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轨道交通通信系统检测研讨 中国铁路通信信号上海电信测试中心ChinaNationalRailwayComm SignalTestingCenter shanghai CRSC 主要内容 CRSC 实施RAMS的核心目标 服务质量QoS RAMS Availability Maintain ability CRSC 通信系统的服务质量QoS指标 QoS 量化数据指标 体现用户感受 反映系统性能 CRSC 轨道交通通信系统服务质量分析 量化的QoS指标覆盖的弱场定位干扰影响系统 内 间的协调 动态传送下的性能图象质量QoS指标系统功能实现程度外界因素影响 网络性能表现可靠性指标安全性评估 CRSC 无线通信系统 1 无线通信系统 CRSC 无线通信系统的不可控因素 检测手段 传播环境 信号干扰 系统配置 施工安装 系统的不可控因素 服务质量下降 CRSC 无线通信系统 WLAN网络服务质量 TETRA网络服务质量 CRSC WLAN网络在地铁中的应用 CBTC系统可靠性要求极高数据吞吐量低采用全冗余设计网络漫游切换短网络抗干扰要求高 PIS系统可靠性要求较高数据吞吐量要求较高网络自动保护网络漫游切换短网络抗干扰要求高 CRSC WLAN网络QoS测试 Layer1 7测试 应用层 网络层 数据链路层 物理层 QoS CRSC WLAN无线网络QoS测试构架 视频图象质量 上 下行 网络吞吐量网络转发时延数据优先级测试 802 11二层切换IP层 三层 切换 位置与场强的对应无线覆盖弱场搜索干扰源查找 系统应用测试 网络性能指标测试 网络漫游切换测试 无线场强覆盖测试 覆盖盲点 同邻频干扰 乒乓效应 切换过长 带宽下降严重 丢包情况严重 图象模糊 马赛克现象 CRSC 封闭隧道环境下无线信号覆盖质量 铁轨 消防龙头 强电系统电缆桥架 弱电系统电缆桥架 供列车运行的高压电线 列车 列车地面 天线可能放置的位置 天线可能放置的位置 列车前进方向 列车天线可能放置的位置 隧道一般高度 5 2 5 5米之间 单洞封闭隧道结构剖面图 CRSC 封闭隧道环境下无线信号覆盖质量 铁轨 消防龙头 强电系统电缆桥架 弱电系统电缆桥架 供列车运行的高压电线 天线可能放置的位置 天线可能放置的位置 列车前进方向 隧道现场图片 CRSC 无线信号覆盖质量 多路径快速衰落产生原因 隧道的封闭性 造成无线电波信号的多次反射 对信号质量产生致命影响隧道转弯半径较小 隧道内众多桥架以及防火门等设施引起多普勒效应产生原因 移动物体 车载无线单元 在快速靠近 离开固定物体 隧道AP 时 通讯频率发生变化 频点漂移 接收到的信号能量下降 车速过快时 导致吞吐量下降 设置通讯中断 CRSC 无线信号覆盖质量 菲涅尔区地铁隧道内菲涅尔区间狭小 压缩了点到点传输链路中间的空间 H1 保证第一菲涅尔区60 的空旷需要架高天线的高度 H2 地球曲率因素要求的天线架高高度 D 以英里为单位的距离 F 以GHz为单位的频率 隧道壁对无线信号的反射某些隧道壁相当光滑 无线信号在隧道拐弯处会发生发射显现 信号会沿着隧道方向传播过去 某些隧道对无线信号的反射相对较小 因此必须要保证第一菲涅耳区的可视 CRSC 隧道弯曲半径对信号传播的影响 在实际工程中必须要根据隧道实际情况 进行无线信号现场测试 CRSC WLAN网络 无线场强覆盖干扰测试 特点 1 实时频谱分析2 通道统计3 设备自动查找4 记录回放Playback5 弱场查找6 干扰发现 CRSC AP无缝漫游切换 同频切换中的乒乓效应 CRSC 应用层对漫游切换的反映 无乒乓效应 网络响应时间表现 多次乒乓效应 网络响应时间表现 CRSC CBTC PIS系统中IP数据包的特点 数据流向 列车 控制中心 控制中心 列车数据包类型 单播 组播 广播 各种数据包分布 TCP UDP 数据包大小分布 短包 eg 64 128byte 中长包 eg 256 512 1024 1280byte 长包 eg 1518byte 数据性能要求 数据吞吐量 漫游切换时间测试 时延 丢包情况 必须根据业务数据流特点构造测试案例 CRSC 网络吞吐量 测试环境 数据帧为1518byte长包单播模式TCP802 11g网络的吞吐量测试结果 1 无线信号覆盖不佳的区段 网络吞吐量会明显下降2 在漫游切换过程中 数据包无法转发 瞬间 