一 前言

      隨著WLAN移動通信技術(shù)的完善，地鐵列車在以120Km/小時高速行駛過程中依然能保持與地面的不間斷實時通信，這使得PIS（Passenger Information System）旅客信息系統(tǒng)的建設(shè)成為可能，現(xiàn)代PIS系統(tǒng)除了能在車廂內(nèi)顯示乘車須知、列車時刻表等文本信息以外，還可播放股票信息、媒體新聞、賽事直播、廣告等實時動態(tài)信息，一旦出現(xiàn)火災(zāi)、阻塞及恐怖襲擊等非正常情況，PIS系統(tǒng)還可提供動態(tài)緊急疏散提示。

      PIS系統(tǒng)的應(yīng)用將原有封閉的車輛空間變成一個“信息娛樂中心”，增加了乘客舒適感。同時由于車、地無線通信系統(tǒng)還有富裕的帶寬，PIS系統(tǒng)往往還與車輛監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，將車輛內(nèi)部圖像實時上傳到控制中心，充分保障列車的行車安全。

二 PIS系統(tǒng)信息化需求

      PIS系統(tǒng)作為地鐵公司與乘客之間最直觀的信息交互平臺，所有實時播放的媒體流不能出現(xiàn)圖像馬賽克、聲音停頓的情況，這需要有線網(wǎng)絡(luò)、車地無線通信網(wǎng)均有足夠的帶寬和良好的QoS保障機制，同時網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求也非常高，不能因為網(wǎng)絡(luò)的中斷導(dǎo)致PIS系統(tǒng)故障。

      為了保障列車播放圖像的高清晰，目前PIS系統(tǒng)所需最低帶寬為6-8M（按MPEG 2格式），考慮到車輛內(nèi)部監(jiān)控還需2-4M帶寬（每列車有多個攝像頭，同時只上傳兩路圖像），平均無線網(wǎng)帶寬應(yīng)至少在13M以上，帶寬是保障圖像高質(zhì)量的最基本要求。

      為了滿足多輛列車同時接收新聞等實時信息的轉(zhuǎn)播需求，列車PIS系統(tǒng)要求支持組播技術(shù)，但由于列車在快速行駛過程中車載AP與軌旁AP存在漫游切換，而車載網(wǎng)絡(luò)卻無法及時感知這個過程，會依然試圖從原有軌旁AP接收數(shù)據(jù)，最終導(dǎo)致組播數(shù)據(jù)流的中斷，如何保障車輛移動過程中的組播報文不丟失，也是PIS系統(tǒng)成功應(yīng)用的一個關(guān)鍵技術(shù)。

三  PIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)承載網(wǎng)解決方案

H3C的PIS解決方案如下：

      H3C建議PIS系統(tǒng)采用高可靠的雙歸屬接入設(shè)計，車站AP接入交換機通過雙千兆鏈路接入到核心，避免單鏈路故障或者單核心故障對網(wǎng)絡(luò)造成的影響，傳輸鏈路可選擇裸光纖或MSTP傳輸，交換機下行通過光纖口直接接入隧道軌旁AP，避免使用光電轉(zhuǎn)換器降低系統(tǒng)可靠性。

      核心交換機建議選擇支持多級多架構(gòu)和核心部件冗余的高端交換機產(chǎn)品，例如H3C的S10500交換機具有CLOS架構(gòu)并提供冗余引擎、冗余電源、冗余風扇、支持熱插拔，這些交換機具有100G交換平臺，均支持高密度的千兆、萬兆接入，具有足夠的性能和可靠性，非常適用核心環(huán)境使用。

      為了提高無線網(wǎng)的可靠性，在PIS系統(tǒng)承載網(wǎng)中還放置了兩臺無線控制器，兩臺控制器之間通過網(wǎng)絡(luò)或心跳線實時同步狀態(tài)信息，一旦出現(xiàn)主控制器故障情況，備用控制器能立即接管主控制器所有功能，保證無線網(wǎng)的不中斷運行。

3.1 PIS系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)――組播環(huán)境0丟包技術(shù)

      車載流媒體播放服務(wù)器作為PIS系統(tǒng)組播數(shù)據(jù)流的接收者，它直接與車載交換機互聯(lián)，車載交換機上行接入車載AP設(shè)備，雖然列車移動過程中車載AP和軌旁AP有著持續(xù)的切換過程，但車載交換機和流媒體播放計算機卻無法及時感知這個過程，因此也不會在AP切換后主動發(fā)起新組播加入命令，直接導(dǎo)致廣播流的中斷。

