轨道交通通信系统检测课件

轨道交通通信系统检测研讨中国铁路通信信号上海电信测试中心ChinaNationalRailwayComm.&SignalTestingCenter,shanghai轨道交通通信系统检测研讨中国铁路通信信号上海电信测试中心主要内容通信系统服务质量分析第三方检测的主要意义和作用通信系统检测的主要内容案例分析CRSC主要内容通信系统服务质量分析第三方检测的主要意义和作用通信系实施RAMS的核心目标服务质量QoSRAMSReliabilityAvailability

Maintain-ability

Safety

CRSC实施RAMS的核心目标服务质量QoSRAMSReliabi通信系统的服务质量QoS指标QoS量化数据指标体现用户感受反映系统性能CRSC通信系统的服务质量QoS指标QoS量化数据指标体现用户感受反轨道交通通信系统服务质量分析1无线通信系统2视频监控系统3有线网络系统量化的QoS指标覆盖的弱场定位干扰影响系统(内)间的协调动态传送下的性能图象质量QoS指标系统功能实现程度外界因素影响网络性能表现可靠性指标安全性评估CRSC轨道交通通信系统服务质量分析1无线通信系统2视频监控系统3有无线通信系统1无线通信系统CRSC无线通信系统1无线通信系统CRSC

无线通信系统的不可控因素检测手段传播环境信号干扰系统配置施工安装系统的不可控因素服务质量下降!!!CRSC无线通信系统的不可控因素检测手段传播环境信号干扰系统配置施无线通信系统WLAN网络服务质量TETRA网络服务质量CRSC无线通信系统WLAN网络服务质量TETRA网络服务质量CRSWLAN网络在地铁中的应用CBTC系统可靠性要求极高数据吞吐量低采用全冗余设计网络漫游切换短网络抗干扰要求高WLAN2.4GHzPIS系统可靠性要求较高数据吞吐量要求较高网络自动保护网络漫游切换短网络抗干扰要求高CRSCWLAN网络在地铁中的应用CBTCWLANPISCRSCWLAN网络QoS测试Layer1～7测试应用层网络层数据链路层物理层QoSCRSCWLAN网络QoS测试Layer1～7测试应用层网络层数据链WLAN无线网络QoS测试构架视频图象质量（上/下行）网络吞吐量网络转发时延数据优先级测试802.11二层切换IP层（三层）切换位置与场强的对应无线覆盖弱场搜索干扰源查找系统应用测试网络性能指标测试网络漫游切换测试无线场强覆盖测试覆盖盲点同邻频干扰

乒乓效应切换过长带宽下降严重丢包情况严重图象模糊马赛克现象CRSCWLAN无线网络QoS测试构架视频图象质量（上/下行）网络吞封闭隧道环境下无线信号覆盖质量铁轨消防龙头强电系统电缆桥架弱电系统电缆桥架供列车运行的高压电线列车列车地面天线可能放置的位置天线可能放置的位置列车前进方向列车天线可能放置的位置隧道一般高度：5.2--5.5米之间单洞封闭隧道结构剖面图CRSC封闭隧道环境下无线信号覆盖质量铁轨消防强电系统弱电系统供列车封闭隧道环境下无线信号覆盖质量铁轨消防龙头强电系统电缆桥架弱电系统电缆桥架供列车运行的高压电线天线可能放置的位置天线可能放置的位置列车前进方向隧道现场图片CRSC封闭隧道环境下无线信号覆盖质量铁轨消防强电系统弱电系统供列车无线信号覆盖质量多路径快速衰落产生原因：隧道的封闭性，造成无线电波信号的多次反射，对信号质量产生致命影响隧道转弯半径较小，隧道内众多桥架以及防火门等设施引起多普勒效应产生原因：移动物体（车载无线单元）在快速靠近/离开固定物体（隧道AP）时，通讯频率发生变化（频点漂移），接收到的信号能量下降。车速过快时，导致吞吐量下降，设置通讯中断CRSC无线信号覆盖质量多路径快速衰落CRSC无线信号覆盖质量菲涅尔区地铁隧道内菲涅尔区间狭小，压缩了点到点传输链路中间的空间H1=保证第一菲涅尔区60%的空旷需要架高天线的高度；H2=地球曲率因素要求的天线架高高度；D=以英里为单位的距离；F=以GHz为单位的频率。Height=D2/8+43.3ÖD/4F43.3ÖD/4F60%firstFresnelZoneD=DistanceBetweenAntennasH=H1+H2EarthBulgeH2=D2/6H1=43.3ÖD/4F隧道壁对无线信号的反射某些隧道壁相当光滑，无线信号在隧道拐弯处会发生发射显现，信号会沿着隧道方向传播过去。某些隧道对无线信号的反射相对较小，因此必须要保证第一菲涅耳区的可视CRSC无线信号覆盖质量菲涅尔区H1=保证第一菲涅尔区60%的空旷需隧道弯曲半径对信号传播的影响在实际工程中必须要根据隧道实际情况，进行无线信号现场测试CRSC隧道弯曲半径对信号传播的影响CRSCWLAN网络－无线场强覆盖干扰测试特点：1、实时频谱分析2、通道统计3、设备自动查找4、记录回放Playback5、弱场查找6、干扰发现

