華為數(shù)字鐵路的場景需求和應(yīng)用方案

1.鐵路對ICT的需求和趨勢

鐵路是國民經(jīng)濟(jì)大動脈、國家重要基礎(chǔ)設(shè)施和大眾化交通工具，在國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的地位和作用至關(guān)重要。鐵路行業(yè)的發(fā)展趨勢是高效(客運快速化、貨運重載化)，安全(生產(chǎn)可靠，安防無憂)，滿意(提升乘客出行體驗滿意度)，在鐵路業(yè)務(wù)發(fā)展過程中需要應(yīng)對以下挑戰(zhàn)：

提高鐵路運輸效率：隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，鐵路客貨運運量需求增長迅速，但實際運量增長顯著低于需求增長，主要問題在于鐵路路網(wǎng)長期處于高負(fù)荷狀態(tài)導(dǎo)致的運力不足和效率低下，通過新建客運專線和重載鐵路，既有線的電氣化改造是提升效率的有效手段。

健全災(zāi)害防御手段：據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界每年運輸安全事故會帶來上千億的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的人員傷亡，其中鐵路場景下有5%的事故是自然災(zāi)害引起，10%的事故是恐怖襲擊引起，這需要建立起長效的災(zāi)害防御措施提升鐵路安防能力。

提升乘客旅行體驗滿意度：乘客出行通常會面臨買票難(如無法實時查詢余票、買票方式單一、退票改簽麻煩等)、 客服差(如投訴咨詢渠道少、服務(wù)方式落后等)、旅程無聊(如車站無信息、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等)，這些問題降低乘客的出行體驗和鐵路服務(wù)滿意度。

數(shù)字鐵路解決方案是華為在深刻理解鐵路業(yè)務(wù)發(fā)展面臨問題的基礎(chǔ)上，基于華為領(lǐng)先的鐵路ICT解決方案能力，通過建設(shè)鐵路運營通信系統(tǒng)有效提高鐵路運輸效率,建設(shè)綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)提高鐵路防災(zāi)減災(zāi)能力，建設(shè)乘客信息服務(wù)系統(tǒng)提高鐵路乘客服務(wù)水平和乘客旅行體驗，助力鐵路運營商全面提升鐵路信息化水平，迎接鐵路業(yè)務(wù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。

2.華為數(shù)字鐵路解決方案

2.1解決方案概述

華為數(shù)字鐵路解決方案由以下子解決方案組成:

運營通信解決方案：綜合華為GSM-R、電源、傳輸、IP類優(yōu)勢產(chǎn)品，攜手行業(yè)TOP級配套產(chǎn)品供應(yīng)商，為鐵路行業(yè)客戶提供運營通信解決方案，協(xié)助其實現(xiàn)高可靠、高靈活、可演進(jìn)運營通信系統(tǒng)。

綜合視頻監(jiān)控解決方案：包含攝像頭、接入網(wǎng) 、傳輸、無線、存儲、平臺、網(wǎng)絡(luò)能源、第三方產(chǎn)品等，保障區(qū)間行車安全、車站客貨安防、區(qū)間站機(jī)房設(shè)備運行安全。

乘客信息服務(wù)解決方案(PIS/PA/Clock/Call Center)：為乘客提供乘車信息、時間、天氣等多媒體信息服務(wù)，為緊急情況提供緊急信息發(fā)布、指示手段。

圖1：數(shù)字鐵路解決方案總覽圖

2.2鐵路運營通信解決方案

場景需求：

華為相伴鐵路現(xiàn)代化二十載，深刻理解鐵路的行業(yè)需求。在新技術(shù)發(fā)展趨勢下，基于傳統(tǒng)無線通信技術(shù)的調(diào)度業(yè)務(wù)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：

調(diào)度集中化：在鐵路運營高效化趨勢下，列車發(fā)車間隔縮小，并行調(diào)度通信需求大幅增加，而中心調(diào)度員、車站值班員和列車司機(jī)的“大三角通信”如果仍使用傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)的單信道模擬制式，無法滿足廣域調(diào)度和并行通話需求;

客運高速化、貨運重載化：列車需要通過可靠、安全的無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸安全數(shù)據(jù)(如高速列車的ETCS-2列控數(shù)據(jù)，重載貨車的機(jī)車同步操控和電控空氣制動數(shù)據(jù)等)，而傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸能力不足，安全保護(hù)措施落后，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)承載。

