铁路货运场沿线车地无线通信无缝漫游传输方案

POST TIME:2019-07-09 10:39 READ:

铁路安全重要内容是对线路、桥梁、站场等进行监控,同时对铁路沿线临时施工、自然灾害(洪水、塌方等)等引起的紧急情况进行应急监控。 
随着经济发展,货运发展越来越迅速,特别是铁路货运越加繁忙。日前我司客户受邀为某车站货运场设计一套无线传输系统。
铁路系统部门众多、地点分散,现场环境复杂,建立无线宽带网络系统,不仅可以实现铁路各重点部位的远程无线联网,完成业务数据的实时传输与交互,而且可以实现对枢纽、桥梁、货场、道口、车站等重点区域现场进行实时监控,便于及时发现事故、危险、隐患,保障生产运输安全。

 
以铁路货运场机务段为例,要怎样实现车地传输呢?完全可以利用WLAN无线设备安装快捷、支持快速移动、无缝漫游传输等优势,建立铁路机务段车地无线传输系统,将极大地丰富和完善铁路机务段的安防管理。考虑到铁路线路复杂、监控距离长,布线困难,要实现完美的车地无线传输,建议采用北京万蓝通信公司AIRWLAN®5G无缝漫游无线传输解决方案
 
北京万蓝通信公司的解决方案是:在列车车顶安装AIRWLANS510系列车载漫游AP,沿途路面安装无线基站AIRWLAN M515,实时把列车数据通过无线传输链路传到沿途基站,最终用光纤把所有基站回传至监控中心。


我司按照客户提出的需求设计一套基于快速无线切换传输的无线视频传输方案,前期铁路沿线已经有铺设好光纤,在火车行驶过程当中适当位置架设无线基站且覆盖火车所要经过的路口前后端,基站同时接入现有已铺设好的内部光纤能够访问每一个路口的视频监控信号。火车上搭载一台无线漫游终端,该终端能够随着火车行驶过程中,通过和沿线搭建好的基站建立通讯链接,安装在司机驾驶室的监控主机找到火车前方路口的视频监控头图像。火车司机就能及时掌握前方路口的动态信息,提高行车安全。

       无线视频传输系统网络示意图:

 

        无线视频传输系统如图所示:

       1、2、3是三个路口,每个路口已经安装上高清摄像机,目前沿线已经铺设好光纤,火车在铁路上行驶过程中,从来去两个方向,火车上终端都能在接近三个路口几百米的地方和沿途的基站通讯。通过基站和内部网络的相互链接以此在车上的监控终端看到前端各个路口的监控视频。


无线视频传输系统优势:

1、 终端和基站快速握手

采用快速扫描机制,车载终端在工作过程中会根据信号不同自行按照预设的扫描加快或者降低扫描,当扫描到合适的信号以后,基站会快速和终端进行信号握手链接。

2、 切换不丢包

终端在沿途布设好的基站运行过程中,终端与上一级和下一级基站通讯过程中,通过预先设定好的信号阀值和无线扫描,终端自动判断与前后两级基站的通讯信号强度,当信号达到预定设定值时,上下两级基站自动协商决定与终端通讯。在切换过程中,保证数据不丢包。

3、 带宽数据高

由于采用了5.8G通讯信道,通讯距离远,具备更好的抗干扰能力强,完全能满足高清视频传输要求。

4、 安装管理简单

系统设置通过web界面完成,设置简单,通俗易懂,只需具备一定的网络基础技能即可实现对系统的应用和管理。


AIRWLAN®5G移动漫游无线传输方案原理


北京万蓝通信科技公司自主研发的多链路移动漫游技术,在移动过程中采用多条无线链路同时连接,支持多个基站间的高速无缝漫游,配合先进的漫游算法以及智能的切换机制,从而保证全程移动中音频和视频的正常传输,真正做到符合无缝漫游、切换不丢包、高稳定性的漫游理念。
 
