LTE车地无线系统介绍V7

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武汉智慧地铁科技有限公司 交流汇报材料
tcLTE(LTE)轨道交通解决方案
目录
1. 公司简介 2. tcLTE轨道交通解决方案 3. tcLTE系统产品 4. tcLTE产品在地铁中的应用与案例
公司简介
武汉智慧地铁科技有限公司由武汉地铁集团、烽火科技集团及上海自仪泰雷兹交通自动化系 统有限公司于2015年12月31日共同出资成立,注册资金为5,000万人民币。
tcLTE解决方案:无线覆盖
停车场、车辆段、试车线 – 天线
• 室外线路(如咽喉区)处于开阔环境,建议使用扇区天线进行覆盖,但不宜过密部署天线、以减少无 线信号的相互影响;
tcLTE解决方案:无线覆盖
车辆段、试车线 – 天线
车辆段
试车线
定向天线
• 车辆段室内(如检修库)利用建筑钢架结构,平行放置多幅定向天线 (或安装全向天线),覆盖库内区域; • 试车线建议用定向天线,沿线路方向背靠背覆盖,以完全覆盖整条试车线区域;
综合承载CBTC优点 • 建设施工简单,表面减少其他网络建设成本; 缺点 • 扩容复杂,未来考虑后续CCTV等信息增加,还需要
单独建设一张网络来承载PIS/CCTV信息。 • 调测问题:根据信号为王的原则,CBTC信号调测好
后,但PIS/CCTV后续调测,导致CBTC出错谁承担; • 维护安全事故定责不清楚,无法确定是信号还是
GPS • 高精度、覆盖范围广; • 对安装位置要求较为严格 1588v2 • 统一的业界标准; • 支持时间和频率同步;同步精度高; GPS+1588v2+北斗 • 通过GPS获取基准1pps的脉冲信号,并作为
时钟服务器的主参考时钟; • 基站通过支持IEEE1588V2协议的交换机获
取主参考时钟的同步信息,从而实现所有基 站之间的时间和频率同步
该产品已经成功运用武汉地铁6号线,并于2016年年 底开通运营,为武汉市政的建设添砖加瓦,为中国轨道交 通行业的发展做出贡献。
业务系统 CBTC业务
LTE核心网
SGi
S5
P-GW
LTE基站 车载终端
HSS S6a
S11 S-GW
MME
X2
Uu 车载台
Uu 车载台
LTE车地无线系统网络架构图
网络架构
• 根据链路预算结果,理想情况下,单小区覆盖可达1km,故站间距最大为2km。
tcLTE解决方案:无线覆盖
地面环境 (高架线路) – 天线/漏缆
• 利用顶棚钢架等结构安装天线; • 在具备条件的线路上可考虑使用漏缆覆盖; • 左、右线通常比较靠近、无空间阻挡,合用一套A/B网基站覆盖; • 根据链路预算结果,理想情况下,小区直线覆盖半径可达1.5km,站间距可达3km。
tcLTE解决方案:专业划分
LTE技术安全性特点
空口安全性 • 采用世界公认的Millenage
算法鉴权 • 算法协商,密钥更新或推衍 • 128位密钥加密 • 双向认证 • 信令完整 • QOS划分 数据安全性 • 链路加密 频率安全性 • 1.8GHz频率需要无委审批,
抗干扰能力强
•传输速率对接
同站台不同线路换乘
频率规划 提前统一频率规划,通过配置不同LTE频率组合,尽量确保每条线路有一个异频频率能使用;
基站资源共享 针对同站台共线路路段,基站内物理资源共享;
线路1
小区1
Hale Waihona Puke Baidu
小区3
小区3内,线路1和 线路2资源共享
小区4
线路1
线路2
小区2
小区5
线路2
tcLTE解决方案:频率资源规划
LTE-M建议使用频段
• 在原武汉市轨道交通有限公司的基础上,武汉地铁集 团有限公司成立,经政府授权负责武汉轨道交通的建 设、运营、管理和融资
公司愿景
创领中国第一的智慧地铁品牌 精耕细作车地无线通信领域,为业主
创造无限的应用场景 打造“智慧地铁生活平台”和“智慧
