CBTC 数据传输子系统
目录
6.1简介 Introduction ................................................................................................................. 2
6.1.1平台方法 Platform Approach ................................................................................... 2 6.1.2系统组成 Configuration ........................................................................................... 3 6.1.3初步无线覆盖设计 Preliminary Coverage Plan ....................................................... 5 6.2系统结构 System Architecture ............................................................................................ 6
6.2.1硬件架构 Hardware Architecture ............................................................................. 6 6.2.2硬件部件 Hardware Components ............................................................................. 7 6.2.3软件架构 Software Architecture ............................................................................... 8 6.2.4通信的鲁棒性 Communication Robustness ............................................................. 9 6.3特点 Features ..................................................................................................................... 10
6.3.1漫游 Roaming ......................................................................................................... 10 6.3.2路由 Routing ........................................................................................................... 13 6.3.3负载均衡 Load Sharing .......................................................................................... 13 6.3.4安全支持 Safety Support ........................................................................................ 13 6.3.5数据安全支持 Security Support ............................................................................. 13 6.3.6诊断支持 Diagnostic Support ................................................................................. 13 6.4系统认证和审核 ................................................................................................................. 14 6.5安装 .................................................................................................................................... 14 6.6技术数据 Technical Data ................................................................................................... 15
6.1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 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 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 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。
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。