切换原理图解

•        无感知漫游功能是针对需要快速移动无缝切换的应用场景开发的。能够满足无缝漫游移动的无线视频回传与其它数据业务的应用需求。
 
•        如上图,在线路中,一辆车在T0时刻行驶在AP1的覆盖范围内,此时该车将视频流通过AP1回传给监控中心。
 
•        在T0时刻到T1时刻间,该车逐渐行驶到了AP1与AP2的覆盖重叠区域。在此区域内,车载终端扫描到了AP2的SSID,并与其建立一条备份链路。此时AP1的信号暂时强于AP2的信号,所以车载终端与AP1的链路依然是主链路,视频流继续通过AP1回传给监控中心。
 
•        在T1时刻与T2时刻之间,该车逐渐远离AP1,AP1的信号逐渐变弱,而AP2的信号逐渐变强,当AP1的信号低于车载终端的切换阈值后,车载终端将会把主链路切换到与AP2的连接上,而与AP1的连接将会变为备份链路,直到T2时刻,由于信号离开了AP1的覆盖区域,车载终端会断开此链路。
 
传统的无线切换过程耗时过长,语音、视频业务对此很难容忍,快速移动的视频业务在几秒的时间里会丢失大量图像。无感知切换技术的切换时延小于50ms,能够满足绝大部分语音、视频传输需求。

无缝漫游传输技术优势

传统的WLAN技术采用基于竞争的信道接入方式,当BSS中存在较多的隐藏节点时,就会造成大量信道冲突,降低整个BSS的性能,导致用户体验变差。
快速漫游功能是针对需要快速移动无缝切换的应用场景开发的。广泛应用于移动视频传输,在移动过程中采用两条无线链路同时连接,支持多个基站间的高速无缝漫游,配合先进的漫游算法以及智能的切换机制,从而保证全程移动中音频和视频的正常传输,真正做到符合无缝漫游、切换不丢包、高稳定性的漫游理念。


无缝漫游传输是基于时分的可控接入技术,是北京万蓝拓通信技术有限公司自主研发的专有技术,能够明显有效的提高点对多点网络的上行吞吐率,使整网上行极限吞吐率接近理论吞吐率峰值。在实际应用部署中,可以提升个别“远、弱、差”客户端的性能,保证带宽分配公平,提高服务质量。

方案设计

设计说明:1公里铁路沿线安装2-3座AIRWLAN M515无线基站(每座基站相距400-500米,采用120度扇区定向天线或全向MIMO天线。)
列车上安装AIRWLAN S510漫游客户端,配合高增益全向MIMO天线,列车在移动过程中在以上2-3座无线基站之间无缝漫游切换。把行驶数据及视频图像通过无线的方式传输到沿途路面基站,最后通过光纤汇总到主控中心的服务器上。


无缝漫游传输系统设备清单
序号 设备名称 产品型号 主要特点与参数 单位 数量 单价(元) 合价(元)
1 千兆
5.8G无线通讯主基站
AIRWLAN M515 大功率无线漫游基站:5.8GHz,300M基站设备,主要特点是支持802.11a/n  2*2 MIMO,最高支持300Mbps速率,零漫游切换功能;开启负载均衡模式。(需要外接高增益天线) 3    
2 5.8G MIMO天线 AIRWLAN 5G19D 5.8GHz配套高增益扇区MIMO通信天线(含2根跳线) 3    
3 5.8G车载千兆无线客户端 AIRWLAN S510 车载漫游客户端,802.11a/n  2*2 MIMO,最高支持300Mbps速率,大功率射频输出,最大发射功率可达500mW,解决上下行链路不对称问题,高接收灵敏度,在AIRWLAN基站之间移动可无缝漫游切换(含12v直流供电模块) 3    
4 车载双极化全向天线 AIRWLAN 5158S10 车载双极化全向天线 MIMO 2*2,最高支持300Mbps速率,10dBi高增益,高接收灵敏度 3    
总计(含税)                                      
 



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