În contextul în care operatorii rețelelor de metrou constată o cerere tot mai mare a pasagerilor pentru transport ecologic, eficient și accesibil, cea mai recentă generație Wi-Fi 6 oferă conexiunea necesară pentru crearea unor experiențe de călătorie personalizate, confortabile și convenabile pentru pasageri.

Marcând o evoluție de peste 20 de ani a standardului Wi-Fi, cea mai recentă generație, și anume Wi-Fi 6, oferă un debit de date și mai mare, cu o latență mai mică și o eficiență de spectru sporită.

Adăugând aceste funcții la conceptul de operare a unei infrastructuri TIC pentru o rețea de trenuri urbane care să fie sigură, fiabilă și eficientă, operatorii rețelelor de metrou pot beneficia din plin de pe urma implementării Wi-Fi 6 ca rețea de comunicații fără fir între tren și sol.

Pentru trenurile autonome, TCMS (Train Control and Management System) și transmisiile video de înaltă precizie din cabină necesită un schimb de date în timp real pentru o cantitate mare de informații.

În industrie, operatorii de metrou au nevoie, de obicei, de un debit de date de 500 Mbps pentru a acoperi cererile de comunicații tren-sol.  Datorită lățimii de bandă cvadruplate oferite de Wi-Fi 6, acum se poate rezerva mai mult spațiu pentru aplicațiile de la bord, cu viteze mai mari de comunicare între tren și sol.

Rolul tehnologiei avansate în transformarea digitală a sectorului feroviar

Pentru operatorii de metrou și autoritățile de transport public, multe dintre cele mai mari provocări ale industriei feroviare, inclusiv siguranța, eficiența, costurile de operare și economiile de energie, pot fi rezolvate printr-un sistem feroviar automatizat.

Îmbinarea unei rețele de ultimă generație cu inteligența la bord poate fi revoluționară, oferind nu numai punctualitate, ci și rezistență sporită, capacitate de adaptare la cereri în timp real și revenire rapidă în caz de întreruperi.

Având în vedere schimbările climatice și faptul că tot mai multe autorități adoptă strategii de zero emisii, emisiile de carbon cauzate de sectorul transporturilor trebuie analizate cu atenție. Tehnologia TIC modernă poate contribui la un transport mai ecologic.

Un sistem feroviar mai automatizat este, de asemenea, unul mai ecologic. Potrivit companiei Thales, funcționarea autonomă poate îmbunătăți eficiența energetică deja remarcabilă a căilor ferate și reduce consumul de energie al trenurilor cu 15%, crescând în același timp capacitatea feroviară cu până la 50%.

Sistemele de metrou nu doar că va trebui să funcționeze mai ecologic datorită strategiilor de zero emisii, dar va trebui să permită și o capacitate mai mare. Fiecare călătorie transferată de pe șosea pe calea ferată va contribui la reducerea amprentei globale de carbon. Așadar, se estimează o cerere mai mare pentru un transport feroviar mai ecologic, eficient și sigur, cu un nivel ridicat de automatizare.

Nivelurile mai ridicate de automatizare permit personalului să se concentreze mai mult asupra activităților esențiale, lăsând procedurile de rutină să fie efectuate de sistemele automate.

Nivelurile mai ridicate de automatizare sunt considerate, de asemenea, un instrument pentru rezolvarea lipsei de personal în operațiunile care se intensifică după pandemie. În general, un nivel ridicat de automatizare permite operatorilor să reducă dependența de personal.

Pe măsură ce operatorii feroviari urbani din întreaga lume urmăresc un nivel mai ridicat de utilizare a automatizării, infrastructura de comunicații, care este asemenea unui sistem nervos al căii ferate, a devenit o parte vitală a modernizării. Aici intervine expertiza companiilor TIC.

Principalele provocări ale transformării digitale a sectorului feroviar

Atunci când lucrăm cu companii feroviare urbane din întreaga lume pentru proiectele lor de transformare digitală, punctul nevralgic pe care îl întâlnim cel mai des este nevoia de modernizare a rețelei de comunicații.

De exemplu, în lipsa unei lățimi de bandă suficiente, datele PIS (Passenger Information System) și backhaul video folosesc încă soluții Wi-Fi. Unii operatori au implementat mai multe sisteme tren-sol în paralel, fiecare acoperind nevoi și aplicații specifice. Cu toate acestea, odată cu sistemele multiple, OPEX crește, iar mentenanța devine mai complexă.

Cu toate acestea, cu tot mai multe rețele Wi-Fi-5/6 implementate în transportul feroviar, spectrul LTE-M devine din ce în ce mai aglomerat, lăsând o lățime de bandă limitată pentru comunicații esențiale, cum ar fi CBTC (Communications-based train control), mesajele de urgență PIS, apelurile de urgență ale pasagerilor și alte servicii cheie cu lățime de bandă redusă.

