华为智慧城轨 综合数据网络解决方案

华为智慧城轨综合数据网络解决方案 主编:李风乐、陈伟玮 主编:李风乐、陈伟玮主要参与人员:吕亮、潘望、赵宸、张生兵、宋兆麟、郑铁钧发布日期:2023-04-26发布版本:01 版权所有©华为技术有限公司2023。保留一切权利。非经本公司书面许可，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本文档内容的部分或全部，并不得以任何形式传播。 商标声明 和其他华为商标均为华为技术有限公司的商标。本文档提及的其他所有商标或注册商标，由各自的所有人拥有。 注意 您购买的产品、服务或特性等应受华为公司商业合同和条款的约束，本文档中描述的全部或部分产品、服务或特性可能不在您的购买或使用范围之内。除非合同另有约定，华为公司对本文档内容不做任何明示或默示的声明或保证。 由于产品版本升级或其他原因，本文档内容会不定期进行更新。除非另有约定，本文档仅作为使用指导，本文档中的所有陈述、信息和建议不构成任何明示或暗示的担保。 主编简介 李风乐，华为数据通信产品线信息体验工程师，2018年加入华为，具有多年的资料开发经验，目前负责交通行业解决方案资料开发工作。 陈伟玮，华为数据通信产品线交通行业解决方案架构师，2014年加入华为，具有多年数据通信产品与解决方案架构设计经验，目前负责交通行业解决方案设计工作。 本书内容 本书以城轨发展趋势、城轨综合数据网络面临的挑战为切入点，详细介绍了华为智慧城轨综合数据网络解决方案的架构和方案价值。本方案覆盖城轨车地Wi-Fi 6网络、城轨数据承载网络、城轨云数据中心网络和城轨云网络安全，旨在向读者全面呈现华为智慧城轨综合数据网络解决方案在智慧城轨建设中发挥的重要作用。 读者对象 本书适合城轨综合数据网络相关的ICT从业人员、投身数字化转型的参与者或者决策者，以及对智慧城轨综合数据网络感兴趣的读者。阅读本书建议具备以下经验和技能： 了解数据通信网络基础知识，熟悉城轨综合数据网络架构。在工作中与城轨综合数据网络相关，具有网络规划设计、操作或运维经验。 符号约定 对正文中重点信息的补充说明。“说明”不是安全警示信息，不涉及人身、设备及环境伤害信息。 表示如不避免则可能导致轻微或中度伤害的具有低等级风险的危害。 第1章城轨发展趋势和挑战.............................................................................................1 1.1城轨发展趋势..............................................................................................................11.2城轨综合数据网络面临的挑战...............................................................................3 2.1方案简介.......................................................................................................................72.2方案价值....................................................................................................................36 第3章方案应用...............................................................................................................39 3.1案例一：城轨车地无线网络升级改造...............................................................393.2案例二：城轨数据承载网络升级改造...............................................................413.3案例三：城轨云数据中心网络升级改造...........................................................42 A术语................................................................................................................................46 第1章城轨发展趋势和挑战 摘要 本章主要介绍城轨的发展和变革趋势，同时概要总结这些变化或趋势对城轨综合数据网络带来的机遇和挑战。 1.1城轨发展趋势 城轨，即城市轨道交通的简称，是服务于城市内部、相邻城市之间的轨道交通运输系统。作为城市的“大动脉”，城轨是现代化交通体系中载客量最大、运送速度最快的交通方式。交通强国，城轨担当。近年来，中国城轨交通已进入快速发展的新时期，其运营规模、客运量、在建线路长度、规划线路长度均处在世界前列。截至2022年12月31日，中国内地累计有55个城市投运城轨交通线路超过一万公里，达到10291.95公里。在云计算、IoT（Internet of Things，物联网）、Wi-Fi 6（Wireless Fidelity 6，第六代无线网络技术）等新兴技术的推动下，城轨正在加速迈入全新的数字化时代，网络化、自动化、智慧化也成为了国内轨道交通运输行业发展的方向。 