地铁综合运营维护平台” 构筑“大信息、大集成、大服务”的
业务应用系统
LTE基站
基站子系统
列车子系统
网络架构
(3)接入层主要有LTE无线基站。基站采用模块化组装,可 提供一体化基站或分布式基站,能为轨道交通的正线,试车 线,车段场,培训中心各种场所提供不同的覆盖解决方案。 (4)终端层主要是列车子系统:司机室与车尾的车载无线 系统为列车的通信提供冗余备份,为列车安全行驶保驾护航。
股东介绍
传承 创新 专业 专注
• 国内领先的系统集成服务提供商、应用软件供应商, 拥有计算机信息系统集成一级资质证书、涉及国家秘 密的计算机系统甲级资质
• 主要业务领域有通信网络系统、计算机信息系统、应 用系统开发与集成等
• 提供全球最先进、安全、成熟的SelTrac® CBTC信号 系统,TSTram®现代有轨电车管理控制系统,以及市 域铁路等其他轨道交通信号系统解决方案
A/B双层组网
GPS+S1588V2时钟同步
业务带宽需求
tcLTE解决方案:业务带宽需求
序号 业务名称 1 列控信息业务
业务特点
需求 级别
优先级 数据方向
实时数据,传输时 延小于100ms
必要
极高
地↔车
常规状态下带宽需求
特殊(故障)状态下带宽需求
上下行各300Kbps/列车,合计 600kbps/列车
LTE技术具备快速和无损切换 • 典型切换时间 < 100ms • 支持数据前传,切换过程中不丢包
实测数据
越区切换成功率 单天线 双天线
切换次数/成功次数 1706/1706 1926/1926
成功率 100% 100%
越区切换时延(ms)
min
avg
max
单天线
28
37
49
双天线
28
37
64
tcLTE解决方案:时钟同步
战略格局
目录
1. 公司简介 2. tcLTE轨道交通解决方案 3. tcLTE系统产品 4. tcLTE产品在地铁中的应用与案例
网络架构
tcLTE车地无线系统网络架构
武汉智慧地铁科技有限公司采用第四代移动通信技术 研发而成LTE车地无线系统,为城市轨道交通通信提供一体 化的解决方案。
方案具有带宽大,层次清晰,网元简单,结构扁平,维 护便利等特点。
tcLTE分布式基站
BBU: FH-BBU6164
S1接口 IR接口
级联 尺寸 满配重量 供电方式 典型功耗/最大功耗 最大激活用户
RRU: FH-RRUE1800-II
频段 信号带宽 通道数 Ir 速率 尺寸、重量
供电/功耗 安装
GE(光口,电口) 2个*10G*3
最大支持4级级联(2paths)
PIS/CCTV导致的故障; • 一次申请20MHZ频率较困难,使用频率费用高; • 网络复杂,接口多。
LTE用于承载CBTC信号,WLAN用来承载PIS/CCTV
tcLTE解决方案:可靠的移动性
核心网
源基站
目标基站
终端
终端(UE) 从源基站切换到 目标基站时,丢失数据包3
源基站将未成功传输的数据 包,前传至目标基站,重新 传给终端,并保证按序传输
tcLTE车地无线系统网络架构
LTE车地无线系统网络架构主要由应用层,核心层,接入层 和终端层四层构成。其中: (1)业务层由网管,CBTC等业务应用系统构成。由于采用 ISO分层架构协议,为轨道交通扩展业务(如未来需要承载 的PIS/CCTV等业务)预留接口。 (2)核心层主要包括MME,SGW等构成的EPC核心网。 采用国际标准接口,可以灵活组网,为系统提供可扩展性, 也为系统互联互通奠定基础。
tcLTE解决方案:无线覆盖
车载设备部署
车载天线
• 双天线分集接收 • 布置间隔建议>1.3m • 前后、左右方向分别保持一定隔离,
适用侧方漏缆覆盖和前后向天线覆盖
车载接入终端
• 车头、车尾分别工作在不同频带 • 射频带外干扰主要由射频滤波器滤除 • 邻道干扰主要由基带数字滤波器滤除
tcLTE解决方案:无线覆盖
2U/19英寸(88×450×320mm) 12kg
重要

