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1、CBTC数据传输子系统目录6.1 简介 Introduction.26.1.1 平台方法 Platform Approach.26.1.2 系统组成 Configuration.46.1.3 初步无线覆盖设计 Preliminary Coverage Plan .66.2 系统结构 System Architecture.126.2.1 硬件架构 Hardware Architecture.126.2.2 硬件部件 Hardware Components .136.2.3 软件架构 Software Architecture.136.2.4 通信的鲁棒性 Communication Robus
2、tness .156.3 特点 Features.156.3.1 漫游 Roaming.166.3.2 路由 Routing .196.3.3 负载均衡 Load Sharing.196.3.4 安全支持 Safety Support .196.3.5 数据安全支持 Security Support .206.3.6 诊断支持 Diagnostic Support .206.4 系统认证和审核 .216.5 安装 .216.6 技术数据 Technical Data .216.1 简介 Introduction为本项目提供的连续式通信系统 WLAN（WiFi）需要为 TGMT ATC 系统和
3、PIS 乘客向导系统同时提供车地传输的服务。本章节将阐述用于本项目的 Railcom TC 系统的基本构成、软硬件配置及功能。 6.1.1 平台方法 Platform Approach Railcom TC 通信平台使得多个铁路应用能够通过标准互联协议（ IP）的寻址机制在分布式轨旁设备、中心设备和车载设备之间进行通信。 图 6-1 Railcom TC 通信平台Railcom TC 是一个功能强大的软件和硬件平台，能够支持各种应用以及并行使用不同的通信技术。它的研发目标使得“非铁路标准”的通信技术如各种 WLAN（WiFi）可以应用在地铁系统。而且如果可能，WLAN 技术还可应用在非 ISM
4、 频带。 要给多个应用提供必要的带宽，通常一个无线链接是不够的。 Railcom TC 能够利用多个无线链接的累积带宽。有效带宽通过无线信号的覆盖，以及集成无线信号的数量和类型得到了扩展。业主必须确保本工程其它专业不会使用该无线频带。 Railcom TC 是一个能够适应包括开放的干线运输以及隧道内高度自动化的地铁系统等恶劣通信环境的铁路通信产品。该产品通过特殊的高度冗余的系统拓扑结构，以及专门的漫游、路由、数据流智能算法来实现目标。这些算法为速度高达 160 公里/小时的列车提供了无缝宽带通信。为了满足在数据安全、延迟时间、传输模式、无缝性、可靠性和可用性方面的各种不同的通信需求，应用数据通
5、过一个非常灵活的平台软件进行处理。对 ATC 列控数据就使用了特殊优先级和带宽预留。 平台提供了完全透明的基于 IP 的通信，无需考虑具体采用的传输技术和应用对象的类型及数量。事实上，静态用户和移动用户可以就象使用普通的 IEEE 802.3 以太网交换机一样利用这个通信平台。应用本身不用考虑通信系统的内部系统结构以及其通信对象有可能是移动的物体，例如沿线运行的列车可以用一个 IP 地址随时定位到。 图 6-2 通信系统6.1.2 系统组成 Configuration为本项目配置的通信平台有以下特点： 符合 WLAN802.11b 标准（DSSS）的 WiFi 技术 基于冗余通道和无线的双向列
6、控数据通信； 有效带宽为 8Mbps 的 PIS 数据双向通信； 为将来应用提供额外 4 Mbps 有效带宽的可升级能力； 为 TGMT 数据设置了冗余、优先级以及带宽预留； 冗余的轨旁和车载结构； 所供无线系统同时支持 TGMT 的数据传输和 PIS 的数据传输。它以冗余方式占用两个没有重叠的 ISM 频段专供 TGMT 数据使用，而用另外其他频段用于 PIS 数据的传输，这样就避免了应用间的干扰问题。 该方案的优点在于高度集成化，这样应用之间就不存在干扰性问题了。 下图给出了系统网络设计原理图： 图 6-3 网络设计原理系统包括在集庆门大街站的骨干交换机和通信服务器，分别连接轨旁 Trai
7、nguard MT设备和轨旁 PIS 设备。机柜连接多重光纤环网，此环网连接轨旁所需接入点并建立与列车的无线连接。在每列车上，两个列车单元 (TU)链接轨旁 Trainguard 信号设备和 PIS 设备。6.1.2.1 工作原理 Working Principle Railcom TC 工作状态类似一个普通的路由器。 Trainguard 和 PIS 的应用通过以太网接口和 TCP/IP 协议发送和接受信息，这些应用本身无需知道列车正在运行。 列控信息和 PIS 等应用通过集庆门大街站的无线通信服务器与 DCS 通信系统接口。无线通信服务器通过内部动态数据库重新打包数据并增加相关路由信息。
8、无线通信服务器通过交换机向环网骨干网转发数据包。对 Trainguard 数据来讲，所有环网是冗余的。每个环网同轨旁一系列接入点(AP)接口。环网拓朴结构同简单星型结构相比具有易于管理和节约光纤的特点，同时提供高可用度。 接入点分布在轨旁，大约每两个 AP 相距 350 米。如果在某些区域隧道中有多股轨道，或在高架开放空间环境下，一个 AP 可覆盖双轨。 AP 使用定向天线，实际 AP 场强覆盖轨道的范围大约是两个 AP 之间距离的两倍。这样我们就提供了冗余双覆盖无线区域。这样设计的好处是如果轨旁的第二个 AP 出现故障并不会影响列车运行。每个接入点连接两对 YAGI 天线，每对天线各指向上行
9、或下行方向，用一对天线是为了信号分集。 接入点（AP）提供到车的无线链路。车上有头尾两个互为冗余的车载单元（TU） ，每个TU 包含两个无线网卡以增加带宽。车载单元（ TU）的两个无线网卡共用一对 YAGI 天线指向列车的相关方向。车载单元接收轨旁发送的数据重新打包，提供给相关车载实际应用（Trainguard MT 或车载 PIS） 。车-地数据传输与此类似，只是过程相反而已。 6.1.2.2 接口 Interface 轨旁 PIS 应用接口通过以太网 IEEE 802.3i/u/ab/z 标准(10Base-T，100Base-TX/FX ，或 1000Base-T/SX)连接，该连接是通
10、过铜质或光纤连接器实现的。 车载 PIS 应用接口通过以太网 Ethernet IEEE 802.3i/u 标准连接，该连接是通过无线单元的 SUB-D9 连接器实现的，使用 RJ45 标准。 PIS 可与任何一个列车单元（ TU）相连。列车单元（TU） ，AP 和通信服务器有防火墙功能。 PIS 接口基于标准 TCP/IP 和 UDP，Trainguard MT 信号接口使用 UDP。 6.1.3 初步无线覆盖设计 Preliminary Coverage Plan通过对正线上无线信号覆盖的初步设计计算得出初步结果如下表所示。最终的设计结果还会根据现场实际条件修改。在特定的地方可能会设置更多的接入点，以便在所有的轨道和隧道区间产生所需的信号强度， 另外还需在车辆段 /停车场转换轨和停车列检库、试车线以及培训设施等地方设置接入点。 下列数据和信号的覆盖相关，由于实际的覆盖是冗余的，使用不同的频率实现覆盖区域的分隔。 6.2 系统结构 System Architecture 6.2.1 硬件架构 Hardware Architecture通信系统由分布在轨旁和车载的部件组成。 图 6-4 通信系统的车载和轨旁部件在集庆门大街站设置一套冗余通信服务器，在那里提供应
