李凱凱

（深圳市地鐵集團有限公司運營總部，廣東 深圳 518040）

0 引 言

乘客資訊系統(tǒng)（Passenger Information System，PIS）是使用先進的網絡和媒體技術將信息傳輸至地鐵乘客的信息系統(tǒng)，可以給乘客提供最新的信息資訊，如天氣預報、列車到站時間、新聞資訊、安全出行提示、消防及反恐信息、便民服務信息以及政府信息等。

1 乘客資訊系統(tǒng)分析

1.1 系統(tǒng)構成

深圳地鐵PIS系統(tǒng)除個別線路外，基本采用北京冠華天視數碼科技有限公司的設備，由中心子系統(tǒng)、車站子系統(tǒng)、車載子系統(tǒng)以及網絡子系統(tǒng)（有線網絡和車地無線網絡）構成。PIS系統(tǒng)網絡采用交換機組網方案[1]。軌道交通網絡運營控制中心（Network Operation Control Centre，NOCC）與車站采用星型結構組網，車站與所轄軌旁設備采用星型結構組網，車載設備通過PIS無線網絡與中心、車站進行通信。

中心子系統(tǒng)包括PIS網管（設在NOCC監(jiān)控網管室）、供總調度和電力調度使用的車輛監(jiān)控終端（設在NOCC調度大廳）、中心操作員工作站（設在NOCC調度大廳）、NOCC集中播控系統(tǒng)（設在NOCC編播中心室）、核心交換機、中心接入交換機（設在NOCC專用通信設備室）、主備中心服務器、中心磁盤陣列、中心車載視頻監(jiān)控管理服務器、中心多媒體轉發(fā)服務器、直播數字編碼器、中央音視頻切換矩陣、中心多媒體視頻服務器以及中心接口服務器[2]。

車站子系統(tǒng)主要包括匯聚交換機、視頻切換設備、光收發(fā)器、車站服務器、接口服務器、液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）、全彩發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）屏、光纖配線架（Optical Distribution Frame，ODF）以及多電腦切換器（Keyboard Video Mouse，KVM）等。車站軌旁設備有天線、光纜以及區(qū)間無線接入點（Access Point，AP）箱等。

車載子系統(tǒng)包括列車LCD屏、2層交換機、3層交換機、車載監(jiān)控主機、車載觸摸屏、8口分屏器、車載POE供電模塊、車載AP、天線以及車載攝像頭[3]。整個PIS系統(tǒng)拓撲結構如圖1所示。

圖1 PIS系統(tǒng)拓撲

1.2 車地無線網絡

隨著多媒體技術的發(fā)展，地鐵車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)所需的數據吞吐量也越來越大，對車地無線網絡提出了更高的要求[4]。為了滿足新一代深圳地鐵PIS系統(tǒng)的應用要求，地鐵設計人員在地鐵3期工程中引入了IEEE802.11n標準，同時采用多天線技術等，設備基于802.11n標準可以同時以多組信道的方式傳輸數據，從而提高傳輸總帶寬。根據現場實地測試，地鐵3期工程車地通信數據傳輸實時帶寬達到100 Mb/s左右。

1.3 AP組網設計

和國內大多數軌道交通線路相同，深圳地鐵也采用在地鐵沿線布設AP箱和接收天線組建車地無線網絡實現車地間的實時通信[5]。根據現場隧道彎曲度等情況，每隔120 m左右在軌道旁安裝無線AP設備，AP機箱上方安裝發(fā)送信號的定向天線，天線與AP之間通過射頻電纜連接，相鄰的2套AP設備都進行信號冗余覆蓋，保證在隧道等區(qū)域能夠實現比較均勻的無線場強覆蓋。此外，隧道中安裝的設備都采用IP65級別的箱體防護，進一步提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

