下一代信号承载方案，构建城市轨道交通新“大脑”

随着城市经济、社会的快速发展，以及城市化进程的不断推进，城市地面交通拥堵、资源浪费、环境污染和安全隐患等问题日益突出。而以地铁为代表的城市轨道交通，以其运量大、速度快、安全高、时间准和环保佳等众多不可比拟的优势，成为当前最理想的城市出行方式。城市轨道交通的诸多优势离不开强大的现代通信技术，信号系统作为城市轨道交通调度指挥和安全控制的重要组成部分，是名副其实的“大脑”和“神经中枢”。

20世纪90年代应运而生的基于通信的列车自动控制系统（Communication-Based Train Control，CBTC），具有高安全性、可靠性和稳定性的特点。其利用现代无线通信技术，实现了列车运行的移动闭塞，以及对列车速度、停站时间和区间运行时间的精确控制，进一步缩小了发车间隔，提高了运力和服务质量。

数据传输系统（Data Communications System，DCS）作为CBTC制式下重要的信号子系统之一，提供了CBTC系统内各子系统间以及控制中心、车辆段、停车场、沿线车站和车地设备间的双向、可靠和安全的数据交换，是CBTC系统中的传输神经。

DCS系统主要由车地无线通信网络和轨旁有线承载网络组成。其中，无线双向车地通信可以称为是DCS系统的支柱，一旦发生无线故障，控制中心调度与控制信息中断，会直接影响CBTC系统的控制，导致列车运营晚点，降低运输效率。

那么当前，传统DCS系统面临着怎样的困境？随着LTE技术在轨道交通领域的深入应用，传统DCS系统又将迎来哪些挑战？如何才能找到完美的解决方案以满足客户的需求？

传统DCS系统面临重重挑战

公共频段易受干扰，设备众多维护难

在过去相当长的一段时间里，基于“Wi-Fi+工业交换机”的架构是DCS的主流解决方案。然而，CBTC车地通信使用公共频段容易受外界干扰的弊端逐步呈现。智能手机上网、公众Wi-Fi热点、蓝牙和微波信号等均会对其造成干扰，导致网络不稳定，甚至出现列车被逼停事件，对城轨交通的运营安全构成了严重威胁；不仅如此，Wi-Fi网络还存在覆盖距离短、切换频繁等问题，影响关键业务的稳定性，而且其网络设备数量较多也使维护变得更加复杂；此外，Wi-Fi网络性能不足，无法进行实时监控，故障诊断也缺乏精准定位能力，这些都使得运营安全缺乏保障。

传统工业交换机难以匹配新需求

基于二层交换技术的传统工业交换机凭借其良好的环境适应性、性能稳定和容易维护等优势，在相当长的一段时间内是DCS有线承载网络的首选。但是，伴随着地铁信号系统内部新需求的出现，工业交换机已经难以匹配。

首先，随着LTE在轨道交通的深入应用，需要解决的首要问题就是LTE的时间同步。LTE技术对时钟频率和相位同步要求精度极高，传统的时钟同步解决方案需要在每个基站拉出一个GPS天线，每个GPS天线负责所连接基站的时间同步，但在施工过程中往往会发现部分站点无通道拉出GPS天线，即使有通道拉出天线，也会因为铺设距离超过100米而造成信号急速衰减（GPS天线采用同轴电缆传输时钟信号），且对施工工艺要求非常高。

其次，LTE技术要求有线承载网络支持IEEE1588V2协议。线路间互联互通要求DCS有线网络具备强大的三层路由性能，并支持公开的、标准的三层对接协议；而传统工业交换机的二层交换技术在组网时存在广播风暴风险，且二层交换技术的网络管理能力还停留在多年以前，无法满足以太网络精细化管理的需求。

LTE+NE，华为下一代城轨信号承载解决方案

通过深入研究地铁行业的发展趋势和未来需求，华为提出了基于LTE和NE工业路由器的下一代城轨信号承载解决方案，完美匹配了地铁信号系统的承载要求，引领DCS进入了新的时代。

• LTE专用频段抗干扰，能确保CBTC业务安全可靠；支持快速无损切换和快速无缝切换，可满足地铁提速下对网络可靠性的需求。
• LTE单基站覆盖距离达1.2公里，可实现站间零设备，极大地减轻了设备维护工作量，降低运维成本80%以上。
• 华为创造性推出的ATOM GPS将GPS时钟信号转换成1588V2光信号，通过光纤连接GPS天线和机房设备，使GPS天线部署不再受到距离的限制，简化了工程部署难度。
• 基于NE的DCS有线承载网支持全功能1588V2时钟协议，网络可同时跟踪多路时钟源；在单主时钟源发生故障的情况下，可快速与备用时钟源同步，让时钟同步不再成为问题。
• NE工业路由器支持标准化的二层组网，可以满足50ms故障保护要求，兼容传统组网方式；支持IP MPLS技术，三层路由交换功能强大，可满足互联互通场景下的各种路由策略需求；MPLS VPN可提供业界最安全、可靠的多业务隔离技术，支持多种保护倒换技术，使网络故障倒换时间基本不再受节点数影响。
• 华为基于硬件的BFD检测最快可支持3.3ms故障检测，可快速感知网络故障；支持IP FPM技术，极大地提高了网络性能检测的精度；支持免仪器/仪表测试网络吞吐量、时延、抖动和丢包等性能；uTraffic工具可监控整网性能，精准定位网络故障，还可生成多维度运维报表，减少维护工作量并实现故障快速定位。

华为下一代城轨信号承载解决方案以先进的LTE无线网络和全IP有线网络满足了城轨速度持续提升的需求，提高了网络抗干扰能力并简化了维护，确保了城轨信号系统的稳定可靠。面向未来的数字化时代，华为致力于通过技术创新为轨道交通行业提供安全、可靠和先进的解决方案，并坚持以客户为中心，构建更美好的全联接轨道。