解決方案

華為綜合GSM-R、傳輸、IP類優(yōu)勢自研產(chǎn)品，攜手行業(yè)TOP級配套產(chǎn)品供應(yīng)商，為鐵路行業(yè)客戶提供運營通信解決方案，協(xié)助其實現(xiàn)高可靠、高靈活、可演進(jìn)的數(shù)字無線通信系統(tǒng)。其應(yīng)用場景包括：

采用分布式基站方案實現(xiàn)隧道、編組站、山區(qū)等區(qū)域的信號覆蓋;

采用Hybrid MSTP組環(huán)+微波補(bǔ)環(huán)方案解決新建項目光纖敷設(shè)租用成本高、災(zāi)害多發(fā)路段容易發(fā)生斷網(wǎng)的問題;

采用波分?jǐn)U容+MSTP組環(huán)+微波補(bǔ)環(huán)解決改造類項目光纜敷設(shè)租用成本過高影響路側(cè)施工效率的問題。

圖2：鐵路運營通信解決方案概覽圖

解決方案亮點：

1.以高可用性、可靠性和安全性為設(shè)計準(zhǔn)則，華為提供多種獨有技術(shù)及保護(hù)機(jī)制，充分保障調(diào)度通信業(yè)務(wù)安全可靠。

獨有AFC專利算法和業(yè)界唯一商用分布式基站技術(shù)，提高切換成功率，減少切換頻率，提高無線信號質(zhì)量。避免掉話引起的調(diào)度通話中斷、信號設(shè)備降級或停車;

系統(tǒng)支持全冗余保護(hù)機(jī)制，獨有的BSC故障快速切換，有效抵御單點故障，提升系統(tǒng)容災(zāi)能力;

OTN/MSTP構(gòu)建骨干、匯聚、接入多層ASON，提供多重保護(hù)，抵御自然災(zāi)害或人為事件引起網(wǎng)絡(luò)單點甚至多點故障。

網(wǎng)絡(luò)電源采用無橋PFC、同步整流、軟開關(guān)技術(shù)和優(yōu)選器件的第四代整流模塊技術(shù)，整流模塊失效率減少到三分之一、55℃工作溫度下輸出不降額。

2.結(jié)合在通信行業(yè)積累的豐富經(jīng)驗和對鐵路行業(yè)的深入理解，華為為鐵路行業(yè)定制高靈活調(diào)度通信系統(tǒng)，高度適配鐵路復(fù)雜環(huán)境，易于部署管理，減少站點投資，降低運營成本。

業(yè)界唯一商用分布式基站，靈活實現(xiàn)在隧道、山區(qū)、編組站場景下的網(wǎng)規(guī)、部署、管理和維護(hù);

獨有同頻共站、雙網(wǎng)覆蓋及增強(qiáng)覆蓋技術(shù)，提高頻率利用率，減少站點建設(shè)投資;

支持微波組網(wǎng)、補(bǔ)環(huán)、拉遠(yuǎn)保護(hù)，MSTP設(shè)備80%單板共享，減少建設(shè)和備件投資。

網(wǎng)絡(luò)能源解決方案適配鐵路各種場景，可滿足室內(nèi)、室外，有無市電和市電不穩(wěn)定等各種場景，可有效降低運營成本。

3.憑借對通信行業(yè)發(fā)展趨勢敏銳洞察和鐵路行業(yè)建設(shè)過程的充分認(rèn)識，華為提供面向未來的調(diào)度通信系統(tǒng)，全面支持平滑演進(jìn)，保護(hù)已有投資。

業(yè)界唯一GSM、LTE雙模基站支持面向LTE網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn);

MSTP、微波產(chǎn)品支持面向全I(xiàn)P的平滑升級;

業(yè)界領(lǐng)先端到端1588V2滿足LTE網(wǎng)絡(luò)μs級時間同步要求。

網(wǎng)絡(luò)能源設(shè)備部件可兼容 、系統(tǒng)可擴(kuò)展，支持網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)、升級。

2.3鐵路綜合視頻監(jiān)控解決方案

場景需求：

鐵路運輸中面臨著地震、塌方、泥石流、洪水等自然災(zāi)害，爆炸、縱火等恐怖襲擊的威脅，這些自然災(zāi)害和恐怖襲擊造成了嚴(yán)重的事故。

所有的這些事故都需要安防系統(tǒng)進(jìn)行事前預(yù)防、事中快速定位與監(jiān)控以及事后的取證。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是鐵路安防的建設(shè)重點，主要面臨如下方面的挑戰(zhàn)：

前端：滿足鐵路各種場景所需,如售票窗口看清鈔票幣種的高清需求,看清站臺列車車次的需求;解決無市電的供電難題;