CRSCWLAN网络－无线场强覆盖干扰测试特点：CRSCAP无缝漫游切换PISAP1PISAP2PISAP3同频切换中的乒乓效应CRSCAP无缝漫游切换PISAP1PISAP2PISAP3同应用层对漫游切换的反映无乒乓效应，网络响应时间表现多次乒乓效应，网络响应时间表现CRSC应用层对漫游切换的反映无乒乓效应，网络响应时间表现多次乒乓效CBTC、PIS系统中IP数据包的特点数据流向

—列车控制中心

—控制中心列车数据包类型—单播？组播？广播？各种数据包分布

—TCP？UDP？数据包大小分布—短包（eg.64、128byte）

—中长包（eg.256、512、1024、1280byte）

—长包（eg.1518byte）数据性能要求

—数据吞吐量—漫游切换时间测试—时延—丢包情况必须根据业务数据流特点构造测试案例CRSCCBTC、PIS系统中IP数据包的特点数据流向必须根据业务数网络吞吐量测试环境:数据帧为1518byte长包单播模式TCP802.11g网络的吞吐量测试结果：1、无线信号覆盖不佳的区段，网络吞吐量会明显下降2、在漫游切换过程中，数据包无法转发（瞬间）CRSC网络吞吐量测试环境:数据帧为1518byte长包单播模式网络时延和AP切换测试体现应用层数据结果CRSC网络时延和AP切换测试体现应用层数据结果CRSC无线通信系统WLAN网络服务质量TETRA网络服务质量CRSC无线通信系统WLAN网络服务质量TETRA网络服务质量CRSTETRA无线通信系统网络结构框图SCN:交换控制节点NMS:网络管理系统TBS:TETRA基站BDA:直放站TETRA基本结构.调度中心

