華為城軌Wi-Fi 6網絡方案,引領全自動駕駛的安全出行新體驗
“大連地鐵5號線”是大連市正在建設的一條重要的地鐵線路,為貫通城市核心區提供了一條大容量、高速度的交通走廊。該線路預計將在2022年通車,在剛剛塵埃落定的5號線車地Wi-Fi 6通信網絡建設項目中,將會由華為全面承接該系統的設計與交付。大連市地鐵5號線將採用6節編組B型車方案實現全自動駕駛,初期運行時速為80km/h,後續可提速至120km/h,因此高速移動的列車與地面之間的可靠通信成為了城軌“全自動駕駛時代”的關鍵技術支撐。

正如我們所知,城軌車地通信承載的業務中,除了承載生產調度類(如基於通信的列車自動控制CBTC)以外,還有大量非生產調度類業務,並且越來越多的車載創新服務和安全業務不斷湧現,車地通信網絡的三大短板也日益顯露。

作為Wi-Fi 6(802.11ax)標準最大貢獻者,華為實現了Wi-Fi 6網絡在城軌業務場景中的應用承載創新。憑藉穩定的超大帶寬、物聯融合、射頻信號自動優化和惡劣環境適應能力增強等技術,支撐智慧城軌的自動駕駛、智慧巡檢、智慧車輛段等場景,全面保障智慧城軌的業務行車安全和運營效率。
華為車地Wi-Fi 6穩定的超大帶寬,支撐着全面自動駕駛列車的落地
隨着城軌的智能化服務和安全行車水平不斷提升,列車的自動駕駛已經成為建設標準。為了實現運營服務更加精準、行車運營更加安全,相關業務和監控數據需要實現即時回傳。

同時,隨着國家頒佈《反恐法》,要求城軌等重要的公共交通工具上“採集的視頻圖像信息保存期限不得少於九十日”。在華為Wi-Fi 6車地通信方案之前,為了實現六節編組的大量高清視頻監控需要實現有效保存,業界的主流做法是列車每天停運期間,通過人工操作轉儲或通過無線網絡(包括Wi-Fi和4G/5G兩種方式)實現自動轉儲,耗費大量人力物力。
華為提供的穩定大帶寬車地Wi-Fi 6通信方案,基於對地鐵隧道信號模型的深入分析,研發了擁有國際核心專利的Midamble高速移動增強算法,並納入IEEE 標準專利體系,可以實現120km/h速度下最大800Mbps、160km/h速度下最大720Mbps的超高通信帶寬。
同時,通過軟切換、多鏈路備份、防乒乓切換、鏈路異常狀態感知、感知列車方向等具備多個獨家專利的5重切換優化算法加持,華為車地Wi-Fi 6 MBB軟切換技術真正實現了高速運行下的零丟包信道切換,為列車運行提供了穩定可靠的即時通訊線路。

有了這樣的穩定大帶寬Wi-Fi 6的通信,不僅僅滿足了PIS、TCMS業務的即時回傳,更可以輕鬆承載6節(甚至8節)編組列車的CCTV即時回傳和調用,實現列車運行過程中的各種風險的即時研判,讓真正安全的全自動駕駛列車成為了可能。

同時,考慮到全國既有線路的車地通信帶寬不足,存量軌旁網絡改造複雜,無法滿足TCMS、CCTV、PIS等全部業務運行數據的全量回傳訴求(每天不少於240Gbytes)。 華為城軌Wi-Fi 6技術,通過獨創的車輛段Client模式自切換以及整網級動態射頻調優兩項黑科技的加持,實現了在夜間地鐵回車輛段後,靜態下單頻點超過1.2Gbps的超大帶寬,最快30分鐘即可完成自動轉儲,解決了困擾業界多年的車輛段內多車輛併發高速車地回傳的問題。
華為車地Wi-Fi 6的超物聯融合,即時定位檢修人員及工具,提升智慧巡檢效率,確保行車安全
經過一天的繁華,當整個城市夜深人靜告別喧囂,為了第二天的行車和運營安全進行隧道巡檢和車輛檢修,會有成百上千的工人進入隧道,對整段軌道進行仔細的巡檢。
目前針對巡檢人員的管理、工具的管理,大部分以人工紙質記錄與拍照取樣為主要手段,難以實現與隧道巡檢信息關聯、跟蹤和共享,無法及時評估和掌握隧道狀態,巡檢效率低下。而隨着物聯網技術的創新發展,單兵巡檢以及全景自動化的智慧巡檢業務快速湧現,用以提升巡檢效率,並採用智能的手段快速人員和工具定位,並給出巡檢安全評估等,實現效率與安全的兼得。
華為城軌Wi-Fi 6網絡解決方案,AP內置物聯插卡集成多種業界主流物聯技術,實現亞米級高精度定位,不僅實現人員在隧道內的即時位置獲取和工作狀態跟蹤,還可以實現對巡檢裝備工具,以及未來智能巡檢機器的全程接入管理,構建信息化、智能化的客運服務系統,既有效保障了工作人員的生命安全,又可高效預防維修工具在隧道內的遺漏導致的行車風險。
華為車地Wi-Fi 6的強環境適應性,滿足隧道內嚴酷環境條件下的穩定運行
我們知道,地鐵沿線的自然環境複雜,不論是隧道或者高架形式,温濕度、雷雨、風雪、鹽霧等多種複雜的綜合條件,車地通信的連續性和穩定性要求,對軌旁設備的防護等級提出了超高的要求,華為Wi-Fi 6軌旁及車載AP均採用高標準工業等級,防雷防水防塵防鹽霧等,最高滿足IP68的防護等級,輕鬆滿足夜間隧道清洗時的高壓水槍的直接沖洗。
度身定製的軌旁30度小角度定向天線,定向性更好,抗干擾能力更強。同時,考慮到時速120-160km/h的列車在隧道中會產生30~40m/s的瞬時活塞風,軌旁天線採用小截面抗風設計,避免強風影響天線的角度。
定製化設計的車載AP和定向天線,針對車載特殊環境,定製化安裝件來固定天線,保持天線輻射角度不受影響,最大程度上避免了傳統抱杆或掛壁安裝時,因為地鐵行駛中產生的震動導致位置發生偏移。
目前,華為車地Wi-Fi 6解決方案在全國多條地鐵線路中全面展開,年底即將開通的深圳地鐵20號線作為全國首條落地部署的車地Wi-Fi 6局點,率先實現了城軌全自動駕駛時代的全時全量全業務承載,帶來更多智慧城軌的安全出行新體驗。