      H3C通過在AP上開發(fā)IGMP-Snooping功能，車載AP能提前預(yù)知車載網(wǎng)絡(luò)中是否有組播接收者的存在，在與軌旁新關(guān)聯(lián)AP建立連接的過程中，車載AP會代替其后端的有線網(wǎng)絡(luò)和接收者發(fā)起組播加入功能。

      在新關(guān)聯(lián)AP通道的組播報文沒有到來以前，車載AP仍通過原有軌旁關(guān)聯(lián)AP接收組播數(shù)據(jù)，一旦從新關(guān)聯(lián)AP接收到報文，車載AP則代替后端網(wǎng)絡(luò)發(fā)起組播離開報文，通過這種先建連接，后切換的技術(shù)，真正實現(xiàn)了0丟包功能。

      由于標準協(xié)議的處理并不支持這樣的功能，只有將標準協(xié)議與組播應(yīng)用相關(guān)聯(lián)后才能實現(xiàn)，這需要廠商有專門研發(fā)的能力。

3.2 PIS系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)――QoS技術(shù)

      PIS系統(tǒng)的圖像、語音是否聯(lián)貫，與數(shù)據(jù)承載網(wǎng)的QoS能力緊密相關(guān)，由于PIS系統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)千兆骨干網(wǎng)帶寬承載PIS流媒體業(yè)務(wù)綽綽有余，整個PIS系統(tǒng)性能瓶頸還集中在無線系統(tǒng)，WLAN部分的QoS決定了PIS的性能和表現(xiàn)。

      H3C的有線、無線一體化解決方案可實現(xiàn)有線網(wǎng)QoS與無線網(wǎng)QoS的相互映射傳遞，在所有的層次保證用戶數(shù)據(jù)的最高質(zhì)量優(yōu)先級調(diào)度。

      WLAN的802.11e協(xié)議定義了無線QoS實現(xiàn)方案，正常情況下WLAN系統(tǒng)第一個報文發(fā)送完畢后，至少要等待DIFS的時間間隔，終端用戶才開始競爭搶奪時間片進行發(fā)送，但對于應(yīng)用802.11e的高優(yōu)先級的報文，由于其等待時間小于DIFS，比如修改為SIFS或者PIFS，一旦第一個報文發(fā)送完畢，這些高優(yōu)先級用戶的報文總會優(yōu)先搶到發(fā)送權(quán)力，從而保障其高服務(wù)質(zhì)量。

      802.11e定義了SIFS到AIFS多種等待時間間隔，支持多優(yōu)先級業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載，H3C的AP產(chǎn)品均支持802.11e，在實際應(yīng)用環(huán)境中可將車廂內(nèi)的視頻播放流設(shè)置為最高優(yōu)先級，將視頻監(jiān)控流設(shè)置為普通優(yōu)先級，優(yōu)先保障媒體廣播的高質(zhì)量。

3.3 PIS系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)――WLAN 無線網(wǎng)高帶寬保證

      正常情況下兩個AP之間傳遞數(shù)據(jù)報文之前需要經(jīng)過Probe-Request、Probe-Response等多次握手協(xié)商，這需要占用大量的WLAN空口實際帶寬，801.11g標稱是54Mbps，但實際可用的數(shù)據(jù)報文帶寬最高不超過

      H3C的AP產(chǎn)品通過技術(shù)改進，首先減少協(xié)議控制報文交互數(shù)量，其次實現(xiàn)將多個短包傳輸報文拼裝成一個長報文發(fā)送，這極大的減少了短包傳遞所需的協(xié)議交互報文數(shù)量，可有效提高WLAN空中接口的帶寬利用效率。

      在實際地鐵環(huán)境測試過程中，列車行駛速度達到80Km/小時，H3C無線方案可提供的應(yīng)用帶寬可達到18Mbps，處于業(yè)界領(lǐng)先水平。

四 PIS系統(tǒng)H3C地鐵優(yōu)勢

●PIS系統(tǒng)高可靠設(shè)計：99.999%高可靠設(shè)備、雙歸屬接入拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計、冗余無線控制器部署

●PIS系統(tǒng)高質(zhì)量保障：移動模式下組播報文“0”丟包專利技術(shù)、最高可達18M的WLAN高帶寬技術(shù)

●PIS系統(tǒng)有線&無線端到端QoS技術(shù)

五 H3C PIS方案訂購信息