轨道交通通信系统检测课件

,CRSC,Click to edit Master title,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,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,China National Railway Comm.&Signal Testing Center,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,QoS,RAMS,Reliability,Availability,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CRS,WLAN,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,WLAN,2.4GHz,PIS,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,CRSC,WLAN网络在地铁中的应用CBTCWLANPISCRSC,WLAN,网络,QoS,测试,Layer1,7,测试,应用层,网络层,数据链路层,物理层,QoS,CRSC,WLAN网络QoS测试Layer17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,CRSC,WLAN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=,D,2,/8 +43.3,D/4F,43.3,D/4F,60%first Fresnel Zone,D=Distance Between Antennas,H=H1+H2,Earth Bulge,H2=D,2,/6,H1=43.3,D/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 CRSC,WLAN,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,Playback,5,、弱场查找,6,、干扰发现,CRSC,WLAN网络无线场强覆盖干扰测试特点：CRSC,AP,无缝漫游切换,PIS AP1,PIS AP2,PIS AP3,同频切换中的乒乓效应,CRSC,AP无缝漫游切换PIS AP1PIS AP2PIS AP3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,CRSC,CBTC、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,TCP,802.11g,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CRS,TETRA,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,TBS,TBS,TBS,TBS,TBS,TBS,NMS,网管,其他,TETRA,SCN,o,漏泄电缆,数据,语音,BDA,BDA,CRSC,TETRA无线通信系统网络结构框图SCN:交换控制节点TE,TETRA,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,CRSC,TETRA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,CRSC,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,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。,CRSC,TETRA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。,CRSC,TETRA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。,CRSC,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,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,110,6,，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110,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,70020mV,幅频特性,4.8MHz 0.5dB,5MHz,1,0.5dB,5.5MHz,3,0.5dB,行同步幅度,3009mVp-p,K,因子,3%,DG,8%,DP,8,亮色增益差,3%,亮色时延差,20n,SS/N,加权值,56dB,行同步前沿抖动,20nSp-p,CRSC,CCTV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-T G.7041,标准,GFP,（,Generic Framing Procedure,）,ITU-T X.87,标准,LAPS,（,Link Access Procedure for SDH,）,MSTP,采用虚级联（,Virtual Concatenation,）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(Link Capacity Adjustment Scheme),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-Automatic Protection Switching,）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,.,CRSC,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,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-16,STM-16,CRSC,MSTP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（,Network Time Protocol,）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。,CRSC,NTP协议概述网络时间协议（Network Time Pro,NTP,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。,CRSC,NTP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,。,CRSC,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,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。,CRSC,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,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。,CRSC,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,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。,CRSC,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,协议不支持,周期更新故障,监控失效,倒换失效,非法同步,软件因素,CRSC,影响NTP时间同步网精度的主要因素协议不支持周期更新故障监控,第三方检测的主要项目,1,一级时间服务器,2,二级时间服务器,3,以太网交换机,GPS,接收时间精度,本振时间输出保持,精度,处理最大,NTP,并发,请求用户数量,端口安全隔离功能,GPS,接收时间精度,本振时间输出保持,精度,处理最大,NTP,并发,请求用户数量,端口安全隔离功能,三层路由交换功能,端口吞吐量测试,时延测试,丢包 测试,VLAN,功能,CRSC,第三方检测的主要项目1一级时间服务器2二级时间服务器3以太网,第三方检测的主要项目,4,网管功能验证,5,NTP,系统测试,6,网络系统测试,网络安全性,网络负载下系统,准确性测试,以太网性能测试,系统时间精度,系统时间稳定度,有条件同步功能,冗余可靠性测试,时间源优选功能,兼容性测试,故障管理功能,配置管理功能,记录数据统计,分析功能,日志管理功能,安全管理功能,CRSC,第三方检测的主要项目4网管功能验证5NTP系统测试6网络系统,主要内容,第三方检测的主要意义和作用,CRSC,主要内容第三方检测的主要意义和作用CRSC,第三方检测在通信系统测试的必要性分析,承担并客观公正地负起裁判员的工作职责,第三方检测的技术专业性体现,第三方检测受到国家法律的严格规范,CRSC,第三方检测在通信系统测试的必要性分析承担并客观公正地负起裁判,第三方检测质量保证体系与准确、全面的检测结果,五、严谨的检测结果,一、计量认证合格的,质量保证体系,二、全面掌握项目信息,三、规范的现场检测,四、科学的技术分析,实现项目目标,提升客户价值,明确的质量目标,有效的管理程序,正确的作业指导,适用的技术标准,详细的项目规划,合理的组织安排,计量检定合格的适用仪表,培训认证合格的检测人员,规范有效正确的检测方法,符合测试要求的检验环境,测试数值现场确认,测试结果后期分析,编制规范检测报告,准确、全面,的检测结果,CRSC,第三方检测质量保证体系与准确、全面的检测结果 五、严谨的检测,Thank You!,China National Railway Comm.&Signal Testing Center,shanghai,Thank You!China National Rail,