車站以星網連接模式將車站節(jié)點交換機與隧道和場段區(qū)域內的AP點通過光纜連接，為每個區(qū)域的AP設備提供獨立可靠的傳輸鏈路，并且通過傳輸設備與控制中心的服務器等核心設備通信。控制中心的服務器通過地面AP設備對列車進行訪問，從而實現移動業(yè)務的管理。列車則通過車載接收設備與軌旁AP進行通信，接收中心下發(fā)的指令，并上傳列車安防設備和PIS系統(tǒng)的數據[6]。

2 場段信號覆蓋優(yōu)化

深圳地鐵多數線路都是以H3C WA4320-TQ型AP組建車地無線網絡，實現乘客信息與車載安防數據的無線傳輸。在運營初期，中心網管人員無法實現對全部回庫車輛進行數據連接作業(yè)，總是有一部分車輛的車載主機無法連接場段內的AP。經過工作人員對連接場段內的AP進行檢查，發(fā)現AP通道被固定車輛占用，導致后入場的車輛無法與場段內AP建立連接[7]。夜間列車回庫后，由于車與車之間距離較近，因此同頻干擾大、傳輸效率低，影響車地數據同步。當PIS網絡系統(tǒng)增加車載安防業(yè)務后，數據的上行壓力持續(xù)加大，直接導致遠程連接功能受到影響。

針對以上問題，通信專業(yè)人員需要對現場進行充分勘查和測試，只有提供足夠的信道并改變信道分布，才能使同一區(qū)域的列車都有空閑的AP可以連接，從而緩解同頻壓力。為了實現所有車輛可以被后臺維護人員遠程巡檢，需要在停車場進行車地無線Mesh自動切換測試，以達到在車庫內使用多信道傳輸數據。由于5G頻段資源充足，因此可以利用多頻段實現多信道分布，從而減少信號干擾，提高傳輸效率。正?？瓦\線路上采用單信道傳輸，解決車庫晚上回車較多在同一密閉空間搶占同一信道資源而導致的遠程連接不流暢問題[8]。多信道分布轉化如圖2所示。

圖2 多信道分布轉化

通過對頻段信道的重新規(guī)劃，在為AP提供充足信道的同時，實現信道自動分配。優(yōu)化自動信道計算方式，選取列車AP接收到的信號強度最優(yōu)值，為列車AP選擇最優(yōu)信道，實現網絡信號優(yōu)化[9]。自動信道選擇如圖3所示。

圖3 自動信道選擇

增添車輛標簽自動識別功能，通過車輛段關鍵位置AP將經過的列車AP打上標簽，從而滿足自動信道切換機制的實施[10]。入庫時，車載AP工作在固定信道44，識別Mesh頭中的標記Mode1（表示使用固定信道）。當檢查到工作在信道44的Mode7（表示使用 AUTO 信道）AP且Mode7的AP為主鏈路時，判斷列車正由正線即將駛入停車庫，此時AP執(zhí)行信道AUTO指令，將信道工作在AUTO信道進行輪詢[11]。出庫時，車載AP工作在AUTO輪詢信道，識別Mesh頭中的標記Mode7，會出現以下3種情況。一是車載AP識別到沒有主鏈路，則計時器啟動檢測，并切換到手動信道；二是當Mesh主鏈路信號強度低于限定標準時，切換到手動信道；三是主鏈路不再是Mode7，二是直接切換到手動信道。這些情況都表示列車即將進入正線，此時AP執(zhí)行固定信道指令，調整工作信道為信道44。

通過以上改造，停車場AP重新在中心上線，并且PIS業(yè)務正常[12]。網管人員能夠通過無線網絡對車載PIS和安防主機進行上傳和下載業(yè)務。

3 結 論

在地鐵車載設備的日常維護管理工作中，場段無線信號的優(yōu)化大大提高了日常檢修和故障處理的效率，確保了列車數據傳輸的時效性。在原有硬件基礎上通過軟件優(yōu)化實現場段信號覆蓋增強，節(jié)約了大量成本，同時為后續(xù)線路建設和既有線路信號改造提供了思路。