CRSC 网络时延和AP切换测试 体现应用层数据结果 CRSC 无线通信系统 WLAN网络服务质量 TETRA网络服务质量 CRSC TETRA无线通信系统网络结构框图 SCN 交换控制节点NMS 网络管理系统TBS TETRA基站BDA 直放站 TETRA基本结构 调度中心 TBS TBS TBS TBS TBS TBS NMS 网管 其他TETRA SCN o 漏泄电缆 数据 语音 BDA BDA CRSC TETRA网络服务质量劣化的常见现象 覆盖问题 干扰 无线网络性能 信号弱掉话呼叫失败呼叫建立时间过长语音质量下降 原因 CRSC TETRA无线通信系统检测主要内容 基站测试 发射功率 频率偏差 直放站测试 输出光功率 输入光功率 射频输出功率 漏缆测试 输入功率 电压驻波比 天馈线测试 输入功率 电压驻波比 QoS测试 干扰查找 语音测试 场强覆盖 端到端连接建立时间端到端连接建立成功率组呼连接建立成功率越区切换成功率越区切换持续时间语音质量掉话率 场强覆盖率天馈系系统 同频干扰邻频干扰 以往关注点 现在关注点 CRSC TETRA网络上海三号线试验线场强及QOS测试 A 站台无车静态测试在网络信号较强 接收电平稳定情况下 基本不会出现误码 话音质量良好 而当网络信号弱 接收电平低时 相应会导致误码出现 从而影响话音质量 CRSC TETRA网络三号线试验线场强及QOS测试 B 区间列车动态测试列车停靠在站台时 列车内信号电平较低 为 100dBm 105dBm 并且产成误码 误码率为2 初步判断为站台内未进行场强覆盖 由于列车对信号的屏蔽作用 导致信号较弱 列车行驶到两站中间时 信号电平在 80dBm和 90dBm之间起伏变化 并产生误码 误码率为1 2 会对通话质量产生影响 初步判断为两站信号交叠处 可能存在同频干扰 从列车内走到站台期间信号电平由 105dBm恢复至 80dBm 在此之间产生了几次误码 误码率为2 初步判断为列车对信号的损耗 导致出列车门进入站台期间信号电平迅速上升 CRSC TETRA网络三 四号线同邻频干扰测试 3号线石龙路停车场平面图 4号线蒲汇溏路停车场平面图 测试说明 上海轨道交通无线集群TETRA网络的频率资源相对比较紧张 仅有四组频率 因此两停车场基站共用同一个频点 但由于两个停车场距离比较接近 采用天线进行覆盖 天线的辐射半径较大 无线信号传播控制非常困难 容易对相邻停车场的覆盖区域产生同频干扰 测试后采取的措施 将停车场的基站发射功率调小 天线的俯扬角进一步向下倾斜 在保证了满足停车场覆盖的前提下 上述两个停车场之间不发生同频干扰 同时也没有对正线运行的列车产生干扰 CRSC 视频监控系统 2 视频监控系统 CRSC 视频监控系统 视频图象服务质量 CRSC 视频监控系统图像质量需求分析 图像质量需求 高分辨率 实时性 CRSC 影响图像质量的主要因素 外界信号干扰 传输通道性能 照度 CRSC 传输通道性能影响 轨道交通内部传输图像的传输通道可能是多种多样的 环境条件也各不相同 因此阻抗的不匹配 通道衰减的大小以及接口的反射都会对图像质量产生影响 CRSC 传输通道性能测试 CRSC 外界信号干扰 由于建筑物内的电气环境比较复杂 容易形成各种干扰源 如果施工过程中未采取恰当的防护措施 各种干扰就会通过传输线缆进入视频监控系统 造成视频图像质量下降 系统控制失灵 运行不稳定等现象 在视频监控系统中 随机杂波影响不是主要的 主要的是各种干扰信号的影响 CRSC 目前图像质量主观评价方式的缺陷 以前 人们一直采用图像五级损伤制这个方法来对图像质量做主观评价 也就是 察觉不到的 可察觉的 有轻微干扰的 有干扰的 有严重干扰的 但是这种评价方法会受到许多主客观因素的影响 主观因素就是每个人的评价标准不一样 同样是4级标准 有些人觉得可以了 但有些人觉得达不到 因为个人参照的基准不同 客观因素就是受到照度 距离等物理条件的影响 因而 不同人对同一幅图像的质量会产生不同的评判 这往往会导致分歧 这时就需要引入客观的测试来做一个最终的判断 CRSC 视频图象服务质量QoS参数测试 主观评价图像清晰度图像还原度图像亮度 图像质量QoS指标评定 客观测试视频复合信号定量评定水平清晰度图像分辨率灰度等级评估 CRSC CCTV图像监控QoS指标 例举 CRSC 图象质量QoS参数测试 示意图I CRSC 图象质量QoS参数测试 示意图II CRSC 图象质量QoS参数测试 示意图III