隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及城市化不斷加快，迅速增長(zhǎng)的流動(dòng)人口給城市地面公共交通帶來沉重的壓力，使得越來越多的城市建設(shè)者們把解決公共交通問題的目光投向地鐵以及有軌電車等公共交通設(shè)施上，現(xiàn)代化的城市生活迫切要求人們時(shí)刻掌握信息動(dòng)態(tài)，乘客在車廂內(nèi)不僅知道乘車須知、列車時(shí)刻表等文本信息，還需要了解資訊、媒體時(shí)政新聞、賽事直播、廣告等動(dòng)態(tài)信息，車地?zé)o線高寬帶數(shù)據(jù)承載能力使得PIS（Passenger Informaiton System）旅客信息服務(wù)系統(tǒng)和CCTV（Close Circuit Television）閉路電視系統(tǒng)建設(shè)成為可能，PIS+CCTV系統(tǒng)的應(yīng)用使原有封閉的車廂空間變成一個(gè)“車地信息一體化的娛樂中心”，增加了乘客舒適感。

PIS+CCTV系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求說明
PIS旅客信息服務(wù)系統(tǒng)是開放的地面信息和封閉的車廂之間最直觀的信息交互平臺(tái)，需要嚴(yán)格保證在列車以100KM/H運(yùn)行時(shí)車地通信的可靠穩(wěn)定性，實(shí)時(shí)將地面信息傳遞到車載終端播放。CCTV閉路電視系統(tǒng)需要將車廂內(nèi)部監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到地面控制中心，協(xié)助列車調(diào)度員、安防中心緊急處理突發(fā)事故。早起的地鐵建設(shè)缺乏車地?zé)o線通信技術(shù)，多媒體視頻播放及監(jiān)控只能局限于車站級(jí)別并以模擬技術(shù)為主，由于模擬監(jiān)控大規(guī)模部署成本高且不支持遠(yuǎn)程調(diào)閱及歷史圖像查詢等功能，可用效率往往不是很高，基于IP的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)成為新的發(fā)展趨勢(shì)，以以太網(wǎng)IP技術(shù)為核心的PIS+CCTV系統(tǒng)一體化解決方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)視頻播控系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)資源的共享和集中管理，降低了工程實(shí)施成本，也提高運(yùn)維管理效率。
從承載業(yè)務(wù)系統(tǒng)所需帶寬角度分析，目前PIS系統(tǒng)和CCTV系統(tǒng)一般要求車地?zé)o線帶寬穩(wěn)定保持在15Mbit以上，其中包含地到車PIS系統(tǒng)8Mbit（MPEG2格式）視頻帶寬，地到車CCTV系統(tǒng)4Mbit帶寬。

從系統(tǒng)組網(wǎng)實(shí)施技術(shù)角度分析，列車高速行駛過程中，車載AP與沿線部署的軌旁AP平均每隔12秒就會(huì)進(jìn)行一次無線MESH鏈路切換（軌旁AP布點(diǎn)以200米間隔部署，列車時(shí)速以60KM/H計(jì)算分析），對(duì)于車載主機(jī)以及地面服務(wù)器而言是無法判斷和及時(shí)感知無線MESH鏈路切換過程及MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)的變化，按照二層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理依然會(huì)從站臺(tái)交換機(jī)原有的端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，最終導(dǎo)致視頻數(shù)據(jù)流丟失或網(wǎng)絡(luò)中斷，因此，在方案設(shè)計(jì)中需要從產(chǎn)品配置、組網(wǎng)規(guī)劃等技術(shù)角度出發(fā)，保障整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全可靠。

車地?zé)o線PIS+CCTV系統(tǒng)整體組網(wǎng)設(shè)計(jì)分析
地鐵車地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般都以相對(duì)獨(dú)立的站臺(tái)區(qū)間為一個(gè)組網(wǎng)單元，維護(hù)其所所屬范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過將每個(gè)站臺(tái)區(qū)間網(wǎng)絡(luò)合理串聯(lián)起來最終組成一個(gè)龐大的整體PIS+CCTV網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。但是這樣的軌道交通項(xiàng)目不僅投資巨大建設(shè)周期長(zhǎng)，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，任何子系統(tǒng)一旦建設(shè)完成后想做變動(dòng)都非常困難，隨著省市內(nèi)地鐵線路的增多，各條線路交錯(cuò)貫通，整個(gè)省市地鐵網(wǎng)絡(luò)融合為一個(gè)越來越龐大的整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)共享各種資源，這使得地鐵運(yùn)營(yíng)公司從系統(tǒng)運(yùn)維管理的角度迫切要求進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)的整體網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃以提高系統(tǒng)維護(hù)的便利性以及后期線路交匯鏈接的易擴(kuò)容性。因此，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行部署時(shí)應(yīng)充分考慮上述問題，從整體設(shè)計(jì)上遵循以下原則。

