dcs子系統(tǒng)介紹

1、DCS子系統(tǒng)簡介,2009年4月9日,關鍵設備簡介：(1)ZC:區(qū)域控制區(qū)。 一號線布置了兩臺，升仙湖站和世紀城站 區(qū)域控制器基于該區(qū)域內所有列車的位置和方向，發(fā)出移動權限(MAL)指令，并持續(xù)更新和傳輸；計算移動權限，以保證列車安全隔離，并達到最小的列車運行間隔（2）CC:車載控制器。 每臺裝備車，前后端分別裝備 車載控制器負責列車安全定位。檢測查詢應答器，用測速器和加速度計更新列車的安全位置。該安全位置通過數(shù)

2、據(jù)通信子系統(tǒng)(DCS)，傳輸?shù)絽^(qū)域控制器 (ZC)以及列車自動監(jiān)控(ATS)系統(tǒng)。（3） Microlok II：聯(lián)鎖控制器，在七個聯(lián)鎖站安裝。成都地鐵一號線正線采用分布式聯(lián)鎖控制方式。全線分為七個聯(lián)鎖區(qū)。每個聯(lián)鎖區(qū)包括有岔站和無岔站，由位于設備集中站的聯(lián)鎖控制器Microlok II控制,一、DCS系統(tǒng)基本介紹,基本概念介紹： (1)IEEE:美國電氣和電子工程師協(xié)會 IEEE 802委員會，它成立于1980年2月，它的任

3、務是指定局域網的國際標準 802.3 標準，有線局域網標準，以太網標準。 802.11標準，無線局域網標準，802.11g 54Mbps (2) 交換機：交換（switching）是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳酚缮系募夹g統(tǒng)稱。廣義的交換機（switch）就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設備。 (3) RPR:RPR的簡稱R

4、esilient Packet Ring彈性分組環(huán) 主要實現(xiàn)功能：RPR可以提供在故障出先后50ms時間內的自動保護倒換業(yè)務 (4)dbi:天線對信號變形和在特定方向聚焦的能力稱為天線增益，用以表達在所需方向的信號有多強(比較最壞的天線而言)、均勻地在所有方向分布信號(一種等方性的輻射)的術語。 (5)CBTC:（communication based train control system )基于通

5、信的列車自動控制,(6)丟包率 　丟包率（Loss Tolerance或packet loss rate）是指測試中所丟失數(shù)據(jù)包數(shù)量占所發(fā)送數(shù)據(jù)包的比率，通常在吞吐量范圍內測試。丟包率與數(shù)據(jù)包長度以及包發(fā)送頻率相關。通常，千兆網卡在流量大于200Mbps時，丟包率小于萬分之五；百兆網卡在流量大于60Mbps時，丟包率小于萬分之一。 （7）吞吐量 吞吐量是指在沒有幀丟失的情況下，設備能夠接受的最大速率. 鏈路

6、上的可用帶寬（帶寬）與實際鏈路中每秒所能傳送的比特數(shù)（吞吐量）。,數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)（Data Communications Subsystem, DCS）是一個寬帶通信系統(tǒng)，提供了CBTC系統(tǒng)內的三個主要列車控制子系統(tǒng)，包括中央控制室（OCC），軌旁子系統(tǒng)（ZC、MicroLock Ⅱ）和車載子系統(tǒng)（CC）以及其他沿線地面設備之間雙向、可靠、安全的數(shù)據(jù)交換。DCS子系統(tǒng)基于開放的業(yè)界標準：有線通信部分采用IEEE802.3以太網標準，無線

7、通信部分采用先進的WLAN技術——IEEE802.11g標準，最大程度地采用成熟的設備。 DCS承載的業(yè)務為USSI信號系統(tǒng)的車地通信，USSI系統(tǒng)對DCS系統(tǒng)有明確的指標要求： 1、DCS骨干網傳輸能力不小于500Mbps,骨干網是2.5GMbps 2、車地通信無線傳輸能力不小于1Mbps，最高傳輸速率54Mbps； 3、車地通信丟包率不大于1%； 4、單次報文時間的平均值是100ms，最大值要小于500ms；如果延

