华为数字铁路的场景需求和应用方案

1.铁路对ICT的需求和趋势

铁路是国民经济大动脉、国家重要基础设施和大众化交通工具，在国家经济社会发展中的地位和作用至关重要。铁路行业的发展趋势是高效(客运快速化、货运重载化)，安全(生产可靠，安防无忧)，满意(提升乘客出行体验满意度)，在铁路业务发展过程中需要应对以下挑战：

提高铁路运输效率：随着国民经济的快速增长，铁路客货运运量需求增长迅速，但实际运量增长显著低于需求增长，主要问题在于铁路路网长期处于高负荷状态导致的运力不足和效率低下，通过新建客运专线和重载铁路，既有线的电气化改造是提升效率的有效手段。

健全灾害防御手段：据不完全统计，全世界每年运输安全事故会带来上千亿的经济损失和严重的人员伤亡，其中铁路场景下有5%的事故是自然灾害引起，10%的事故是恐怖袭击引起，这需要建立起长效的灾害防御措施提升铁路安防能力。

提升乘客旅行体验满意度：乘客出行通常会面临买票难(如无法实时查询余票、买票方式单一、退票改签麻烦等)、 客服差(如投诉咨询渠道少、服务方式落后等)、旅程无聊(如车站无信息、网络服务等)，这些问题降低乘客的出行体验和铁路服务满意度。

数字铁路解决方案是华为在深刻理解铁路业务发展面临问题的基础上，基于华为领先的铁路ICT解决方案能力，通过建设铁路运营通信系统有效提高铁路运输效率,建设综合视频监控系统提高铁路防灾减灾能力，建设乘客信息服务系统提高铁路乘客服务水平和乘客旅行体验，助力铁路运营商全面提升铁路信息化水平，迎接铁路业务发展的挑战。

2.华为数字铁路解决方案

2.1解决方案概述

华为数字铁路解决方案由以下子解决方案组成:

运营通信解决方案：综合华为GSM-R、电源、传输、IP类优势产品，携手行业TOP级配套产品供应商，为铁路行业客户提供运营通信解决方案，协助其实现高可靠、高灵活、可演进运营通信系统。

综合视频监控解决方案：包含摄像头、接入网 、传输、无线、存储、平台、网络能源、第三方产品等，保障区间行车安全、车站客货安防、区间站机房设备运行安全。

乘客信息服务解决方案(PIS/PA/Clock/Call Center)：为乘客提供乘车信息、时间、天气等多媒体信息服务，为紧急情况提供紧急信息发布、指示手段。

图1：数字铁路解决方案总览图

2.2铁路运营通信解决方案

场景需求：

华为相伴铁路现代化二十载，深刻理解铁路的行业需求。在新技术发展趋势下，基于传统无线通信技术的调度业务面临严峻挑战：

调度集中化：在铁路运营高效化趋势下，列车发车间隔缩小，并行调度通信需求大幅增加，而中心调度员、车站值班员和列车司机的“大三角通信”如果仍使用传统无线通信系统的单信道模拟制式，无法满足广域调度和并行通话需求;

客运高速化、货运重载化：列车需要通过可靠、安全的无线通信网络传输安全数据(如高速列车的ETCS-2列控数据，重载货车的机车同步操控和电控空气制动数据等)，而传统无线通信系统数据传输能力不足，安全保护措施落后，无法实现数据承载。

解决方案

华为综合GSM-R、传输、IP类优势自研产品，携手行业TOP级配套产品供应商，为铁路行业客户提供运营通信解决方案，协助其实现高可靠、高灵活、可演进的数字无线通信系统。其应用场景包括：

采用分布式基站方案实现隧道、编组站、山区等区域的信号覆盖;

采用Hybrid MSTP组环+微波补环方案解决新建项目光纤敷设租用成本高、灾害多发路段容易发生断网的问题;

采用波分扩容+MSTP组环+微波补环解决改造类项目光缆敷设租用成本过高影响路侧施工效率的问题。

图2：铁路运营通信解决方案概览图

解决方案亮点：

1.以高可用性、可靠性和安全性为设计准则，华为提供多种独有技术及保护机制，充分保障调度通信业务安全可靠。

独有AFC专利算法和业界唯一商用分布式基站技术，提高切换成功率，减少切换频率，提高无线信号质量。避免掉话引起的调度通话中断、信号设备降级或停车;

系统支持全冗余保护机制，独有的BSC故障快速切换，有效抵御单点故障，提升系统容灾能力;

OTN/MSTP构建骨干、汇聚、接入多层ASON，提供多重保护，抵御自然灾害或人为事件引起网络单点甚至多点故障。

网络电源采用无桥PFC、同步整流、软开关技术和优选器件的第四代整流模块技术，整流模块失效率减少到三分之一、55℃工作温度下输出不降额。

2.结合在通信行业积累的丰富经验和对铁路行业的深入理解，华为为铁路行业定制高灵活调度通信系统，高度适配铁路复杂环境，易于部署管理，减少站点投资，降低运营成本。

业界唯一商用分布式基站，灵活实现在隧道、山区、编组站场景下的网规、部署、管理和维护;

