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华为 x 南昌轨道:南北游走,“长龙”4号线为英雄城“通经活络”

igoseo.net   2021年12月28日

  经过过去50多年的发展,我国正在从城轨大国迈向城轨强国,智慧城轨建设已经成为推动我国实现城轨高质量发展,迈向城轨强国的有力抓手。

  2021年12月26日,南昌地铁4号线进入开通初期运营阶段,由此,南昌已经开通4条地铁线路,总运营里程数达到128.45km。南昌地铁4号线作为南昌市第三条跨江线路,也是线网骨架的重要组成部分,更是迈向网络化运营,实现城市轨道交通数字化转型和xpj升级的重要一环。

  对于南昌地铁来说,4号线的开通初期运营,一方面与1,2,3号线形成整体轨道交通线网,跨越7大片区,进一步提升了城市交通的统筹规划,加速新区发展;另一方面也通过与“懂行人”华为的合作,并借助华为LTE-M解决方案,实现了与现有轨道交通无线通信系统的全面融合,为打造先进的智慧城市轨道交通,提供更便捷的出行新体验提供了有力支撑。

  传统车地无线通信技术亟待升级

  在轨道交通建设中,CBTC(基于通信的列车控制技术)扮演着极其重要的角色,它可以通过列车和地面设备持续通信,实时汇报列车位置,从而实现列车的自动运行控制,在保证安全的同时,提升运行效率,提高轨道交通出行体验。

  不过,过去的地铁CBTC系统主要由TETRA+WiFi网络来承载,其中TETRA主要提供语音调度,WiFi负责列控承载和PIS等数据业务,不仅存在大量的“烟囱式”车地无线通信系统,而且大多存在车地通信信号易受干扰,轨旁设备部署众多难以维护,高速移动中网络切换能力不足等问题。

  此前,南昌地铁1,2号线均采用TETRA+WiFi网络的模式,具体来说,这一模式主要存在以下三大挑战:

  1,传统车地通信技术以公用2.4G频段来承载车地综合通信系统CBTC业务,但国内主流的WiFi频段2.4G共约80MHz带宽,22MHz带宽的信道,完全不重叠信道为仅为3个,当AP密集分布时,很容易造成同AP相同信道之间的同频干扰,给地铁运营留下安全隐患。

  2,传统车地通信系统网络主要依靠AP设备,但AP设备网络覆盖范围在200米左右,一个站点往往需要10至20个网络设备才能完成网络覆盖,大量AP设备的部署也给后期维护增加了困难;同时,网络设备之间的网络切换的失败率也会随着设备数量的增加而上升。

  3,TETRA标准没有统一认证机构,很难实现跨线路通信的互联互通;而且数据能力传输能力差,不支持视频分发,宽带接入等,无法满足智慧地铁的发展需要。比如,传统车地通信网络系统只适用于低于90km/h的低速场景,在高速行驶状态下很容易出现视频卡顿等问题。

  LTE带来全新车地无线通信体验

  相比较TETRA窄带集群而言,LTE宽带集群有效避免了线路间无法互联互通,业务承载过于单一,无法满足移动办公需求等问题;而且,相比WiFi网络,LTE还有着完善的抗干扰技术,在抗干扰,稳定性,可靠性等方面均优于WiFi。凭借这些优势,LET正在成为地铁CBTC系统应用的重要趋势。

  如今,LTE-M技术已经在我国地铁运行信号系统建设中得到广泛应用,在保证地铁系统运营管理顺畅的同时,让人们出行信息的采集更加便捷。比如,在列车调度上,借助LTE-M的应用,控制中心可以掌握每一列地铁列车的运行状态;在公共管理方面,管理中心也可以实时掌握车厢和车站状况,既提高了轨道交通的安全性,也可以给人们带来了更加便利的出行体验。

  在南昌建设智慧城轨过程中,一方面要解决传统车地通信技术的遗留问题,另一方面则要借助LTE的应用,全面实现地铁4号线的技术升级。为此,南昌轨道交通集团选择携手交通行业数字化转型 “懂行人”华为,共同打造智慧城市轨道交通,为市民提供更便捷的出行新体验。

  通过与华为合作,南昌地铁4号线选择了华为LTE-M解决方案,该方案以大带宽,低时延,性能稳定的无线宽带集群通信系统为支撑,可以用一张网络承载南昌地铁4号线车地综合通信系统CBTC业务和宽带集群业务;同时,为实现更高可靠性,系统还采用了冗余设计架构,支持A/B双网覆盖,其中A网用于CBTC和宽带集群综合业务承载,B网独立承载CBTC业务,解决了一系列关键通信技术问题。

  据了解,华为LTE-M解决方案早在2013年就实现了在郑州地铁1号线的落地应用,这不仅是全球首个基于LTE技术的车地无线通信系统,也是全球第一条基于LTE-M解决方案的地铁线路。到目前为止,华为LTE-M解决方案已经在全国上百条轨道交通线路中得到应用。

  为智慧城轨建设夯实数字底座

  在华为LTE-M解决方案的支撑下,南昌地铁已经实现4号线LTE集群系统与1,2号线的Tetra系统,以及3号线的LTE集群系统的语音互联互通,不仅为4号线的运行提供了保障,也为接下来智慧城轨的创新发展奠定了基础。具体来说,基于华为LTE-M解决方案的应用,南昌地铁4号线在以下四个方面有了改进及提升。

  1,华为LTE-M解决方案通过采用1.8G专用无线频段,杜绝了南昌地铁4号线易受公用频段干扰的因素,保障了列车通信信号的稳定传输。

  2,华为LTE-M解决方案提供的LTE专网设备以远覆盖特点,将网络覆盖所需的设备降至一个站点1至3个,大大减轻了后期的维护压力,并通过先进的频切换技术,使网络切换成功率达到99.99%。

  3,华为LTE-M解决方案充分发挥了LTE在高度移动环境下保持网络稳定性的优势,最新的测试表明,华为LTE-M解决方案在列车350km/h的高速移动环境下,依然能够保障视频类业务的稳定运行。

  4,华为LTE-M解决方案中SFN技术在南昌地铁4号线高架线路段望城车辆段的落地,减少了用户在多个物理小区之间的切换次数,解决了物理小区之间交叠区域的干扰问题以及密集城区同频组网场景下控制信道和业务信道的干扰问题。

  目前,南昌地铁4号线已经进入开通初期运营阶段,轨道“长龙”正在为英雄城南昌“通经活络”,全面激活城市发展新活力。而华为LTE-M解决方案凭借抗干扰性强,易维护,高速移动强信号等独特优势,既实现了4号线的高效,安全,稳定运营,也为南昌轨道交通集团的数字化,xpj化转型构筑起一个坚实的数字底座。

  随着智慧城轨建设的持续开展,轨道交通车地通信正在全面步入LTE时代。顺应这一趋势,华为也将携手更多的“懂行人”,共同开展面向轨道交通行业的场景化解决方案创新,全面提速轨道交通行业的数字化转型步伐,为智慧城轨建设注入持续动能。

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