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鐵路貨運場沿線車地無線通信無縫漫游傳輸方案

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

鐵路安全重要內容是對線路、橋梁、站場等進行監控，同時對鐵路沿線臨時施工、自然災害（洪水、塌方等）等引起的緊急情況進行應急監控。 
隨著經濟發展，貨運發展越來越迅速，特別是鐵路貨運越加繁忙。日前我司客戶受邀為某車站貨運場設計一套無線傳輸系統。
鐵路系統部門眾多、地點分散，現場環境復雜，建立無線寬帶網絡系統，不僅可以實現鐵路各重點部位的遠程無線聯網，完成業務數據的實時傳輸與交互，而且可以實現對樞紐、橋梁、貨場、道口、車站等重點區域現場進行實時監控，便于及時發現事故、危險、隱患，保障生產運輸安全。

 
以鐵路貨運場機務段為例，要怎樣實現車地傳輸呢？完全可以利用WLAN無線設備安裝快捷、支持快速移動、無縫漫游傳輸等優勢，建立鐵路機務段車地無線傳輸系統，將極大地豐富和完善鐵路機務段的安防管理。考慮到鐵路線路復雜、監控距離長，布線困難，要實現完美的車地無線傳輸，建議采用北京萬藍通信公司AIRWLAN®5G無縫漫游無線傳輸解決。
 
北京萬藍通信公司的解決方案是：在列車車頂安裝AIRWLANS510系列車載漫游AP，沿途路面安裝無線基站AIRWLAN M515，實時把列車數據通過無線傳輸鏈路傳到沿途基站，最終用光纖把所有基站回傳至監控中心。

我司按照客戶提出的需求設計一套基于快速無線切換傳輸的無線視頻傳輸方案，前期鐵路沿線已經有鋪設好光纖，在火車行駛過程當中適當位置架設無線基站且覆蓋火車所要經過的路口前后端，基站同時接入現有已鋪設好的內部光纖能夠訪問每一個路口的視頻監控信號。火車上搭載一臺無線漫游終端，該終端能夠隨著火車行駛過程中，通過和沿線搭建好的基站建立通訊鏈接，安裝在司機駕駛室的監控主機找到火車前方路口的視頻監控頭圖像。火車司機就能及時掌握前方路口的動態信息，提高行車安全。

       無線視頻傳輸系統網絡示意圖：

 

        無線視頻傳輸系統如圖所示：

       1、2、3是三個路口，每個路口已經安裝上高清攝像機，目前沿線已經鋪設好光纖，火車在鐵路上行駛過程中，從來去兩個方向，火車上終端都能在接近三個路口幾百米的地方和沿途的基站通訊。通過基站和內部網絡的相互鏈接以此在車上的監控終端看到前端各個路口的監控視頻。


無線視頻傳輸系統優勢：

1、 終端和基站快速握手

采用快速掃描機制，車載終端在工作過程中會根據信號不同自行按照預設的掃描加快或者降低掃描，當掃描到合適的信號以后，基站會快速和終端進行信號握手鏈接。

2、 切換不丟包

終端在沿途布設好的基站運行過程中，終端與上一級和下一級基站通訊過程中，通過預先設定好的信號閥值和無線掃描，終端自動判斷與前后兩級基站的通訊信號強度，當信號達到預定設定值時，上下兩級基站自動協商決定與終端通訊。在切換過程中，保證數據不丟包。

3、 帶寬數據高

由于采用了5.8G通訊信道，通訊距離遠，具備更好的抗干擾能力強，完全能滿足高清視頻傳輸要求。

4、 安裝管理簡單

系統設置通過web界面完成，設置簡單，通俗易懂，只需具備一定的網絡基礎技能即可實現對系統的應用和管理。


AIRWLAN®5G移動漫游無線傳輸方案原理


自主研發的多鏈路移動漫游技術，在移動過程中采用多條無線鏈路同時連接，支持多個基站間的高速無縫漫游，配合先進的漫游算法以及智能的切換機制，從而保證全程移動中音頻和視頻的正常傳輸，真正做到符合無縫漫游、切換不丟包、高穩定性的漫游理念。
 
