打造CBTC系统工业级（DCS）数据承载网解决方案

1、打造CBTC系统 工业级（DCS）数据承载网解决方案摘要：本文简要介绍了CBTC系统中DCS的组成、作用以及DCS系统设计的要点，详细介绍了Moxa针对DCS系统解决方案的系统架构、Moxa针对DCS的关键技术、以及DCS三个子网：地面有线网络、车地无线网络、车载有线网络的组网设计；还有整个系统高安全、高可靠行的特点。关键字：CBTC系统；DCS系统；DCS系统需求分析；车载有线网；车地无线网；全网冗余；Turbo roaming引言：进入21世纪以来，国内进入轨道交通发展的黄金时期，目前包括上海、北京、天津、成都、武汉、杭州等十几个城市都在纷纷进行地铁、轻轨的规划与建设。而关乎地铁运行安全的

2、信号系统也经历了从最初的固定闭塞到准移动闭塞，再发展到现在最先进的基于通信的列车控制CBTC移动闭塞系统的应用。 目前国内新建的地铁线路均采用CBTC这种最先进的信号系统。它以确保列车运行安全、缩短行车间隔、提高运行效率为主要目的。通过布设在列车以及轨道旁的无线设备，实现车地间不间断的双向通信，调度中心可以根据列车实时的速度和位置信息，动态的计算和调整列车的最大制动距离，相邻两个列车可以以保障运行安全的最小时间间隔同时前进，从而提高运营效率。DCS数据通信子系统：CBTC是一个相当庞大的整体系统，由包括ATS（列车自动监控）、ATO（列车自动运行）、ATP（列车自动保护）、微机联锁系统(CBI

3、)、以及DCS（数据通信系统）等子系统组成；其中DCS是涉及CBTC系统中数据通信的关键系统，是保证CBTC系统高安全、高可靠的根本所在！数据传输子系统(DCS)是专门设计的传输系统，能为列车三大控制子系统(即列车自动监督子系统(ATS)，列车自动控制子系统(ATC)和微机联锁系统(CBI)的每台设备实现高可靠性、高度安全的数据交换。DCS系统由地面有线网、车/地无线网、车载有线网三部分组成。数据传输子系统(DCS)完全符合IEEE802.3有线通信(以太网)标准，并采用IEEE 802.1a/b/g实现无线通信。DCS数据通信子系统需求分析：Ø 作为CBTC系统的重要部分，DCS系

4、统应具有极高的安全性和可靠性，要具有极高的故障自愈能力Ø 鉴于DCS主要传输数据为列车控制命令和列车监控信息，因此要求列车在高速运行下的丢包率低于3，同时端到端延时小于500msØ DCS系统中的车/地无线网采用WLAN进行组网，要求车载无线设备的跨AP漫游切换时间100msØ CBTC系统通常采用公开使用的2.4GHZ频段的技术，因此对DCS系统的安全性及抗干扰性也有着很高的要求Moxa DCS数据承载网解决方案 Moxa数据承载网解决方案提供完整的三网合一（车载有线网、车地无线网、地面有线网），采用Moxa独有的冗余备份、Turbo Ring、Turbo Ro

5、aming 以及统一网络管理等技术，其系统架构示意图如下：Moxa针对DCS系的关键技术：Ø 所有节点设备包括：电源、车载AP/Client、轨旁AP、地面环网交换机等设备均采用冗余备份，实现全网冗余。Ø 两套网络一主一备，同时进行通讯，并通过软件机制来进行切换地面有线网络的组网设计：Ø 骨干环网采用Moxa 地铁行业专用PT系列交换机组建千兆光纤冗余环网，一旦链路出现故障，通过Turbo Ring技术可确保在20ms时间内自愈！车地无线网络的组网设计：Ø 每200-400m设置轨旁AP安置点Ø 每个安置点放置2台AP，分别连接到2个相邻的车站

6、交换机上Ø 两台AP分别连接到不同有线网络上，通过软件进行切换Ø 各车站中心通过车站管理软件实现AP的区域控制车载有线网络的组网设计：1. 车头车尾各放置一台AP2. 两台车载AP分别连到不同的两个轨旁AP，行成两套数据网3. 通过路由功能确保车头、尾连到A、B两个网络4. 通过监控室管理软件对两套数据网进行管理5. 车载AP支持Moxa Turbo Roaming技术，可在100ms时间内实现漫游切换系统特点：1. 高安全性 由于WLAN通常采用IEEE802.11g的技术，因此就不可避免受到其开放性所带来的问题如：易被干扰、易被攻击等，Moxa无线AP可以支持多种方式防

7、范非法用户接入系统如:Ø MAC地址过滤 Ø SSID广播禁止Ø WEP、WPA、WPA2加密Ø AES加密Ø QoS、VLAN功能2. 高可靠性 由于有线网以太网技术的高带宽和成熟性，DCS系统数据丢包问题和延时瓶颈主要集中在车/地无线通信系统。当然有线网络的可靠性也需要用冗余备份的措施来实现。Ø 双环网的备份冗余，一条链路断开可在20ms时间内恢复通信。（远低于500ms的延时要求）Ø 车地无线网络丢包率Moxa在国内权威测试机构（北京交通大学轨道交通实验室）的测试数据为2.97Ø 采用Moxa Turbo Roaming技术，搭配AP协作，实现快速AP背景搜寻和换手，让车地无线通讯无缝地断线重连，并解决AP换手不稳定的问题，确保小于100ms的漫游切换时间和端到端数据延时小于500msØ 除了轨旁和至控制中心的网络采高可靠度的双AP和冗余环网设计外，在车头车尾的无线AP/Client亦提供支持通讯备援和负载平衡的能力，确保车地通联的稳定可靠。Ø 通过控制中心管理软件的配合，让连接车地端对端的两套备份冗余的DCS系统网络，能依状况实时地做主备切换。Moxa在地铁行业有非常成功的实际运行经验，产品及解决方案所涉及到得地铁系统有：综合监控