8、時大于500ms就會產生緊急制動,二、DCS子系統(tǒng)的網絡架構 (1)軌旁骨干網絡:是整個DCS系統(tǒng)的核心傳輸網平臺，用以連接控制中心、車輛段、設備集中站。 (2)軌旁數(shù)據(jù)接入網子系統(tǒng)：是DCS的車站信息節(jié)點，實現(xiàn)各種控制信號信息的邊緣有線接入 (3)車地通訊網子系統(tǒng)：是軌旁無線覆蓋網絡的集合，包括軌旁無線接入點及相關的光纖傳輸系統(tǒng) (4)車載網絡子系統(tǒng)：是列車信息網絡的集合，包括車載無線、有線和其它車載控制系統(tǒng)部件,,,

9、(1)骨干網的架構,軌旁骨干網采用業(yè)內關鍵應用組網的通用架構構建，由專用的光傳輸平臺產品和骨干交換機構成，此架構具有網絡層次劃分科學、高可擴展性和可維護性等特點；骨干光傳輸平臺采用思科專業(yè)的ONS 15454E多業(yè)務傳輸產品以及先進的RPR技術構建，骨干交換機采用Catalyst 6506E核心交換機產品。運營控制中心和車輛段各部署兩臺骨干交換機以及兩臺光傳輸設備（A、B網分別部署，兩網獨立并行運行），正線共7個設備集中站，其骨干交

10、換機采用A、B網交叉布放方式,世紀城站部署兩臺骨干交換機以及兩臺光傳輸設備,其余6站各部署一臺骨干交換機以及一臺光傳輸設備,骨干交換機上聯(lián)本站光傳輸設備，光傳輸設備之間通過光纖互聯(lián)組成RPR環(huán)網；在業(yè)務保護上, 采用RPR的保護, 實現(xiàn)業(yè)務的快速恢復和收斂(<50ms), 而無須依賴于底層SDH傳輸層保護機制, 大大節(jié)約了帶寬資源.,DCS系統(tǒng)從總體網絡拓撲結構上充分考慮了交換機設備的冗余配置以保證其可靠性。 A、B

11、網交叉布放方式： 升仙湖站、天府廣場站、火車南站組成一個RPR環(huán)網 A網 文殊院站站、省體育館站、孵化園站組成一個RPR環(huán)網 B網 使用ONS 15454E多業(yè)務光傳輸平臺，連接起來即可構成RPR的環(huán)網。,正線所有車站均部署一臺軌旁無線設備接入交換機和一臺有線設備接入交換機（ A、B網分別部署，兩網獨立并行運行）；軌旁無線設備接入交換機和有線設備接入交換機分別以星型方式千兆上聯(lián)所屬的本區(qū)域骨干

12、交換機；軌旁無線設備接入交換機以百兆光纖連接本站區(qū)域各軌旁AP，有線設備接入交換機通過百兆雙絞線為本站內各軌旁有線設備提供接入；軌旁無線設備接入交換機采用思科ME-3400-24FS-A設備，有線設備接入交換機采用思科WS-C3560設備；,（2）軌旁數(shù)據(jù)接入網絡,是軌旁無線覆蓋網絡的集合，包括軌旁無線接入點及相關的光纖傳輸系統(tǒng) 提供車地之間雙向、可靠、安全的數(shù)據(jù)交換。無線接口采用國際先進的IEEE 802.11g技術，并

13、遵循IEEE 802.11i無線網絡安全協(xié)議。 車地通訊網絡主要由軌旁AP、光電轉換器、天線、連接線纜、供電部分設備、保護箱設備組成。 軌旁AP采用防護等級為IP65的室外防護機箱，滿足項目防護等級要求； 軌旁AP分為A、B網設備獨立部署，采用思科1310無線AP設備及13.5dBi的八木定向天線； 任一網絡（A網或B網）軌旁AP的部署遵循無線信號重疊覆蓋的原則，即每個軌旁AP的無線信號覆蓋范圍為2倍的