切換原理圖解：

•        無感知漫游功能是針對需要快速移動無縫切換的應用場景開發的。能夠滿足無縫漫游移動的無線視頻回傳與其它數據業務的應用需求。
 
•        如上圖，在線路中，一輛車在T0時刻行駛在AP1的覆蓋范圍內，此時該車將視頻流通過AP1回傳給監控中心。
 
•        在T0時刻到T1時刻間，該車逐漸行駛到了AP1與AP2的覆蓋重疊區域。在此區域內，車載終端掃描到了AP2的SSID，并與其建立一條備份鏈路。此時AP1的信號暫時強于AP2的信號，所以車載終端與AP1的鏈路依然是主鏈路，視頻流繼續通過AP1回傳給監控中心。
 
•        在T1時刻與T2時刻之間，該車逐漸遠離AP1，AP1的信號逐漸變弱，而AP2的信號逐漸變強，當AP1的信號低于車載終端的切換閾值后，車載終端將會把主鏈路切換到與AP2的連接上，而與AP1的連接將會變為備份鏈路，直到T2時刻，由于信號離開了AP1的覆蓋區域，車載終端會斷開此鏈路。
 
傳統的無線切換過程耗時過長，語音、視頻業務對此很難容忍，快速移動的視頻業務在幾秒的時間里會丟失大量圖像。無感知切換技術的切換時延小于50ms，能夠滿足絕大部分語音、視頻傳輸需求。

無縫漫游傳輸技術優勢

傳統的WLAN技術采用基于競爭的信道接入方式，當BSS中存在較多的隱藏節點時，就會造成大量信道沖突，降低整個BSS的性能，導致用戶體驗變差。
快速漫游功能是針對需要快速移動無縫切換的應用場景開發的。廣泛應用于移動視頻傳輸，在移動過程中采用兩條無線鏈路同時連接，支持多個基站間的高速無縫漫游，配合先進的漫游算法以及智能的切換機制，從而保證全程移動中音頻和視頻的正常傳輸，真正做到符合無縫漫游、切換不丟包、高穩定性的漫游理念。


無縫漫游傳輸是基于時分的可控接入技術，是北京萬藍拓通信技術有限公司自主研發的專有技術，能夠明顯有效的提高點對多點網絡的上行吞吐率，使整網上行極限吞吐率接近理論吞吐率峰值。在實際應用部署中，可以提升個別“遠、弱、差”客戶端的性能，保證帶寬分配公平，提高服務質量。

方案設計

設計說明：1公里鐵路沿線安裝2-3座AIRWLAN M515無線基站（每座基站相距400-500米，采用120度扇區定向天線或全向MIMO天線。）
列車上安裝AIRWLAN S510漫游客戶端，配合高增益全向MIMO天線，列車在移動過程中在以上2-3座無線基站之間無縫漫游切換。把行駛數據及視頻圖像通過無線的方式傳輸到沿途路面基站，最后通過光纖匯總到主控中心的服務器上。

無縫漫游傳輸系統設備清單
序號 設備名稱 產品型號 主要特點與參數 單位 數量 單價(元) 合價(元)
1 千兆
5.8G無線通訊主基站		 AIRWLAN M515 大功率無線漫游基站：5.8GHz，300M基站設備，主要特點是支持802.11a/n  2*2 MIMO，最高支持300Mbps速率，零漫游切換功能；開啟負載均衡模式。（需要外接高增益天線） 臺 3    
2 5.8G MIMO天線 AIRWLAN 5G19D 5.8GHz配套高增益扇區MIMO通信天線(含2根跳線） 根 3    
3 5.8G車載千兆無線客戶端 AIRWLAN S510 車載漫游客戶端，802.11a/n  2*2 MIMO，最高支持300Mbps速率，大功率射頻輸出，最大發射功率可達500mW，解決上下行鏈路不對稱問題，高接收靈敏度，在AIRWLAN基站之間移動可無縫漫游切換（含12v直流供電模塊） 臺 3    
4 車載雙極化全向天線 AIRWLAN 5158S10 車載雙極化全向天線 MIMO 2*2，最高支持300Mbps速率，10dBi高增益，高接收靈敏度 根 3    
總計（含稅）                                      
 



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