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华为城轨Wi-Fi 6网络方案,引领全自动驾驶的安全出行新体验

发布时间:2021-09-01 09:08:00  |  来源:中国网科学  |  作者:张铭阳  |  责任编辑:科学频道

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“大连地铁5号线”是大连市正在建设的一条重要的地铁线路,为贯通城市核心区提供了一条大容量、高速度的交通走廊。该线路预计将在2022年通车,在刚刚尘埃落定的5号线车地Wi-Fi 6通信网络建设项目中,将会由华为全面承接该系统的设计与交付。大连市地铁5号线将采用6节编组B型车方案实现全自动驾驶,初期运行时速为80km/h,后续可提速至120km/h,因此高速移动的列车与地面之间的可靠通信成为了城轨“全自动驾驶时代”的关键技术支撑。

正如我们所知,城轨车地通信承载的业务中,除了承载生产调度类(如基于通信的列车自动控制CBTC)以外,还有大量非生产调度类业务,并且越来越多的车载创新服务和安全业务不断涌现,车地通信网络的三大短板也日益显露。

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作为Wi-Fi 6(802.11ax)标准最大贡献者,华为实现了Wi-Fi 6网络在城轨业务场景中的应用承载创新。凭借稳定的超大带宽、物联融合、射频信号自动优化和恶劣环境适应能力增强等技术,支撑智慧城轨的自动驾驶、智慧巡检、智慧车辆段等场景,全面保障智慧城轨的业务行车安全和运营效率。

一、华为车地Wi-Fi 6稳定的超大带宽,支撑着全面自动驾驶列车的落地

随着城轨的智能化服务和安全行车水平不断提升,列车的自动驾驶已经成为建设标准。为了实现运营服务更加精准、行车运营更加安全,相关业务和监控数据需要实现实时回传。

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同时,随着国家颁布《反恐法》,要求城轨等重要的公共交通工具上“采集的视频图像信息保存期限不得少于九十日”。在华为Wi-Fi6车地通信方案之前,为了实现六节编组的大量高清视频监控需要实现有效保存,业界的主流做法是列车每天停运期间,通过人工操作转储或通过无线网络(包括Wi-Fi和4G/5G两种方式)实现自动转储,耗费大量人力物力。

华为提供的稳定大带宽车地Wi-Fi 6通信方案,基于对地铁隧道信号模型的深入分析,研发了拥有国际核心专利的Midamble高速移动增强算法,并纳入IEEE标准专利体系,可以实现120km/h速度下最大800Mbps、160km/h速度下最大720Mbps的超高通信带宽。

同时,通过软切换、多链路备份、防乒乓切换、链路异常状态感知、感知列车方向等具备多个独家专利的5重切换优化算法加持,华为车地Wi-Fi 6MBB软切换技术真正实现了高速运行下的零丢包信道切换,为列车运行提供了稳定可靠的实时通讯线路。

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有了这样的稳定大带宽Wi-Fi6的通信,不仅仅满足了PIS、TCMS业务的实时回传,更可以轻松承载6节(甚至8节)编组列车的CCTV实时回传和调用,实现列车运行过程中的各种风险的实时研判,让真正安全的全自动驾驶列车成为了可能。

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6节编组列车Wi-Fi6车地通信业务带宽(8节编组将达到492Mbps)

同时,考虑到全国既有线路的车地通信带宽不足,存量轨旁网络改造复杂,无法满足TCMS、CCTV、PIS等全部业务运行数据的全量回传诉求(每天不少于240Gbytes)。华为城轨Wi-Fi 6技术,通过独创的车辆段Client模式自切换以及整网级动态射频调优两项黑科技的加持,实现了在夜间地铁回车辆段后,静态下单频点超过1.2Gbps的超大带宽,最快30分钟即可完成自动转储,解决了困扰业界多年的车辆段内多车辆并发高速车地回传的问题。

二、华为车地Wi-Fi 6的超物联融合,实时定位检修人员及工具,提升智慧巡检效率,确保行车安全

经过一天的繁华,当整个城市夜深人静告别喧嚣,为了第二天的行车和运营安全进行隧道巡检和车辆检修,会有成百上千的工人进入隧道,对整段轨道进行仔细的巡检。

目前针对巡检人员的管理、工具的管理,大部分以人工纸质记录与拍照取样为主要手段,难以实现与隧道巡检信息关联、跟踪和共享,无法及时评估和掌握隧道状态,巡检效率低下。而随着物联网技术的创新发展,单兵巡检以及全景自动化的智慧巡检业务快速涌现,用以提升巡检效率,并采用智能的手段快速人员和工具定位,并给出巡检安全评估等,实现效率与安全的兼得。

华为城轨Wi-Fi 6网络解决方案,AP内置物联插卡集成多种业界主流物联技术,实现亚米级高精度定位,不仅实现人员在隧道内的实时位置获取和工作状态跟踪,还可以实现对巡检装备工具,以及未来智能巡检机器的全程接入管理,构建信息化、智能化的客运服务系统,既有效保障了工作人员的生命安全,又可高效预防维修工具在隧道内的遗漏导致的行车风险。

三、华为车地Wi-Fi6的强环境适应性,满足隧道内严酷环境条件下的稳定运行

我们知道,地铁沿线的自然环境复杂,不论是隧道或者高架形式,温湿度、雷雨、风雪、盐雾等多种复杂的综合条件,车地通信的连续性和稳定性要求,对轨旁设备的防护等级提出了超高的要求,华为Wi-Fi6轨旁及车载AP均采用高标准工业等级,防雷防水防尘防盐雾等,最高满足IP68的防护等级,轻松满足夜间隧道清洗时的高压水枪的直接冲洗。

度身定制的轨旁30度小角度定向天线,定向性更好,抗干扰能力更强。同时,考虑到时速120-160km/h的列车在隧道中会产生30~40m/s的瞬时活塞风,轨旁天线采用小截面抗风设计,避免强风影响天线的角度。

定制化设计的车载AP和定向天线,针对车载特殊环境,定制化安装件来固定天线,保持天线辐射角度不受影响,最大程度上避免了传统抱杆或挂壁安装时,因为地铁行驶中产生的震动导致位置发生偏移。

目前,华为车地Wi-Fi6解决方案在全国多条地铁线路中全面展开,年底即将开通的深圳地铁20号线作为全国首条落地部署的车地Wi-Fi6局点,率先实现了城轨全自动驾驶时代的全时全量全业务承载,带来更多智慧城轨的安全出行新体验。