车→地(上行)
每列车4路高清(720P)图像 每列车14路高清(720P)图像同
轮询,4Mbps/路,总计
时播放,4Mbps/路,总计
16Mbps
56Mbps
地→车(下行) 每列车0.5Mbps
每列车0.5Mbps
地→车(下行) 车→地(上行)
每列车1路高清(1080P)图像 每列车1路高清(1080P)图像
单独承载与综合承载差异
单独承载CBTC信号优点 • 维护界面清晰,不会因为以后PIS/CCTV业务
增长导致系统瘫痪而发生停车或安全事故; • 频率需求的带宽少,频率使用费少,频率规划简
单; • 结构简单,与系统接口少,只与信号进行接口,
不需要与PIS/CCTV等系统接口; • 扩容简单-承载自动驾驶、维护等信息。 缺点 • 建设施工复杂,表面为增加建设成本。
1785
5MHz 10MHz 15MHz
1.4M 1.4M 1.4M
3M
3M
5M
3M
3M
5M
3M 5M
3M 5M
频率
1805
(MHz)
3M
3M
5M
tcLTE解决方案:与相邻频段干扰分析
• 1710-1735MHz/1805-1830MHz : 中国移动DCS1800系统 • 1735-1755MHz/1830-1850MHz : 中国联通DCS1800系统 • 1755-1765MHz/1850-1860MHz : 中国联通FDD LTE系统 • 1765-1780MHz/1860-1875MHz : 中国电信FDD LTE系统
正线
车段场
试车线
AB网冗余
业务层面对接 核心网冗余 双网传输冗余
双网空口冗余 车载终端冗余
技术特点
LTE车地无线系统具有如下特性: (1)速率大于100Mbps ; (2)延时小于100ms; (3)支持9种QOS等级保证,便于承载不同业务 (4)采用OFDM技术,抗干扰能力强 (5)采用A/B双层组网,网络安全可靠 (6)支持GPS+1588V2+北斗,可靠精确时钟 (7)设备稳定性99.999%,集成度高,安装简易 (8)安全防护等级IP-65 (9)采用标准架构,扩展性强,维护便利
致停车事故时有发生
目录
1. 公司简介 2. tcLTE轨道交通解决方案 3. tcLTE系统产品 4. tcLTE产品在地铁中的应用与案例
tcLTE轨道交通设备
定制化核心网设备
通用刀片式服务器,易维护,易布放,成熟稳定; 高可靠HA系统,双机热备,无缝倒换;
Mini EPC
最大eNodeB连接数:1200/2000 最大支持用户数:10000/1000000 最大数据吞吐率:2Gbps 最大功耗:小于500W 尺寸:2U ,733 × 483 × 88mm 电源冗余:热插拔,双路220V AC供电
8.5Mbps
8.5Mbps
每列车2路受电弓标清监控, 每列车2路受电弓标清监控,
1Mbps/路,1Mbps数据传输,1Mbps/路,1Mbps数据传输,
总计3Mbps
总计3Mbps
安全业务需求,由安全系统提供;宽带数据业务需求,则由宽带系统提供。
带宽速率
tcLTE解决方案:不同带宽下的速率
工作带宽
• 建议全线设置两处1588v2时钟源(主、备冗余) • 在LTE骨干环网拓扑中的节点位置保持间隔
tcLTE解决方案:无线覆盖
地下环境 (隧道) – 漏缆
漏缆安装高度:距离轨面约 3.8~4.2m, 高于车顶天线
• 针对CBTC业务,地下区间采用漏缆覆盖方式。左、右线分别部署基站,每处站址部署一对A、B网基站,经 合路和功分后,连接单条漏缆向两侧覆盖
每基站2Mbps(上下行各 1Mbps),考虑3辆车在同一基站 内带宽需求2Mbps
2 车载视频监控业务
实时数据,传输时 延小于50ms
重要

3 乘客信息业务 4 移动电视业务
实时数据,传输时 延小于50ms
重要

实时数据,传输时 延小于50ms
重要

5 列车状态监控业务
实时数据,传输时 延小于100ms
• 端口对接
• 软件对接
LTE-M标准出台 LTE承载CBTC是方向
信号与LTE车地无线系 统在一个包中招标
列车信号系统特点
重要性 • 行车指挥及运行控制重要系
统 • 运营安全与效率,乘客与列
车安全重要保障系统 发展趋势 • ATO/ATS等自动控制系统代
表未来发展方向 目前现状 • 采用2.4G传输出现干扰,导
下行峰值速率 上行峰值速率
下行边缘速率
上行边缘速率
3MHz 5MHz
6Mbps 10Mbps
3Mbps 5Mbps
1Mbps 2~3Mbps
1Mbps 1~2Mbps
10MHz
20Mbps
10Mbps
3~5Mbps
2~4Mbps
15MHz
30Mbps
15Mbps
5~7Mbps
4~6Mbps
*单天线速率,子帧配置1
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