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高鐵站掛軌式巡檢機器人無縫漫游無線解決方案

POST TIME:2018-10-25 19:41 READ:

高鐵站掛軌式巡檢機器人的無縫漫游解決方案

高鐵線路的安全至關重要，以前采用的是人工巡檢，有很多弊端。
隨著科技的發展，目前高鐵全線掛軌式智能巡檢機器人上線，它是一種軌道式巡檢機器人,包括機器人本體、主控單元、能源模塊、用于檢測設備及周圍環境的檢測組件以及與遠程操控中心進行數據交換的無線通訊系統。


 

這個無線通訊系統是掛軌式機器人完成智能巡檢任務的關鍵所在。
目前高鐵全線掛軌式智能巡檢機器人的旁路無線基站和機載移動終端站的連接全部采用萬藍通信公司無線通信設備。
因為萬藍通信給出了可以實時無縫漫游傳輸的專項針對解決方案-多基站無感知無縫漫游解決方案，讓掛軌式智能巡檢機器人的無線傳輸網絡順暢無憂。

 

項目需求分析
   某高鐵站已建設一條軌道（下圖中細線），軌道上有一臺移動狀態的掛軌機器人，現要將掛軌機器人上的一路視頻及一路音頻實時傳輸到派出所內。因覆蓋環境相對復雜，整個環線存在凹型路線及橋洞，點對點拓撲結構無法實現全程無線覆蓋。為解決傳輸中地形造成的影響，采取萬藍通信的多基站無感知無縫漫游解決方案。

施工現場如圖：

方案特點：
  普通基站只能進行點對點（PtP）或點對多點(PtMP)的數據傳輸，而當覆蓋區域內存在多個覆蓋基站與多個接收前端的情況下，前端從一個基站到另一個基站漫游過程中，數據會斷開，甚至無線網絡會重新連接，這個過程通常在數十秒。并且，傳統的基站與接收前端并不會智能漫游，只有在信號完全斷開的情況下才會選擇另一個基站。這就意味著，有相當長的一段時間，基站與接收前端處于信號極差的邊緣區域。處于信號臨界時的數據傳輸其傳輸質量極其不穩定，這些現象包括卡頓和閃斷等等。使用無縫漫游基站則可以實現智能切換和漫游不丟包。


  
方案設計：
  • 旁路無線基站設計
使用扇區基站（120度水平波束），在現場關鍵拐點安裝，如下示意圖：

紅色為基站位置，朝向也如圖顯示，保證基站間有重疊覆蓋區域。共用5套基站。

  • 回傳鏈路設計
基站間要互連互通才能將掛軌機器人的數據實時傳給派出所，最佳的方式是將5個基站通過一條光纖，串接到一起，最終光纖接入到派出所內，但現場基礎建設已完畢，無法再架設光纖。
 
解決方法一，使用派出所附近的通信塔進行無線點對多點代替有線光纖。在通信塔上安裝一臺360度全向網橋，每個基站上放一臺網格接收，形成一對五數據收發。通信塔到派出所可以使用光纖或點對點網橋。如圖：

解決方法二，若無法使用通信鐵塔，可以采取無線點對點接力的方式，代替有線。將起始網橋安裝在派出所，基站1位置安裝兩臺網橋，及一臺交換機，其中一臺網橋接收派出所起始網橋，通過交換機另一臺網橋將之轉發給基站2位置上的接收網橋。基站2位置同樣也要有兩臺網橋及一臺交換機。以此類推，直到基站5位置，基站5只因為是末端，只需要一臺網橋接收基站4即可。


方案優勢：
        總體優勢：
        抗干擾性能好 所有漫游基站及掛軌機器人使用的前端設備，所有點對點及點對多點網橋，均使用擴頻5GHz（非標準5.8GHz）頻率，可選擇信道多，與常用WIFI頻率不會互相沖突影響。頻率列表詳見附錄。
       
傳輸帶寬大 漫游基站與掛軌機器人之間可以提供一條大于50Mbps的無線鏈路，能滿足多路視頻，話音，控制數據等多種業務應用。
 
漫游切換快 當掛軌機器從由一基站漫游至另一基站時，漫游的量級在毫秒級，處于不丟包，無感知的狀態。
 
安全性高 從安全的角度來看，此方案架設了一個內部專用WLAN，且使用非標準5.8G頻率，所有數據與外網物理隔離。
 
施工周期快 若光纖及供電到位，基站架設只需要安裝和簡單配置即可，基站天線使用廣角扇區，前端使用全向天線，天線校對簡單。
 
性價比高 對比同類無縫漫游且高帶寬數據雙向傳輸設備，成本極其低廉。
 
 
點對點，與點對多點的優劣對比：
通常我們采用光纖將所有漫游基站互連到一起，在某些環境比較特殊的現場，也可以采用無線代替光纖。
對于無線代替光纖，點對多點結構穩定性與靈活性大于點對點級聯，因為點對點級聯（10臺串連）的設備數量遠遠大于點對多點（1對5），當點對點級聯中某一級出現故障，以下的鏈路則也會隨之斷開，點對多點結構則不存在這個問題。
 
解決方式：
若擔心主干鏈路不穩定，可以雙機冷備，鏈路網橋價格更為低廉。每個網橋之下可以再安裝一臺網橋備用，當出現故障時，只要將主用的網橋POE網線接到冷備的網橋上即可。雙機冷備后，無論點對點還是點對多點拓撲，抗風險能力都得到了極大提升。

附錄1，頻率列表 （5G）

附錄2，設備用量及報價：（點對多點主干）

設備類型

型號

數量

單位

價格

漫游基站

AIRWLAN  M512

5

套

  

前端接收器

AIRWLAN  S510

1

套

  

全向發射基站

AIRWLAN  M515

1

套

  

定向接收網橋

AIRWLAN  M513

5

臺

  

總價

    

        萬藍通信公司的多基站無縫漫游解決方案可以實現高鐵站掛軌式巡檢機器人的智能切換和全線漫游不丟包。萬藍通信公司的無感知切換技術的切換時延小于10ms，能夠滿足絕大部分語音、視頻傳輸需求。


最后萬藍通信-小藍的BOSS大大說，大家點一個贊，他就給我加一個雞腿，大家就看著辦吧。。。

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