Pentru backhaul în timp real al altor servicii vitale, cum ar fi video PIS live și TCMS, care necesită o lățime de bandă mai mare de 500M, comunicațiile actuale wireless vehicul-sol nu reușesc să asigure o lățime de bandă suficientă, ceea ce limitează potențialul de automatizare a transportului feroviar urban.

Dacă ne uităm la infrastructura standard de astăzi, comunicarea tren-sol stabilă și cu lățime de bandă mare la viteze mari reprezintă de mult timp o provocare tehnică la nivel mondial. Lățimea insuficientă de bandă uplink creează dificultăți persistente pentru orice soluție de comunicare fără fir tren-sol care a început inițial de la comunicarea publică fără fir (cum ar fi LTE sau Wi-Fi tradițional).

În plus, sistemele actuale de comunicații fără fir tren-sol se confruntă și cu următoarele probleme:

  • pierderea datelor în timp real din cauza unei latențe de transfer mai mari de 100 ms, care determină o rată ridicată de pierdere a pachetelor.
  • procesul complex de instalare a AP (punct de acces) de cale ferată, a antenelor și a sursei de alimentare PoE (Power over Ethernet).
  • Carcasă de protecție adecvată care limitează construcția unei rețele compatibile cu un sistem feroviar mai automatizat.

Sistemul Huawei de Comunicare Operațională pentru Transportul Feroviar Urban

Bazat pe zeci de ani de inovație atât în domeniul hardware, cât și în cel al algoritmilor, sistemul Huawei de Comunicare Operațională pentru Transportul Feroviar Urban evidențiază următoarele trei descoperiri tehnologice:

Performanță sporită

Algoritmul de estimare a canalului Midamble și amplificarea de alimentare DPD (predistorsiune digitală) susțin lățimea de bandă a comunicării Wi-Fi 6 tren-sol până la 1,4 Gbit/s la o viteză de până la 160 km/h.

Astfel, transmiterea în timp real a datelor de la bord, cum ar fi transmisia video PIS în direct și TCMS, nu va mai reprezenta un impediment pentru transportul feroviar urban care intră în era condusului complet autonom.

Transmiterea fără întreruperi

Odată cu creșterea vitezei vehiculului, transferurile între AP au loc mai frecvent. Datorită tehnologiilor tradiționale, transferurile au generat preocupări în ceea ce privește impactul lor asupra QoS-ului general al legăturii de comunicare tren-sol.

O tehnologie handover soft pentru comunicațiile tren-sol, concepută special, care ia în considerare condițiile de mediu ale căii ferate de metrou, va scurta întârzierea de transfer la mai puțin de 30ms, pentru viteze de până la 160 km/h, fără întreruperea serviciului.

Implementarea rapidă

Având în vedere mediile dificile din cadrul sistemelor de metrou și constrângerile în ceea ce privește spațiul de găzduire a componentelor de bază ale unui Wi-Fi 6, sistemele de comunicații tren-sol dețin un rol semnificativ.

Cu un șasiu AP integrat și conceput special pentru mediul feroviar, un ansamblu de cabluri profesionale de tip M12 rezistente la șocuri și o carcasă IP68 impermeabilă și rezistentă la praf, instalarea sistemelor Wi-Fi 6 a fost îmbunătățită în mod semnificativ, timpul obișnuit de instalare a AP-urilor fiind redus la mai puțin de 30 de minute.

Soluția integrează cele mai bune echipamente de rețea de la Huawei, inclusiv AirEngine Wi-Fi 6, switch-ul CloudEngine S și iMaster NCE-Campus.

Implementarea sistemului Huawei de Comunicare Operațională pentru Transportul Feroviar Urban

Linia 20 a metroului din Shenzhen este un exemplu excelent care arată cum Comunicarea Operațională pentru Transportul Feroviar Urban de la Huawei poate face diferența.

Inaugurată în decembrie 2021, Linia 20 este prima linie de metrou din China care integrează backhaul Wi-Fi 6 de la tren la sol și prima linie de metrou din Shenzhen care atinge gradul de automatizare 4 (GoA4) în ceea ce privește condusul autonom.

Shenzhen Metro și Huawei au desfășurat o activitate comună de cercetare și dezvoltare privind backhaul cu lățime de bandă mare în timp real a comunicațiilor wireless pentru vehiculele de transport feroviar, inclusiv algoritmul de îmbunătățire a mobilității de mare viteză Midamble cu brevete internaționale de bază, cinci brevete exclusive și algoritmul de optimizare a re-comutării, încorporat în sistemul de brevete standard IEEE.

Huawei colaborează cu parteneri de top din industrie, cum ar fi metroul din Shenzhen, pentru a explora cooperare solidă în sfera tehnologiei Wi-Fi 6 de viteză foarte mare și latență redusă, care poate aduce îmbunătățiri în materie de siguranță și eficiență în comunicațiile feroviare urbane și poate deveni un lider în era condusului autonom integrat în sistemul feroviar urban inteligent.