”和“信息的运载与运输”融为一体,在组织或控制交通系统时,利用计算机和其它设备部分替代交通主体——人,通过对系统数据综合分析完成部分预测、处理和决策,达到高度组织化的程度。由此可见,系统数据的安全、及时传递是这个过程中最基本和关键的一环,而实现系统数据的及时安全传递有赖于系统通信网络的安全性和稳定性。

3.正线隧道区间覆盖方案

大唐移动面向智慧交通领域的系列解决方案均是基于4G TD-LTE无线通信技术,4G TD-LTE无线通信技术是我国自主知识产权的技术,从原理上克服了其他技术的后门漏洞,同时结合多重安全机制:在核心网侧,采用IPSec加密;在接入网侧,采用接入双向鉴权、加密、完整性保护技术;EPC核心网络隐藏技术等,有力的保障了网络安全。

车站机房部署BBU,就近部署RRU;主、备网的射频信号通过多频合分路器,与其它系统的信号合路后一起连接到漏缆,RRU两端漏缆覆盖属同一小区;对于地下区间隧道较长、信号源无法覆盖隧道中央的情况,可选择光纤拉远方式增加RRU进行补盲。

此外,4G TD-LTE无线通信技术宽带传输和低时延的特点对保障各个交通领域信息的及时传递也起到了重要的支撑作用。例如:大唐移动轨道交通TD-LTE车地通信解决方案可通过车厢和隧道的摄像头部署,进行车厢、司机室和隧道的实时高清视频监控回传,实现相关部门与现场人员语音、视频、数据的双向可视化交互,辅助实现高效远程决策、实时调度和应急处置;通过大唐移动设计部署的TD-LTE专网,港口码头工作人员能够通过无线宽带网络,对整个码头的现场操作人员、装卸设备和集装箱拖运卡车等生产元素进行实时指令、调度、监控,合理调配人力和机械资源,提高作业效率,达到运作高效、生产安全的目的;大唐移动LTE数字化航空系统解决方案可以帮助民航总局与各大航空公司,完成每天24小时实时地与FOC系统、航行情报、气象系统等20个业务系统的数据传输与交换。

4.列车车辆TAU覆盖方案

以4G TD-LTE无线通信技术为代表的信息通信技术在交通运输业的创新应用,将交通信息化系统与公共交通数据库衔接,进而过渡到智能化的交通运输系统,有效提升了交通运输系统的通行效率、安全性能和服务水平。

每列车的车头及车尾分别安装一套TAU及天线设备,通过车载交换机与应用系统车载设备相连。两套TAU互为热备,提高CBTC系统信号的可靠性;根据业务的具体要求,在车头或车尾可以采取一套TAU设备承载所有业务,或选择采取两套不同的TAU设备分别承载不同优先级别的业务。

从全球来看,智慧交通的浪潮已经兴起。目前,工信部将“智慧交通”列为十大物联网示范工程之一,在国家政府的支持与推动下,国内智能交通的发展速度也在加快。由于智能交通直接涉及人们的出行安全和社会稳定,具有很强的社会需求,在当前政府积极参与交通建设的背景下,信息通信技术等在智能交通领域获得了难得的发展机遇和商业运行环境。市场也为大唐移动这样的老牌通信设备企业指出了新的发展方向,大唐移动基于自身的TD技术优势,不断探索交通运输行业的信息化需求和特征,充分将客户需求与先进的技术相结合,打造具有应用价值和市场前景的产品和解决方案! 图片 1

丰富的业务应用

在车站、区间线、停车场、车辆段等场景下,大唐移动TD-LTE车地无线通信系统可提供基于宽带多媒体的多种业务应用,满足不同的业务应用对于带宽的需求。

低时延的宽带语音集群通信,为列车调度及语音通信提供了可靠保障;同时,保证调度中心可以对列车运行状态进行实时监控、获取列车运行中的旅客流量等实时信息;通过车厢和隧道的摄像头部署,可以进行车厢、司机室和隧道的实时高清视频监控回传,实现相关部门与现场人员语音、视频、数据的双向可视化交互,辅助实现高效远程决策、实时调度和应急处置;确保列车运行信号系统数据安全、高效、可靠传输;为乘客实时提供新闻、广告、电视节目及紧急业务广播等。

伴随着国民经济的快速发展,中国城市轨道交通建设正在进入一个快速有序的发展阶段。2012 年以来,国家发改委密集批复25 个轨道交通建设规划,涉及18 个城市,总投资规模逾8,227 亿元,据预计,到2015年,全国城市规划交通总投入将达1.2 万亿元,建成地铁93 条,总里程达2700 公里,如此大规模轨道交通建设将会为中国信息化未来发展提供重大机遇和巨大的发展空间。

新兴的行业必然带来更加广阔的市场机会,而先进的技术和解决方案也为新兴行业的快速发展奠定了基础。大唐移动凭借TD-LTE车地无线通信解决方案,将轨道交通市场和客户的需求充分与先进的无线通信技术相结合,必将为助推城市轨道交通高速发展提供“无线”动力。 图片 2

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