CRSC 有线网络系统 3 有线网络系统 CRSC 有线通信系统 传输网络 MSTP系统QoS性能测试 NTP时间同步网的服务质量 CRSC MSTP系统 带来的新挑战 采用统一的数据封装格式把异步突发信号承载在同步的 比特率恒定的SDH信号上 ITU TG 7041标准GFP GenericFramingProcedure ITU TX 87标准LAPS LinkAccessProcedureforSDH MSTP采用虚级联 VirtualConcatenation 技术使得SDH能够配置灵活的带宽 承载与PDH速率不同的数据信号 同时很多MSTP设备还具有LCAS LinkCapacityAdjustmentScheme 功能 使得系统能够实现动态调整业务带宽的功能 提高带宽效率 自动保护倒换 APS AutomaticProtectionSwitching 是依靠软件来完成 不是通过传统的硬件方式完成 无法确保符合ITU T GR 253所规定的50ms的限定值 CRSC MSTP系统 以太网QoS性能指标测试 APS保护倒换 SDH数据通道倒换时间 50ms 以太网业务倒换时间 物理层采用SDH保护 以太网业务需要STP收敛以太网业务的服务水平协议SLA 端到端数据通道QoS保证 带宽 时延 快速有效的故障定位系统误码 系统端到端24小时误码特性 以太网通道长时间丢包情况 CRSC 有线通信系统 传输网络 MSTP系统QoS性能测试 NTP时间同步网的服务质量 CRSC NTP协议概述 网络时间协议 NetworkTimeProtocol 是用于网络中时间同步的标准协议 NTP的设计充分考虑了网络中时间同步的复杂性 NTP提供的机制严格 实用 有效 适应于在各种规模 速度和连接通路情况的网络环境下工作 现已广泛运用于航空 交通 银行 证券交易 电信等时间精度要求很高的行业内 目前 在通常的实际环境下 NTP提供的时间精确度在WAN广域网上为50毫秒内 在LAN局域网上则为20毫秒内或者更高 在专用的时间服务器上 则精确度更高可以达到亚毫秒级 CRSC NTP同步网的一些典型功能 统一网络中各系统的网管日志时间 使其相关联 便于在系统故障时对有关设备的日志进行分析和判断 并对故障点迅速定位 保证那些对时间有严格要求的应用系统的时间准确性和不可更改性 避免如AFC系统由于时间突变而造成无法出站的情况 保证那些需要应用认证过程的系统间的时间同步 如一卡通系统 因为认证中的数字时间戳服务要求客户端使用本地时间作为参数与认证服务器端交换认证信息包 如果不能做到网络中的时间同步 那么系统就会遇到问题 确保系统之间的远程系统调用能够正常进行 避免发生请求超前现象 CRSC 地铁公司NTP时间同步网介绍 在地铁各个控制中心 轨道交通公安分局和全路网监控中心各设置一个线路时间服务器 在中山北路和东宝兴路各设置一个上层时间服务器 上层时间服务器为各个线路时间服务器提供时间同步信号 线路时间服务器为设在各线控制中心的各个弱电系统提供时间同步信号 所有的上层时间服务器和线路服务器都由一个上层时间服务器网管设备统一管理 线路服务器输出时间与标准时间的偏差小于50ms CRSC NTP时间同步网的一般组网方式 第0层设备处于该网络的特殊位置 是时间同步网络的基准时间参考源 它位于子网络的顶端 目前普遍采用全球卫星定位系统 即由GPS播发的UTC时间代码 本身并不具有NTP CRSC NTP时间同步网的一般组网方式 第1层设备为一级时间服务器 为了保证时间同步网的可靠性 第一层时间服务器在网内至少配置2台以上 每个主时间服务器都有GPS时间接收机作为输入时间参考源 主要配件实现冗余配置 CRSC NTP时间同步网的一般组网方式 第2层设备为二级区域时间服务器 通过NTP协议从第一层的时间服务器侧获得时间 并向第三层设备的客户机发布时间 为了保证时间同步网的可靠性 区域时间服务器至少应配置2个以上可达的第一层的NTP时间服务器地址 可以指定或自动根据NTP算法选择最佳主时间服务器进行时间更新 CRSC NTP时间同步网的一般组网方式 第3层设备为时间客户机 通过NTP协议从第二层的区域时间服务器侧获得时间 并对外输出标准时间 为了保证时间同步网的可靠性 客户机至少应配置2个以上可达的第二层的区域时间服务器地址 可以指定或自动根据NTP算法选择最佳区域服务器进行时间更新 CRSC 影响NTP时间同步网精度的主要因素 网络因素 丢包