为了促进我国城轨信息化的健康发展和智慧城轨的有序建设，实现轨道交通的智慧化转型与升级，直至达到建设交通强国的战略目标，中国城市轨道交通协会于2020年3月发布了《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》，提出了“两步走”的战略，即到2025年基本形成中国式智慧城轨，并跻身世界先进智慧城轨国家行列；到2035年中国城轨行业的智能化水平要实现世界领先，并建成全球领先的智慧城轨技术体系和产业链。同时，该纲要给出了首部“交通强国”建设的发展蓝图，如图1-1所示，即智慧城轨“1-8-1-1”发展目标，未来将“铺画一张智慧城轨建设蓝图，创建八大智能体系，建立一个城轨云与大数据平台，制定一套智慧城轨技术标准体系”。 未来五年是交通运输进入加快建设交通强国新阶段的重要五年，以交通运输部为首的多个部门于2023年3月联合发布的《加快建设交通强国五年行动计划（2023-2027年）》中明确指出，“加快科技创新驱动发展，注重新技术深度赋能应用，提升交通运输数字化智能化网联化发展水平”。不难看出，未来智慧城轨定是利用新ICT技术集成城轨交通各系统、各类服务的综合体，更是城轨交通领域信息化建设进入新阶段的集中体现。这就需要基于各类新兴技术协同创新所形成的新技术和新方案，全面感知、深度互联和智能融合乘客、设施、设备、环境等实体信息，创新服务、运营、建设管理模式，最终打造出安全、便捷、高效、绿色、经济的智慧城轨。 1.2城轨综合数据网络面临的挑战 随着“新基建”写入政府工作报告，以及《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》的正式发布，标志着城市轨道交通正快速迈向网络化、自动化、智慧化发展的新时代。城轨综合数据网络是城轨智慧化转型与升级的基础，联接各类智慧化基础设施。在城轨交通行业的智慧化转型与升级的过程中，城轨综合数据网络的各个层面都将面临着诸多新挑战。 重构架构：城轨云底座下重构网络和安全架构 早期，国内地铁线路以“一线一中心”模式进行建设，如图1-2所示，城轨信息化系统通常包括ATS（Automatic Train Supervision，列车自动监控系统）、ICSC（Integrated Command Support Center，综合监控系统）、AFC（AutoFare Collection，自动售检票系统）和PIS（Passenger Information System，乘客信息显示系统）等。不同系统间通常采用烟囱式分散建立，不同系统、不同地铁线路间的数据交互通过接口服务器等方式中继互通，新数据共享则需要改造生产应用甚至升级版本，成本高。此外，新增业务系统时需要独立建设网络，随用随建，缺少统筹规划；硬件设备、机房设施等资源分散投资，运维人员工作量繁重。 在城轨网络化运营的背景下，为了实现各运营线路业务流程和操作规则的统一管理，实现业务管理的标准化，提高运营生产和管理效率，降低运营成本，业务应用需要统一部署，数据需要进行集中管理，这催生了构建城轨云的需求。 城轨云是智慧城轨建设的基础，作为新型技术手段，在大数据平台和大数据分析应用、打破信息孤岛、优化现有三级系统架构、承载智慧地铁业务等方面将带来颠覆性变革。同时，云计算技术采用统一的基础架构服务，线网级城轨云架构更能实现建设和运维成本的降低。基于城轨云技术的分布式硬件资源分配可实现智慧地铁系统的低能耗、大容量、高可靠。通过多线路、多专业的统一规划和部署，可以实现跨专业、跨系统、跨功能、跨线路的整合联动，系统应用更加灵活，实现数据共享。不仅如此，城轨云将进一步加速多专业的深度融合与集成创新。 此外，城轨云的应用发展也遇到相应的挑战。采用云平台作为各应用的Iass（Infrastructure-as-a-Service，基础设施即服务）平台，将会对当前已运行的部分应用系统及稳定的安全运营提出更高的要求。如何确保城轨业务应用间互不干扰、安全隔离、稳定运行，明确地铁各个业务应用的安全边界，是城轨云建设的关键。 重塑联接：打造泛在接入、大带宽、低时延、高可靠的城轨综合数据网络 随着智慧城轨创新发展，各地市不断推动新场景落地，以智慧运维、智慧车站、智慧客服、智慧出行、智慧经营等为代表的新兴业务层出不穷。为了满足新兴业务对数字化、智能化的诉求，大量的智能终端将接入城轨网络，这对城轨网络的物联接入、数据回传要求不断提高。特别是摄像头类终端的广泛使用给传统城轨网络带来巨大挑战。一方面，视频监控的清晰度由720P升级到了4K或更高，接入带宽有近10倍的增长；另一方面，摄像头接入的密度相比过去有近3倍的提升。 新型业务的变化对城轨网络提出了更高的要求。以定位服务、3D可视、城轨生命周期管理为代表的BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）/GIS（Geographic Information System，地理信息系统）业务要求网络要具备快速转发、大带宽能力；以自动驾驶、AR（Augmented Reality，增强现实）/VR（Virtual Reality，虚拟现实）远程维修为代表的业务要求网络具备超低时延、统一的时钟；以机器学习、生产数据双活为代表的高性能计算类业务要求网络能满足超宽、无丢包的诉求。 此外，随着车辆智能运维和视频集中分析、集中存储的需求日益增加，车载信息快速回传的诉求变得十分迫切。由于车辆运行过程中产生的数据量大，而早期车地无线网络带宽严重不足，导致视频等数据信息快速回传的诉求难以落地。当前，普遍采用车上本地存储，例如SSD（Solid State Disk，固态硬盘）或者机械硬盘，夜间维修时按需提取拷贝，但存在不安全、非实时和效率低等问题。 −不安全：移动硬盘拷贝存在易损坏、插拔不到位等问题，无法保证数据读取的有效记录及数据的完整性，此外，移动存储介质可能会引入病毒文件，数据安全得不到保证。−非实时：列车在维修或平峰时段会返回车库并下电，而列车下电后无法远程连接，此时地铁公安调查需求时则无法直接调看，响应慢。−效率低：夜间车辆运行时间短，拷贝数据时需要再次给车辆上电，浪费人力和电力。若要完成不同车辆的数据拷贝，作业工作量大、效率低。 重构平台：智