面向地铁乘客信息系统的网络选型与优化

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城市轨道交通乘客信息系统(Passenger Information System,下称PIS系统)主要由中央级-车站级有线网络和车-地无线通信网络组成,通过设置在城市轨道交通车站的站厅、站台、出入口、电客车客室的显示终端,让乘客或公众人士能及时、准确地了解列车的运营信息和公共媒体信息。随着国内城市轨道交通的快速发展,对PIS系统的数据应用与资源开发日益加剧,一些建设年份较早的地铁PIS系统所能承载的信息传输效率、播放效果已经不理想,网络负荷压力与日俱增,随之出现了一系列问题。这些问题包括:有线网络的稳定性、延迟率、清晰度等指标不能满足用户需求;电客车内无线网络覆盖、车内PIS显示终端配置、抗干扰能力、流畅度等不能满足媒体广告商、电视台的稳定直播条件等。本文主要从城市轨道交通主流PIS系统有线骨干网和车地通信无线网络两个方面进行研究,通过查阅文献、现场添乘体验、系统后台数据整理、客户访谈、咨询业内专家等形式,结合研究生阶段学习的现代计算机网络及软件工程课程中网络拓朴模型、802.11n/ac空间传播模型等相关知识和在职工作经验,针对既有地铁线路的PIS系统网络组网进行选型和优化。有线网络优化具体包括既有系统MSTP(多生成树协议,Multiple Spanning Tree Protocol,以下简称MSTP)内嵌RPR(弹性分组环,Resilient Packet Ring,以下简称RPR)网络与RPR、RRPP(快速环网保护协议,Rapid Ring Protection Protocol,以下简称RRPP)骨干网组网进行对比,从环网拓扑结构、可行性、解决问题能力、成本、可靠性等几方面进行分析和评估,最终选择出一种更符合既有线路(MSTP内嵌RPR)PIS系统改造条件的有线网优化方案,解决车站直播切录播和车载视频无法正常上传的问题。无线网络优化具体包括车-地无线通信系统基于5GHz频段WLAN和TD-LTE网络对比与选用,对信号衰减、传播速率等因素的分析,提出无线AP(无线访问接入点Wireless Access Point,以下简称AP)布点优化、频率规划、信道优化、组播实施、Mesh(无线网格网络)建立、链路切换优化等思路,进行模拟测试。重点解决既有无线通信系统平均传输速率低无法满足PIS多媒体业务的问题,对后续新线建设、老线升级维护PIS系统具有一些参考作用和实践意义。
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