TBSTBSTBSTBSTBSTBSNMS网管其他TETRASCNo漏泄电缆数据语音BDABDACRSCTETRA无线通信系统网络结构框图SCN:交换控制节点TETETRA网络服务质量劣化的常见现象覆盖问题干扰无线网络性能信号弱掉话呼叫失败呼叫建立时间过长语音质量下降？原因CRSCTETRA网络服务质量劣化的常见现象覆盖问题干扰无线网络性能TETRA无线通信系统检测主要内容基站测试发射功率频率偏差直放站测试输出光功率输入光功率射频输出功率漏缆测试输入功率电压驻波比天馈线测试输入功率电压驻波比QoS测试干扰查找语音测试场强覆盖端到端连接建立时间端到端连接建立成功率组呼连接建立成功率越区切换成功率越区切换持续时间语音质量掉话率场强覆盖率天馈系系统同频干扰邻频干扰以往关注点现在关注点CRSCTETRA无线通信系统检测主要内容基站测试发射功率频率偏差直TETRA网络上海三号线试验线场强及QOS测试A、站台无车静态测试在网络信号较强、接收电平稳定情况下，基本不会出现误码，话音质量良好；而当网络信号弱、接收电平低时，相应会导致误码出现，从而影响话音质量。CRSCTETRA网络上海三号线试验线场强及QOS测试A、站台无车静TETRA网络三号线试验线场强及QOS测试B、区间列车动态测试列车停靠在站台时，列车内信号电平较低，为-100dBm、-105dBm，并且产成误码（误码率为2%）初步判断为站台内未进行场强覆盖，由于列车对信号的屏蔽作用，导致信号较弱。列车行驶到两站中间时，信号电平在-80dBm和-90dBm之间起伏变化，并产生误码（误码率为1%—2%），会对通话质量产生影响。初步判断为两站信号交叠处，可能存在同频干扰。从列车内走到站台期间信号电平由-105dBm恢复至-80dBm，在此之间产生了几次误码（误码率为2%）初步判断为列车对信号的损耗，导致出列车门进入站台期间信号电平迅速上升。CRSCTETRA网络三号线试验线场强及QOS测试B、区间列车动态测TETRA网络三、四号线同邻频干扰测试3号线石龙路停车场平面图4号线蒲汇溏路停车场平面图测试说明：上海轨道交通无线集群TETRA网络的频率资源相对比较紧张（仅有四组频率），因此两停车场基站共用同一个频点，但由于两个停车场距离比较接近，采用天线进行覆盖，天线的辐射半径较大，无线信号传播控制非常困难，容易对相邻停车场的覆盖区域产生同频干扰。测试后采取的措施：

将停车场的基站发射功率调小，天线的俯扬角进一步向下倾斜。在保证了满足停车场覆盖的前提下，上述两个停车场之间不发生同频干扰，同时也没有对正线运行的列车产生干扰。CRSCTETRA网络三、四号线同邻频干扰测试3号线石龙路停车场平面视频监控系统2视频监控系统CRSC视频监控系统2视频监控系统CRSC视频监控系统视频图象服务质量CRSC视频监控系统视频图象服务质量CRSC视频监控系统图像质量需求分析图像质量需求高清晰度高分辨率

实时性可靠性CRSC视频监控系统图像质量需求分析图像质量需求高清晰度高分辨率实影响图像质量的主要因素外界信号干扰传输通道性能照度传输通道性能外界信号干扰照度阻抗不匹配通道误码传输时延通道带宽随机杂波单频干扰电源干扰脉冲干扰接地干扰照度影响CRSC影响图像质量的主要因素外界信号干扰传输通道性能照度传输通道性传输通道性能影响D通道带宽若小于6Mb/s，会导致图像延迟或者通信中断。B通道误码如果大于1×10ˉ6

，则图像会出现马赛克现象。C传输时延过长会造成图像不连贯。A阻抗不匹配会在信号传输线上脉冲序列的前后产生振荡，若振荡加大，则会无法分辨出脉冲电平值，产生重影。轨道交通内部传输图像的传输通道可能是多种多样的，环境条件也各不相同，因此阻抗的不匹配、通道衰减的大小以及接口的反射都会对图像质量产生影响。CRSC传输通道性能影响D通道带宽若小于B通道误码如果大于1×10ˉ传输通道性能测试CRSC传输通道性能测试CRSC外界信号干扰轨道交通内部有大量的控制信号，而该类信号的工作频段大都集中在10MHz以内，而恰恰视频信号也在该频段内，因此干扰条纹将非常复杂，产生“网纹”现象。A单频干扰50Hz的电源干扰性最强，它会产生一个连贯的干扰带，而视频信号的频率范围为0-6MHz，因此会会造成扭曲干扰，产生“黑白滚道”现象。B电源干扰监控点距离控制中心较远，而这样很容易导致地电位不平衡，而产生对视频信号的干扰，会引起黑色滚动条纹。C接地干扰由轨道交通内部各种继电器产生的非常强烈的阶段性的脉冲干扰引起，会造成“跳动”现象。D脉冲干扰由于建筑物内的电气环境比较复杂，容易形成各种干扰源，如果施工过程中未采取恰当的防护措施，各种干扰就会通过传输线缆进入视频监控系统，造成视频图像质量下降、系统控制失灵、运行不稳定等现象。在视频监控系统中，随机杂波影响不是主要的，主要的是各种干扰信号的影响。CRSC外界信号干扰轨道交通内部有大量A50Hz的电源干扰性最强，它目前图像质量主观评价方式的缺陷以前，人们一直采用图像五级损伤制这个方法来对图像质量做主观评价，也就是“察觉不到的、可察觉的、有轻微干扰的、有干扰的、有严重干扰的”，但是这种评价方法会受到许多主客观因素的影响。主观因素就是每个人的评价标准不一样，同样是4级标准，有些人觉得可以了，但有些人觉得达不到，因为个人参照的基准不同；客观因素就是受到照度、距离等物理条件的影响。因而，不同人对同一幅图像的质量会产生不同的评判，这往往会导致分歧，这时就需要引入客观的测试来做一个最终的判断。