14、軌旁AP部署間距，,(3)車地雙向通信網絡,軌旁AP連接方式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,軌旁接入交換機-A網,軌旁接入交換機-B網,軌旁AP-A網,軌旁AP-B網,,,,N站,,N+1站,,,,,,,,,,,,,,,,,,,軌旁接入交換機-B網,軌旁接入交換機-A網,上圖僅為邏輯示意圖，實際項目中所有軌旁AP均部署在隧道弱電一側,任一網絡（A網或B網）軌旁AP的部署遵循無線信號重疊覆蓋的原則，即每個軌旁AP的無線信號覆

15、蓋范圍為2倍的軌旁AP部署間距，如下圖所示：,,,AP01,AP03,AP02,,無線覆蓋區(qū)域,無線覆蓋區(qū)域,無線覆蓋區(qū)域,任一軌旁AP故障的情況下，仍能維持軌旁無線信號的連續(xù)覆蓋：,,AP01,AP03,AP02,,無線覆蓋區(qū)域,無線覆蓋區(qū)域,車地雙向通信網絡—軌旁AP無線信號重疊覆蓋,車地雙向通信網絡—軌旁AP布點原則（以單網為例）,根據(jù)計算以及實際工程測試經驗，我們建議隧道內直線區(qū)段的軌旁AP部署間距為200米左右；彎道區(qū)段的軌旁

16、AP部署間距以可視距離為參考原則；彎道、地面段等特殊環(huán)境下的AP部署方案可根據(jù)實際勘測結果最終確定； 站臺附近如存在抽風機設備，在站臺長度不長的情況下，為避免抽風設備對無線信號的阻隔和反射影響，建議站臺兩端軌旁AP部署點選擇距離抽風機稍遠的地方；軌旁AP的布點設計還需避開隧道內的人防段和隔斷門位置；軌旁AP天線安裝支架的設計需要能夠適應各種不同隧道洞型的差異，以確保軌旁天線與車載天線的極化方向保持一致；,車地雙向通信無線網絡采用8

17、02.11g標準，A、B網使用Channel 1和Channel 11兩個不重疊的無線信道；在列車車頭和車尾各部署一個車載MR設備（分屬于A、B網），采用思科1310無線設備及10dBi八木定向天線；,（4）車載數(shù)據(jù)通信網絡,車載網絡系統(tǒng)分別由車頭駕駛室網絡部分及車尾駕駛室網絡部分組成。其中車頭駕駛室網絡部分由車載無線網絡單元即WGB 1310、車載天線、車載網絡交換機和車載CBTC系統(tǒng)設備組成。車尾駕駛室網絡部分也同樣由車載無線

18、網絡單元即WGB 1310、車載天線、車載網絡交換機和車載CBTC系統(tǒng)設備組成。具體車載網絡系統(tǒng)拓撲由下圖所示：,車載無線網絡單元我們同樣采用Cisco Aironet 1310，只需簡單的把Cisco Aironet 1310配置成WGB工作模式，Cisco Aironet 1310即工作在WGB狀態(tài)下。與軌旁天線的選擇一樣，車載無線單元的天線配置為分極天線。在列車車頭和車尾各部署一個車載MR設備（分屬于A、B網），采用思科1310

19、無線設備及10dBi八木定向天線；,,CBTC系統(tǒng)系統(tǒng)配置圖,1.運營控制中心和車輛段骨干交換機采用Catalyst 6506E核心交換機外觀圖：,2.無線設備接入交換機WS-C3560-24TS-S,3.有線設備接入交換機ME-3400-24FS-A,4.軌旁AP：接入點 Access Point 采用的是Cisco 1310 AP產品,5.思科的ONS 15454E多業(yè)務光傳輸產品 Cisco ONS 15454 是多業(yè)務

