TD-LTEに基づく軌道交通車両の多業務融合通信システム方案

需要の背景

都市軌道交通は安定的で効率的な公共交通手段として、ここ数年、全国の各都市で着実に建設を進めている。地下鉄に対する監視制御方式及び業務応用も絶えず新しくなっており、例えば列車自己制御システムCBTC（通信に基づく列車自動制御システム）、CCTV（ビデオ監視システム）、PIS（乗客情報システム）、列車無線スケジューリングなどのシステムはLTE無線通信システムを採用してデータの伝送と相互作用を実現している。しかし、地下鉄のトンネル空間が狭く、列車の走行速度が速いため、無線通信システムにとってマルチパス干渉、信号の急速なフェージングなどの極めて不利な条件に直面することがあり、そのため、地下鉄の劣悪な環境に対してカスタマイズ開発を行う必要があり、無線通信システムが地下鉄の実際の応用要求に合致するようにする。

ボット数通は軌道交通業界向けにカスタマイズされたTAU機関車設備で、CBTC（地下鉄列車制御）、CCTV（ビデオ監視）、PIS（乗客情報システム）の3大列車業務を独立して搭載することができる。LTE QoSメカニズムをサポートし、VRRP二重機熱備技術をサポートし、二重SIMカードバックアップとA/B網切り替えはデータ伝送の安全、信頼性を確保する。同時に、独自のカラム制御「ブラックボックス」機能は、CBTCデータの記憶を実現し、カラム制御データの警告と分析により有利な保障を提供した。

解決策

方案は中心機械室にコアネットワークを配置し、駅ホーム及びトンネル内に基地局を配置し、ホームはアンテナ、トンネル内に漏れケーブルを敷設してLTE信号カバーを行うように設計されている。LTE信号が列車運行の全区間を全方位的、死角のないカバーを保証する。列車の正常で安定した運行を最大限に保証した。

車載TAU端末は列車の先頭と後尾に1台ずつ配置され、2台のTAU間はVRRPプロトコルにより熱バックアップを実現する。正常な情況の下で2台の設備はすべて運行して、1台は主な設備で、1台は補助設備です。通常、データはマスターTAUを介してデータを転送し、車地通信を実現する。プライマリTAUで障害が発生したり、リンクが切断されたりすると、データはすぐにセカンダリTAUに転送され、データが中断されないことが保証されます。同時に、各TAUはデュアルSIMカード切り替えとA/B網切り替えにも対応している。LTEネットワークに障害が発生した場合、アクセスしたSIMカードを切り替えたり、アクセスネットワークを切り替えたりすることで、コントロールセンターと列車の通信を実現し、車の通信が途切れることがないことを保証することができます。

車載TAUは車載スイッチを通じて列車のLCDコントローラと車載カメラと接続され、LTEネットワークを通じてカメラが収集したデータをリアルタイムにアップロードし、制御センターが発行したマルチキャストデータを各車載大画面に受信する。PISとCCTV業務を実現する。

車載TAUはまた、列制御「ブラックボックス」機能をサポートし、CBTCデータをリアルタイムに記憶することができる。CBTCデータの正常な転送は列車の安全運行に非常に重要であるためだ。だからTAUはQoSメカニズムを採用して、車地通信中のCBTCデータ伝送の帯域幅保証を満たしている。同時に、CBTCデータ伝送の過程で、TAUはCBTCに関連するオリジナルパケットごとに記憶し、列車制御の「ブラックボックス」機能に相当する。列車制御に異常が発生した場合は、「ブラックボックス」内のデータで分析することができます。

システムネットワークトポロジ図

方案の特徴

1.1台の設備はCBTC、CCTV、PISの3つの業務を搭載している、

2.LTEネットワークを初めて使用してCBTCトラフィックを搬送する、

3.LTE 1.8 G周波数帯を用いてデータ伝送を行い、専用周波数帯、干渉が小さく、LTE-M標準に適合する、

4.PISマルチキャストサービスをサポートする、

5.VRRRPデュアルホットスペアをサポートする、

6.デュアルSIMカードバックアップとA/B網切り替えをサポートする、

7.CBTCデータ記憶機能をサポートします。

シナリオにおけるコアデバイスTAUの紹介

方案の核心設備はボット（BETTERLTE）社が自主開発した軌道交通業界向けに専門的にカスタマイズされたTAU機関車設備である。設備はCBTC（地下鉄列車制御）、CCTV（ビデオ監視）、PIS（乗客情報システム）の3つの列車業務を独立して搭載することができる。最先端のTD-LTE技術を通じて車地通信を実現し、最新のLTE-M標準を満たし、上り50 Mbps/下り100 Mbpsの高帯域幅要求をサポートする、地下鉄応用に対して開発されたユニキャスト、マルチキャスト及びLTEに基づくQoSメカニズム、拡張されたVRRP技術、デュアルSIMカードバックアップ、A/B網切り替えは応用の効率的、リアルタイム、安全、信頼性を確保した。同時に、独自のカラム制御「ブラックボックス」機能は、CBTCデータの記憶を実現し、カラム制御データの警告と分析により有利な保障を提供した。

TAU外観図

製品の特徴

専門的なハードウェア設計：地下鉄専用DC 110 V電源入力、通信インタフェースは航挿設計、専門耐震耐衝撃構造設計を採用し、軌道交通の厳しい作業環境を満たす。

専門的な機能設計：上りユニキャスト、下りマルチキャスト機能をサポートする、ルート転送をサポートし、アプリケーションセンターから業務端末への実アドレスアクセスを実現する、LTEに基づく多段QoSをサポートし、カラム制御業務の最高優先度を確保する。

高速無線伝送：製品は4 G TD-LTE国際標準に基づき、最大伝送速度はDL：100 Mbps、UL：50 Mbpsをサポートし、2アンテナMIMO技術をサポートし、下りMIMO伝送はTM 1/2/3/4/7/8モードをサポートし、上り伝送は1アンテナポート伝送モードをサポートする。

高い信頼性：ソフトウェアウォッチドッグとハードウェアウォッチドッグの二重保護を採用し、多段リンク検出メカニズムと故障自動回復メカニズムを提供し、VRRRPに基づくマスター切り替えとデュアルSIMカード切り替えを提供し、A/B網切り替えをサポートする。CBTCデータストアをサポートします。

高安全性：GRE、L 2 TP及びIPsecなどのVPN機能をサポートする。

メンテナンスが容易：OMC集中管理、ワンクリックリセットをサポートする、デバイスの構成不要、遠隔自動ソフトウェアのアップグレードをサポートでき、ハードウェアを交換する必要がなく、手動で端末を操作する必要がなく、新機能を追加することができる。

カスタム開発：業界要件に応じて開発機能をカスタマイズできます。