在标准 WLAN系统中, TU一次只能与一个 AP相联系;而 RailCom TC的 TU在系统移动层的控制下,同时可以建立尽可能多的联系。一个AP可以同时与许多 TU相联系。
6.3.1.1快速漫游 Fast Roaming
快速漫游算法通过无线模块中的一个固件实施。在 WLAN标准中,漫游过程的计时参数已经被最小化以便产生一个 10ms左右的典型的漫游时间。在无线降级模式中,由于没有主动漫游,其漫游时间小于 100ms。
由于有了快速漫游技术,系统能应对车辆高速运行时的短 AP间隔(因而具有较高的信号覆盖率)。
快速漫游技术仅在系统无线降级模式中有效,在正常工作时,将采用如下两种技术中的一种以产生更好的漫游效果。
6.3.1.2主动漫游 Proactive Roaming
增强的自适应主动智能漫游算法用来,确保即使在车辆高速时和在典型漫游情况下也能实现无缝通信。
图6-7主动漫游的效果
图例:
实际蜂窝网络/无线局域网信号电平无主动漫游下的漫游信号主动漫游下的漫游信号系统在自适应的基础上调整应当主动启动漫游的地点。此外,系统共享所有列车单元之间的主动漫游所用到的知识,产生一个极短的自适应曲线。
一旦在运营中,“漫游”时间,或者说从一个接入点保持数据连接的时间将实际上为零。
图6-8主动漫游算法
在没有主动漫游的情况下,当车辆从右向左运行时,从一个接入点到另一个接入点,车辆 1 (1) 在(3) 处漫游 (4) 。当激活主动漫游时,由于沿着轨道的信号电平上的先行知识,车辆 2 (6)在(8) 处漫游到 (9)。
6.3.1.3协同漫游 Co-operative Roaming
在任何时候,两个 TU相互通信,交换各自所收到的数据,以便在漫游过程的情况下为应用提供无缝通信。
这是将漫游时间降低至实际为零的一种分集方法。
图6-9协同漫游
6.3.2路由 Routing
每个 TU或轨旁、中央设备有其固定的 IP地址,通过通信系统实现轨旁和列车之间的动态路由。
系统同时支持系统中的点播和组播传输。
6.3.3负载均衡 Load Sharing
系统通过并行信息通道自动实现负载均衡。
6.3.4安全支持 Safety Support
对于安全相关的列车自动防护系统( ATP),其应用本身就根据 CENELEC EN 50159-1标准开发的,并提供了系统内在的安全功能。这个标准定义了保证使基于通信的 ATP性能达到SIL4级水平的措施,包括接收数据的认证、完整性和刷新度等方面,从而确保了任何数据传输的破坏不会影响系统安全。
Railcom TC本身并不具备安全性。它是非安全系统(SIL0)。列控应用的安全性是列控系统通过专门的高层的基于TCP/IP的附加协议来实现的。通信平台根据EN50159-2标准从高可靠性、可用性、透明传输和数据安全方面支持任何安全应用。
6.3.5数据安全支持 Security Support
Railcom TC提供轨旁接入点和列车单元之间的数据安全。数据安全基于IPSec标准,为列控信息提供有256位加密位、私有数据通道格式和键码协商。这将有效防止任何非授权访问或对传输数据的攻击。
ATC数据加密采用了加密标准 AES-CBC-256(带 256位编码)。
6.3.6诊断支持 Diagnostic Support
Railcom TC支持轨旁和车载设备的诊断。项目中拟采用一套诊断系统,发布可靠的错误和条件方面的信息,并用SNMP或 XML进行追踪和监视。在这些信息基础之上,系统也管理降级模式,任何情况下只要具有可行性和合理性,就保障系统要求的可用性(通过逐步降级)。
系统将连续地诊断轨旁设备和车载设备,到其 LRU(最小更换单元)级别。相关的数据根据请求,以 SNMP标准格式通过主干网传给服务和诊断系统。