主观评价图像清晰度图像还原度图像亮度按照五级损伤制评分图像质量QoS指标评定CRSC目前图像质量主观评价方式的缺陷以前，人们一直采用图像五级损伤视频图象服务质量QoS参数测试主观评价图像清晰度图像还原度图像亮度图像质量QoS指标评定客观测试视频复合信号定量评定水平清晰度图像分辨率灰度等级评估CRSC视频图象服务质量QoS参数测试主观评价图像质量QoS客观测试CCTV图像监控QoS指标（例举）

项目QoS指标输出幅度700±20mV幅频特性≤4.8MHz±0.5dB5MHz－1～0.5dB5.5MHz－3～0.5dB行同步幅度300±9mVp-pK因子≤3%DG±8%DP±8°亮色增益差±3%亮色时延差±20nSS/N加权值≥56dB行同步前沿抖动≤20nSp-pCRSCCCTV图像监控QoS指标（例举）项目QoS指标输出幅度70图象质量QoS参数测试（示意图I）CRSC图象质量QoS参数测试（示意图I）CRSC图象质量QoS参数测试（示意图II）CRSC图象质量QoS参数测试（示意图II）CRSC图象质量QoS参数测试（示意图III）CRSC图象质量QoS参数测试（示意图III）CRSC有线网络系统3有线网络系统CRSC有线网络系统3有线网络系统CRSC有线通信系统传输网络－MSTP系统QoS性能测试NTP时间同步网的服务质量CRSC有线通信系统传输网络－MSTP系统QoS性能测试NTP时间同MSTP系统－带来的新挑战采用统一的数据封装格式把异步突发信号承载在同步的、比特率恒定的SDH信号上。ITU-TG.7041标准GFP（GenericFramingProcedure）ITU-TX.87标准LAPS（LinkAccessProcedureforSDH）

MSTP采用虚级联（VirtualConcatenation）技术使得SDH能够配置灵活的带宽,承载与PDH速率不同的数据信号。同时很多MSTP设备还具有LCAS(LinkCapacityAdjustmentScheme)功能，使得系统能够实现动态调整业务带宽的功能，提高带宽效率。自动保护倒换（APS-AutomaticProtectionSwitching）是依靠软件来完成，不是通过传统的硬件方式完成。无法确保符合ITU-T/GR-253所规定的50ms的限定值.CRSCMSTP系统－带来的新挑战采用统一的数据封装格式把异步突发信MSTP系统－以太网QoS性能指标测试APS保护倒换