高可用性和高可靠性
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及系統(tǒng)須具備在線故障恢復(fù)能力，避免發(fā)生單點(diǎn)故障，關(guān)鍵設(shè)備、線路能做到實(shí)時(shí)備份備份和故障自動(dòng)切換，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有強(qiáng)大的容錯(cuò)功能以確保各種應(yīng)用正常運(yùn)行，具有較高的可用性和可靠性。

可擴(kuò)充性和可管理性
所有系統(tǒng)設(shè)備不但滿足當(dāng)前需要，并在擴(kuò)充模塊后滿足可預(yù)見將來需求，如帶寬和設(shè)備的擴(kuò)展、應(yīng)用的擴(kuò)展地鐵車站的擴(kuò)展等等，建設(shè)完成后的系統(tǒng)在向新的技術(shù)升級(jí)時(shí)保證現(xiàn)有系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？紤]到地鐵將來運(yùn)行維護(hù)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)應(yīng)易于管理維護(hù)，操作簡(jiǎn)單安全、數(shù)據(jù)流量、性能等方面得到很好的監(jiān)視和控制，并可以遠(yuǎn)程管理和故障診斷。

安全規(guī)范性和成熟*性
系統(tǒng)設(shè)計(jì)所采用的技術(shù)和設(shè)備應(yīng)符合業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，即是采用*技術(shù)又是成熟、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，可提供網(wǎng)絡(luò)層的安全手段，防止系統(tǒng)外部成員的非法侵入以及操作人員的越級(jí)操作，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全可靠。

經(jīng)濟(jì)使用性
在滿足系統(tǒng)各項(xiàng)要求和現(xiàn)行需求前提下，充分發(fā)揮設(shè)備性能，在節(jié)省投資的同時(shí)充分考慮發(fā)展的需求來確定系統(tǒng)規(guī)模。

PIS系統(tǒng)應(yīng)用層：
在服務(wù)區(qū)段分別部署業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件支持視頻播控、設(shè)備運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理功能，無線控制器管理所有站臺(tái)接入層交換機(jī)下掛的軌旁AP，兩臺(tái)無線控制器之間采用1+1快速熱備份，在線路故障時(shí)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的平滑切換，OCC控制中心部署一套網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備、業(yè)務(wù)配置、性能、告警的統(tǒng)一監(jiān)控管理。

PIS系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)層：
在OCC控制中心配置兩臺(tái)高可靠性工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)MISCOM8600S系列設(shè)備，通過光纜實(shí)現(xiàn)與區(qū)間及車輛段的以太網(wǎng)交換機(jī)互聯(lián)，兩臺(tái)8600S核心交換機(jī)在快速環(huán)網(wǎng)冗余中作為相交節(jié)點(diǎn)同時(shí)連接到兩個(gè)接入層環(huán)網(wǎng)中，雙核心節(jié)點(diǎn)采用VRRP技術(shù)接入網(wǎng)絡(luò)避免一臺(tái)核心交換機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)導(dǎo)致全網(wǎng)業(yè)務(wù)中斷，提高網(wǎng)絡(luò)整體解決方案的可靠性。

PIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接入層
接入層組網(wǎng)采用兩個(gè)環(huán)網(wǎng)，同一區(qū)間內(nèi)的軌旁AP與其相鄰兩個(gè)站臺(tái)交換機(jī)之間采用交叉接入方式，從工程實(shí)施角度避免單個(gè)站臺(tái)接入交換機(jī)故障導(dǎo)致整個(gè)區(qū)間癱瘓問題。

PIS系統(tǒng)車地?zé)o線接入層
車地?zé)o線接入層作為地面網(wǎng)絡(luò)的延伸提供地面和列車之間的雙向傳輸通道，通過實(shí)際定點(diǎn)勘測(cè)分析隧道和高架軌旁環(huán)境合理進(jìn)行AP點(diǎn)位部署。

