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1、CBTC数据传输子系统目录6.1 简介 Introduction26.1.1 平台方法 Platform Approach 26.1.2 系统组成 Configuration 36.1.3 初步无线覆盖设计 Preliminary Coverage Plan56.2 系统结构 System Architecture 66.2.1 硬件架构 Hardware Architecture 66.2.2 硬件部件 Hardware Components76.2.3 软件架构 Software Architecture86.2.4 通信的鲁棒性 Communication Robustness96.3
2、特点 Features106.3.1 漫游 Roaming106.3.2 路由 Routing136.3.3 负载均衡 Load Sharing136.3.4 安全支持 Safety Support136.3.5 数据安全支持 Security Support136.3.6 诊断支持 Diagnostic Support136.4 系统认证和审核146.5 安装 146.6 技术数据 Technical Data156.1 简介 Introduction为本项目提供的连续式通信系统WLAN (WiFi)需要为TGMTATC系统和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
3、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 ApproachRailcom 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RailcomTC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
4、 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
5、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。F1IP3IP2VIP2vIEIP9P5iiihiliVehidelApplicationvIPSX IP107 jEApplication图 6-2 通信系统Vehide2TOApplicationIP66.1.2 系统组成 Configuration为本项目配置的通信平台有以下特点
6、： 符合 WLAN802.11b 标准（DSSS）的 WiFi 技术 基于冗余通道和无线的双向列控数据通信； 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
7、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 Trainguard 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 PrincipleRailcom 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
8、数据库重新打包数据并增加相关路由信息。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
9、各指向上行或下行方向，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, lOOBase-TX/FX， 或1000Base-T/SX）连接，该连接是通过铜质或
10、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
11、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。小卫街接入点位置号Access PlaceNumber位賢Placementm距离Distancem信号姦耗Signal Loss dB信号交接Signal at HandoverdBmXiao Wie Jie72722017534791-65732049532090-64742076827389-63接入点位置号位置距离信号衰耗信号交接Access PlacePlacementDistanceSignal L
12、ossSignal at Handover孝陵卫NumbermmdBdBmXiao Ling Wei75752112035291-65762145533591-65112182036591-65接入点位置号位置距离信号衰耗信号交接Access PlacePlacementDistanceSignal LossSignal at Handover钟灵街NumbermmdBdBmZhong Ling Jie78782212030090-64792244132190-64BO2260015984-5B812290030090-64822304014083-57832327523588-62接入点位置
13、号位置距离信号衰耗信号交接Access PlacePlacementDistanceSignal LossSignal at Handover（五樑松）NumbermmdBdBm(Wu Ke Song)842357029590-64852389032090-64B62422533591-65B72457535091-65接入点位置号位置Access PlacePlacement马群NumbemMa Qun888824837892490590249599125282轨道终剤到车辆段 end of track I to depot9225301距离Distancem信号衰耗Signal Loss
14、dB信号交接Signal at Handover dBm26289-636877-515475-4932390-641966-406.2系统结构 System Architecture6.2.1 硬件架构 Hardware Architecture通信系统由分布在轨旁和车载的部件组成。一 ； j .三；亠 -JSwitchSwitchSenreiServer二i11:TC :!兀LpisL_UUfflLfl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，在那里提供应用的通信接入。与 TGMT 的接 口是冗余的以提高系统可用性，与 PIS 接口为单套。这些应用通过标准以太网互联协议 IP 连接到通信服务器。服务器与主干网络的连接包括交换机和光纤。 TGMT 的网络是冗余的，以满足严格的可