－SDH数据通道倒换时间<50ms

－以太网业务倒换时间？物理层采用SDH保护，以太网业务需要STP收敛以太网业务的服务水平协议SLA

－端到端数据通道QoS保证：带宽、时延

－快速有效的故障定位系统误码

－系统端到端

24小时误码特性－以太网通道长时间丢包情况车站控制中心网管中心车站STM-16STM-16CRSCMSTP系统－以太网QoS性能指标测试APS保护倒换车站控制有线通信系统传输网络－MSTP系统QoS性能测试NTP时间同步网的服务质量CRSC有线通信系统传输网络－MSTP系统QoS性能测试NTP时间同NTP协议概述网络时间协议（NetworkTimeProtocol）是用于网络中时间同步的标准协议。NTP的设计充分考虑了网络中时间同步的复杂性。NTP提供的机制严格、实用、有效，适应于在各种规模、速度和连接通路情况的网络环境下工作，现已广泛运用于航空、交通、银行、证券交易、电信等时间精度要求很高的行业内。目前，在通常的实际环境下，NTP提供的时间精确度在WAN广域网上为50毫秒内，在LAN局域网上则为20毫秒内或者更高。在专用的时间服务器上，则精确度更高可以达到亚毫秒级。

CRSCNTP协议概述网络时间协议（NetworkTimeProNTP同步网的一些典型功能统一网络中各系统的网管日志时间，使其相关联，便于在系统故障时对有关设备的日志进行分析和判断，并对故障点迅速定位。保证那些对时间有严格要求的应用系统的时间准确性和不可更改性，避免如AFC系统由于时间突变而造成无法出站的情况。保证那些需要应用认证过程的系统间的时间同步，如一卡通系统，因为认证中的数字时间戳服务要求客户端使用本地时间作为参数与认证服务器端交换认证信息包。如果不能做到网络中的时间同步，那么系统就会遇到问题。

确保系统之间的远程系统调用能够正常进行，避免发生请求超前现象。CRSCNTP同步网的一些典型功能统一网络中各系统的网管日志时间，使地铁公司NTP时间同步网介绍在地铁各个控制中心、轨道交通公安分局和全路网监控中心各设置一个线路时间服务器。在中山北路和东宝兴路各设置一个上层时间服务器。上层时间服务器为各个线路时间服务器提供时间同步信号；线路时间服务器为设在各线控制中心的各个弱电系统提供时间同步信号。所有的上层时间服务器和线路服务器都由一个上层时间服务器网管设备统一管理。线路服务器输出时间与标准时间的偏差小于50ms。CRSC地铁公司NTP时间同步网介绍在地铁各个控制中心、轨道交通公安NTP时间同步网的一般组网方式第0层设备处于该网络的特殊位置，是时间同步网络的基准时间参考源。它位于子网络的顶端，目前普遍采用全球卫星定位系统，即由GPS播发的UTC时间代码，本身并不具有NTP。CRSCNTP时间同步网的一般组网方式第0层设备处于该网络的特殊位置NTP时间同步网的一般组网方式第1层设备为一级时间服务器，为了保证时间同步网的可靠性，第一层时间服务器在网内至少配置2台以上。每个主时间服务器都有GPS时间接收机作为输入时间参考源，主要配件实现冗余配置。CRSCNTP时间同步网的一般组网方式第1层设备为一级时间服务器，为NTP时间同步网的一般组网方式第2层设备为二级区域时间服务器，通过NTP协议从第一层的时间服务器侧获得时间，并向第三层设备的客户机发布时间。为了保证时间同步网的可靠性，区域时间服务器至少应配置2个以上可达的第一层的NTP时间服务器地址，可以指定或自动根据NTP算法选择最佳主时间服务器进行时间更新。CRSCNTP时间同步网的一般组网方式第2层设备为二级区域时间服务器NTP时间同步网的一般组网方式第3层设备为时间客户机，通过NTP协议从第二层的区域时间服务器侧获得时间，并对外输出标准时间。为了保证时间同步网的可靠性，客户机至少应配置2个以上可达的第二层的区域时间服务器地址，可以指定或自动根据NTP算法选择最佳区域服务器进行时间更新。CRSCNTP时间同步网的一般组网方式第3层设备为时间客户机，通过N影响NTP时间同步网精度的主要因素网络因素丢包率过大不支持广播传输故障时延过大CRSC影响NTP时间同步网精度的主要因素网络因素丢包率过大不支持广影响NTP时间同步网精度的主要因素自身因素本振精度不高输出不稳定不实时更新兼容性差未安全隔离处理能力低下CRSC影响NTP时间同步网精度的主要因素自身因素本振精度不高输出不影响NTP时间同步网精度的主要因素协议不