20、光傳輸平臺，ONS 15454可以利用靈活的光傳輸技術（例如新興的彈性分組環(huán)（RPR）、SDH和DWDM/CWDM），將以太網、IP、存儲和TDM服務整合到一起，為城域網（MAN）電信運營商提供了一個極為可靠的解決方案。,三、設備介紹,1. 軌旁數(shù)據(jù)接入網絡軌旁數(shù)據(jù)接入網絡包括Cisco WS-C3560-24TS-S、WS-C3560-48TS-S和ME-3400-24FS-A交換機。這些交換機提供各軌旁子系統(tǒng)（ZC、MicroLo

21、ck Ⅱ、 ATS等）和軌旁無線設備（軌旁AP等）接入數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)的接口。接入交換機提供標準的10M/100M 以太網接口，遵循國際通行的IEEE 802.3u和802.3x協(xié)議。網絡層和傳輸層采用UDP/IP協(xié)議2．軌旁數(shù)據(jù)骨干網絡軌旁數(shù)據(jù)骨干網絡設備包括Cisco 15454E光傳輸設備和Cisco WS-C6506-E骨干交換機。Cisco 15454E將骨干交換機采用RPR（Resilient Packet Ring）彈性

22、分組環(huán)技術連接起來，集IP的智能化、以太網的經濟性和光纖環(huán)網的高帶寬效率、可靠性于一體。RPR技術在提供類似SDH級網絡可靠性的同時降低了傳送費用。Cisco WS-C6506-E為接入交換機提供了高速的上行接口，從而使其接入骨干網。,3．車載數(shù)據(jù)通訊網絡車載數(shù)據(jù)通訊網絡設備包括Cisco AIR-BR1310G-A-K9-R AP組裝成的MR。提供各車載子系統(tǒng)（自動列車防護子系統(tǒng)ATP、自動列車運行子系統(tǒng)ATO等）和車載設備（司機駕

23、駛臺TOD、安全I/O控制器MTORE等）以及車載無線設備（如車載AP）之間的通信接口。車載交換機模塊提供標準的10M/100M 以太網接口，遵循國際通行的IEEE 802.3u和802.3x協(xié)議。網絡層和傳輸層采用UDP/IP協(xié)議。4．軌旁通訊網絡軌旁通訊網絡設備包括Cisco AIR-LAP1310G-A-K9R AP組成的AP機箱（還包括光電轉換器，電源等部件），軌旁天線AIR-ANT1949。提供車地之間雙向、可靠、安全的數(shù)

24、據(jù)交換。無線接口采用國際先進的IEEE 802.11g技術，并遵循IEEE 802.11i無線網絡安全協(xié)議 5．控制中心 控制中心的安全認證系統(tǒng)包括Cisco IPS-4240-K9入侵檢測設備和網管認證服務器，提供網絡的安全認證保護。認證服務器和網管服務器都是IBM X3250,AP機箱,DCS子系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)間的接口,中央控制室（OCC）：位于中央控制室內的設備首先通過以太網接口連接到接入交換機，然后接入數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)

25、。接入交換機通過光纖連接到骨干交換機，骨干交換機再通過光纖鏈接到傳輸環(huán)（傳輸平臺）。 ZC：ZC通過以太網接口 連接到接入交換機，然后接入數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)。接入交換機通過光纖連接到骨干交換機。 聯(lián)鎖控制器（MicroLok Ⅱ）：MicroLok Ⅱ通過以太網接口連接到接入交換機，然后接入數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)。接入交換機通過光纖連接到骨干交換機。 車載控制器（CC）：車載控

26、制器通過以太網接口 連接到車載ESE，然后接入數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)。車載ESE連接到車載MR，并通過無線接口，接入到軌旁網絡。。 車載MR與列車上的車載控制器系統(tǒng)之間：車載MR提供了標準的以太網口，可以通過車載以太網交換設備和列車車載控制器等設備互聯(lián)。,舉例：CC如何將安全位置傳給ZC,CC→MR →車載天線→AP天線→饋線→AP →光電轉換器→3400交換機→6506骨干交換機→15454E光傳輸平臺→升仙湖或者世紀城15454E