每个无线单元持续地监视信号质量(主要是信号水平和噪音水平)。在移动层就是根据这个信息进行漫游控制。
所有无源部件需要维护人员经常性地人工检查。然而,因为有大量的连续诊断,并不需要每日检查。下图给出了一个示例,展示 Railcom TC的诊断信息 VICOS S&D服务与诊断系统的整合情况。
图6-10 Vicos S&D 服务和诊断系统
6.4系统认证和审核
该系统已经历了不同的认证和审核阶段,大多数是在实验室中和从理论上进行,例如RAMS的计算。系统在德国汉诺威进行了现场试验,内容包括ATC列控和视频数据的并发传输。
在调试系统为某一特定地铁线路所用之前,Railcom TC系统其完整的配置组成已经经过了测试,测试是在真实的系统环境条件下进行的。验收和疲劳测试将在卖方测试中心完成。
6.5安装
服务器和主干网交换机最好是安装在集庆门大街站的设备室,并整合在一个19英寸的安装架中。安装细节也要结合TGMT的详细设计统一考虑。
AP的主干光纤和电源都安装在隧道内。
AP安装在隧洞壁上,相隔大约350米,高度最好在易于维护的水平。每个AP的天线一般安装在隧洞壁上,为保证无线电波直线可达,位置最好取在隧洞横截面时针10点钟或2点钟的指向上。在地面和高架线路天线和AP都安装在支架上。安装支架的典型高度为2米,必要时加1米高的避雷针。
在列车上, Railcom TC也是同样安装在象 TGMT一样的19英寸安装架上,分布在车组头尾驾驶室内。车头和车尾的设备单元连接用以太网双绞线。每个列车单元连接一对天线,天线一般集成在驾驶室上塑料前面板(典型材料是玻璃纤维加固的塑料)后面。
6.6技术数据 Technical Data
应用 列控 ATC和 PIS 传输模式 连续、无缝
无线标准 WLAN (WiFi) ,符合 IEEE 802.11b/g标准 调制方式 直序扩频技术
天线 轨旁至少 12dB YAGI, 车载至少 8 dB YAGI 信噪比 15 dB (ATC标称设计信噪比 ) RF覆盖 全线冗余 AP距离 典型值 350米(取决于线路拓扑、隧道构造)
带宽 为ATC预留2 x 50 kbps 双向带宽; PIS 8Mbps 双向带宽 服务器 交叉冗余服务器配置
交换机 二层或三层交换机(标准商用产品),冗余配置 接口 IEEE 802.3 以太网接口, ATC冗余
接口协议 ATC TCP/UDP冗余管理; PIS TCP/IP或 TCP/UDP IP寻址 每个车组和每个驾驶室分配唯一虚拟 IP地址 漫游方式 主动漫游、协同漫游和快速漫游 漫游时间 0 ms(实质上 );Roaming Time降级情况:典型值 20ms, 最大值 100ms(快速漫游 ) 0 ms (virtually)
最大列车速度 160公里/小时 安全 SIL0, SIL0,
数据安全 ATC IPSEC ESP (256位), CERT-鉴证 Security SHA-256 哈希码, 符合 EN 50159标准
加密 AES-CBC-256
鉴证 SRP键码交换系统
RF防御性措施 RF高覆盖率,重叠覆盖;频率分集、空间分集、数据分集和天线分集 传输时间 最大 500ms (非降级情况 ) 注册时间 最大 5s
传输可靠性 丢失 200-位 ATC报文帧的概率为 10E-6 可用性 冗余配置时大于 99.995% 优先级数量 ATC用 2,最大为8 带宽预留 ATC每个通道留 50kpbs 认证 CE 和 CERT 诊断 SNMP, XML
标准 EN 61000-6-2 (08/05), EN 61000-6-4 (10/01)1,
EN 50121-4 (2006)1, EN 61000-3-2 (02/05),