独有同频共站、双网覆盖及增强覆盖技术，提高频率利用率，减少站点建设投资;

支持微波组网、补环、拉远保护，MSTP设备80%单板共享，减少建设和备件投资。

网络能源解决方案适配铁路各种场景，可满足室内、室外，有无市电和市电不稳定等各种场景，可有效降低运营成本。

3.凭借对通信行业发展趋势敏锐洞察和铁路行业建设过程的充分认识，华为提供面向未来的调度通信系统，全面支持平滑演进，保护已有投资。

业界唯一GSM、LTE双模基站支持面向LTE网络的平滑演进;

MSTP、微波产品支持面向全IP的平滑升级;

业界领先端到端1588V2满足LTE网络µs级时间同步要求。

网络能源设备部件可兼容 、系统可扩展，支持网络平滑演进、升级。

2.3铁路综合视频监控解决方案

场景需求：

铁路运输中面临着地震、塌方、泥石流、洪水等自然灾害，爆炸、纵火等恐怖袭击的威胁，这些自然灾害和恐怖袭击造成了严重的事故。

所有的这些事故都需要安防系统进行事前预防、事中快速定位与监控以及事后的取证。视频监控系统是铁路安防的建设重点，主要面临如下方面的挑战：

前端：满足铁路各种场景所需,如售票窗口看清钞票币种的高清需求,看清站台列车车次的需求;解决无市电的供电难题;

网络：适应铁路沿线恶劣环境;无光纤资源的视频接入;列车内的实时监控的视频接入需求;保证重要视频的带宽;

中心：节省存储空间，降低投资、快速读写并易于调看、方便高层决策;

智能应用：智能分析满足防灾、公众安全的需求，并能实现联动告警。

解决方案

华为铁路综合视频监控解决方案,采用高清摄像头对铁路各个场景进行监控，在铁路沿线在沿线有光纤资源时采用PON接入，在无光纤资源时采用无线接入，在车站附近的咽喉区可以采用WIFI接入，列车与地面之间采用LTE回传，在车站内部采用以太网设备接入。视频接入后通过传输网络上传到监控中心存储调看，并进行智能分析和告警处理。

图3：铁路综合视频监控解决方案概览图

解决方案亮点：

1. 多种接入方式，确保车站、列车、沿线监控全覆盖。

有线(PON、交换机)和无线(3G、LTE、WIFI)多种接入方式轻松满足车站和铁路沿线视频监控接入;

业界唯一实测430km/h时速铁路下30Mbps带宽LTE视频回传，提供列车实时监控;

2.高可靠的产品和方案设计，适应铁路特殊应用场景。

工业级PON支持环境温度范围为-40~85℃，适应铁路沿线高温严寒的恶劣环境;

视频媒体流自动分配防止网络阻塞 ，QoS保证重要视频监控回传质量，多重网络保护(单板级、设备级、网络级)，确保视频安全回传;

太阳能提供长达3X24小时备电，解决铁路沿线无市电难题。

3.高效、易用、降低投资。

智能分析对越界、非法逗留、定点安全监控等进行分析后，实现灯光与音响自动报警并进行联动处理，快速响应、节省人力、提高效率;

多达6种OS接入方式显示实时监控画面，随时随地可以调看视频监控画面 ;

多次抽帧实现淡忘式存储，节省30%的存储空间。

2.4乘客信息服务解决方案

场景需求

1.乘客旅行途中对旅行信息、娱乐上网需求增加迅速

乘客信息系统需要承载大量的的视频、音频信息，包括文字引导、自动广播、资讯服务、广告发布、旅途娱乐(车站/车载)、互动查询、实时信息查询等。

2.铁路运营商需要考虑系统的统一部署、运营和维护

部署：因对接系统结构各异需要进行不同物理场景(室内、室外、在线)的部署。

运营：针对不同车站、不同区域引导信息获取故障时，保障终端的不间断工作。

维护：沿线大量终端设备的统一监控，故障设备快速定位和维修。

解决方案

华为乘客信息服务解决方案，包含中心、基础网络、终端，为旅客提供信息服务、无线网络服务等，侧重于提升旅程体验，提高旅客的舒适度和满意度。

图4：乘客信息服务解决方案概览图

方案亮点

华为乘客信息服务解决方案有以下优势：

提供全程、高质量的信息服务：从车站到列车提供全程引导和多媒体资讯服务;显示终端(大小、种类)和播放内容可以根据乘客情况布置，高质量媒体播放平台还可以提供广告编播服务。

融合开放：站内不同的终端和接入设备融合共用一张网络，信息服务系统平台的接口开放，能接入各种系统(时钟、CATV等)的信息。

高效运营：系统、网络，供电多级保护，保证系统不间断服务 。

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