車載局域網(wǎng)絡(luò)
車載AP車載視頻控制器在司機(jī)室接入車載網(wǎng)絡(luò)，列車內(nèi)PIS系統(tǒng)和CCTV系統(tǒng)通過車廂內(nèi)部交換機(jī)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)；車載AP主動(dòng)向軌旁AP發(fā)送無線鏈路信號(hào)掃描，在列車移動(dòng)過程中實(shí)時(shí)計(jì)算相鄰軌旁AP間無縫切換，實(shí)現(xiàn)車載網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)連接通信。

地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)-環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)
地鐵項(xiàng)目的特殊工業(yè)使用環(huán)境要求組網(wǎng)設(shè)計(jì)及業(yè)務(wù)系統(tǒng)具備高可靠的冗余保護(hù)功能，早期地面網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)一般采用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者環(huán)網(wǎng)+STP保護(hù)協(xié)議，但是星型網(wǎng)絡(luò)冗余功能較差，而STP的收斂時(shí)間一般為秒級(jí)且網(wǎng)絡(luò)直徑越大收斂時(shí)間越長(zhǎng)，采用RSTP/MSTP或者南天專用快速環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議可以減少收斂時(shí)間，對(duì)于使用條件苛刻的軌道交通PIS系統(tǒng)和CCTV系統(tǒng)解決了網(wǎng)絡(luò)延遲問題，防止數(shù)據(jù)環(huán)路引起的廣播風(fēng)暴。具備收斂數(shù)度快，收斂時(shí)間和環(huán)網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)數(shù)無關(guān)的特點(diǎn)。

地面OCC控制中心核心交換機(jī)和各個(gè)車站交換機(jī)組成兩個(gè)相交環(huán)網(wǎng)，車站交換機(jī)按照站臺(tái)間隔部署分別連接到兩個(gè)環(huán)網(wǎng)中，OCC核心交換機(jī)同時(shí)都接入兩個(gè)環(huán)網(wǎng)中。
車站交換機(jī)交錯(cuò)連接到兩個(gè)環(huán)網(wǎng)中，當(dāng)一個(gè)環(huán)網(wǎng)存在故障時(shí)，不影響另一個(gè)環(huán)網(wǎng)的政策工作，工程實(shí)施時(shí)有線交錯(cuò)接入雙環(huán)網(wǎng)部署方案與軌旁無線AP交錯(cuò)部署密切配合可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)環(huán)網(wǎng)癱瘓后，另一個(gè)環(huán)網(wǎng)仍然工作。

地面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)-控制中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
地面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)OCC控制中心實(shí)現(xiàn)向各站臺(tái)終端及車載終端下發(fā)乘客導(dǎo)乘信息及公共多媒體嘻嘻功能，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)下發(fā)傳送到各個(gè)車站中繼控制器、PIS數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)或車輛段設(shè)備，控制中心系統(tǒng)接入如圖

結(jié)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求從可靠性、產(chǎn)品性能、業(yè)務(wù)特性、安全特性以及可擴(kuò)展性等多個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮，地面OCC控制中心交換機(jī)選用兩臺(tái)MISCOM8600S交換機(jī)并允許VRRP協(xié)議保障核心層網(wǎng)絡(luò)，通過雙環(huán)網(wǎng)與各車站及車輛段交換機(jī)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)與控制中心互聯(lián)通信功能。

地面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)-車站及車輛段網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
按照車站與車輛段相對(duì)獨(dú)立組網(wǎng)要求，每個(gè)車站各配置1臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)MISCOM8020M，通過光纜連接到OCC控制中心核心交換機(jī)，同時(shí)接入車站內(nèi)各系統(tǒng)的中繼控制器、車站管理工作站、PDP顯示控制器等，并通過光端機(jī)實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)傳輸網(wǎng)的軌道無線AP互聯(lián)，工程實(shí)施時(shí)每個(gè)區(qū)間內(nèi)的軌旁AP與其相鄰兩個(gè)站臺(tái)交換機(jī)之間采用交叉接入方式，從工程實(shí)施角度保證每個(gè)單個(gè)站臺(tái)接入交換機(jī)故障導(dǎo)致軌旁無線信號(hào)仍然可以實(shí)現(xiàn)全線覆蓋，極大提高整個(gè)PIS數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的可靠性。

車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)-無線雙向數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
車地?zé)o線雙向數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)時(shí)整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最重要的組成部分也是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)部分，無線雙向控制器、光端機(jī)、鋪設(shè)在軌旁及車輛段運(yùn)用庫的無線AP和天線、車載無線AP、天線及車載交換機(jī)等部分，無線設(shè)計(jì)組網(wǎng)方案符合WLAN 802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)，無線控制器和軌旁AP之間透過接入層以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互通。