網(wǎng)絡(luò)：適應(yīng)鐵路沿線惡劣環(huán)境;無光纖資源的視頻接入;列車內(nèi)的實時監(jiān)控的視頻接入需求;保證重要視頻的帶寬;

中心：節(jié)省存儲空間，降低投資、快速讀寫并易于調(diào)看、方便高層決策;

智能應(yīng)用：智能分析滿足防災(zāi)、公眾安全的需求，并能實現(xiàn)聯(lián)動告警。

解決方案

華為鐵路綜合視頻監(jiān)控解決方案,采用高清攝像頭對鐵路各個場景進(jìn)行監(jiān)控，在鐵路沿線在沿線有光纖資源時采用PON接入，在無光纖資源時采用無線接入，在車站附近的咽喉區(qū)可以采用WIFI接入，列車與地面之間采用LTE回傳，在車站內(nèi)部采用以太網(wǎng)設(shè)備接入。視頻接入后通過傳輸網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心存儲調(diào)看，并進(jìn)行智能分析和告警處理。

圖3：鐵路綜合視頻監(jiān)控解決方案概覽圖

解決方案亮點：

1. 多種接入方式，確保車站、列車、沿線監(jiān)控全覆蓋。

有線(PON、交換機(jī))和無線(3G、LTE、WIFI)多種接入方式輕松滿足車站和鐵路沿線視頻監(jiān)控接入;

業(yè)界唯一實測430km/h時速鐵路下30Mbps帶寬LTE視頻回傳，提供列車實時監(jiān)控;

2.高可靠的產(chǎn)品和方案設(shè)計，適應(yīng)鐵路特殊應(yīng)用場景。

工業(yè)級PON支持環(huán)境溫度范圍為-40~85℃，適應(yīng)鐵路沿線高溫嚴(yán)寒的惡劣環(huán)境;

視頻媒體流自動分配防止網(wǎng)絡(luò)阻塞 ，QoS保證重要視頻監(jiān)控回傳質(zhì)量，多重網(wǎng)絡(luò)保護(hù)(單板級、設(shè)備級、網(wǎng)絡(luò)級)，確保視頻安全回傳;

太陽能提供長達(dá)3X24小時備電，解決鐵路沿線無市電難題。

3.高效、易用、降低投資。

智能分析對越界、非法逗留、定點安全監(jiān)控等進(jìn)行分析后，實現(xiàn)燈光與音響自動報警并進(jìn)行聯(lián)動處理，快速響應(yīng)、節(jié)省人力、提高效率;

多達(dá)6種OS接入方式顯示實時監(jiān)控畫面，隨時隨地可以調(diào)看視頻監(jiān)控畫面 ;

多次抽幀實現(xiàn)淡忘式存儲，節(jié)省30%的存儲空間。

2.4乘客信息服務(wù)解決方案

場景需求

1.乘客旅行途中對旅行信息、娛樂上網(wǎng)需求增加迅速

乘客信息系統(tǒng)需要承載大量的的視頻、音頻信息，包括文字引導(dǎo)、自動廣播、資訊服務(wù)、廣告發(fā)布、旅途娛樂(車站/車載)、互動查詢、實時信息查詢等。

2.鐵路運營商需要考慮系統(tǒng)的統(tǒng)一部署、運營和維護(hù)

部署：因?qū)酉到y(tǒng)結(jié)構(gòu)各異需要進(jìn)行不同物理場景(室內(nèi)、室外、在線)的部署。

運營：針對不同車站、不同區(qū)域引導(dǎo)信息獲取故障時，保障終端的不間斷工作。

維護(hù)：沿線大量終端設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控，故障設(shè)備快速定位和維修。

解決方案

華為乘客信息服務(wù)解決方案，包含中心、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、終端，為旅客提供信息服務(wù)、無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等，側(cè)重于提升旅程體驗，提高旅客的舒適度和滿意度。

圖4：乘客信息服務(wù)解決方案概覽圖

方案亮點

華為乘客信息服務(wù)解決方案有以下優(yōu)勢：

提供全程、高質(zhì)量的信息服務(wù)：從車站到列車提供全程引導(dǎo)和多媒體資訊服務(wù);顯示終端(大小、種類)和播放內(nèi)容可以根據(jù)乘客情況布置，高質(zhì)量媒體播放平臺還可以提供廣告編播服務(wù)。

融合開放：站內(nèi)不同的終端和接入設(shè)備融合共用一張網(wǎng)絡(luò)，信息服務(wù)系統(tǒng)平臺的接口開放，能接入各種系統(tǒng)(時鐘、CATV等)的信息。

高效運營：系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)，供電多級保護(hù)，保證系統(tǒng)不間斷服務(wù) 。

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