DIGITALIZAREA INFRASTRUCTURII FEROVIARE URBANE: Soluţia pentru un sistem de transport urban sigur, fiabil şi eficient

În contextul în care operatorii reţelelor de metrou constată o cerere tot mai mare a pasagerilor pentru transport ecologic, eficient şi accesibil, cea mai recentă generaţie Wi-Fi 6 oferă conexiunea necesară pentru crearea unor experienţe de călătorie personalizate, confortabile şi convenabile pentru pasageri, se arată într-un comunicat de presă al Huawei.

Marcând o evoluţie de peste 20 de ani a standardului Wi-Fi, cea mai recentă generaţie, şi anume Wi-Fi 6, oferă un debit de date şi mai mare, cu o latenţă mai mică şi o eficienţă de spectru sporită. Adăugând aceste funcţii la conceptul de operare a unei infrastructuri TIC pentru o reţea de trenuri urbane care să fie sigură, fiabilă şi eficientă, operatorii reţelelor de metrou pot beneficia din plin de pe urma implementării Wi-Fi 6 ca reţea de comunicaţii fără fir între tren şi sol.

Pentru trenurile autonome, TCMS (Train Control and Management System) şi transmisiile video de înaltă precizie din cabină necesită un schimb de date în timp real pentru o cantitate mare de informaţii. În industrie, operatorii de metrou au nevoie, de obicei, de un debit de date de 500 Mbps pentru a acoperi cererile de comunicaţii tren-sol. Datorită lăţimii de bandă cvadruplate oferite de Wi-Fi 6, acum se poate rezerva mai mult spaţiu pentru aplicaţiile de la bord, cu viteze mai mari de comunicare între tren şi sol.

• Rolul tehnologiei avansate în transformarea digitală a sectorului feroviar

Potrivit sursei citate, pentru operatorii de metrou şi autorităţile de transport public, multe dintre cele mai mari provocări ale industriei feroviare, inclusiv siguranţa, eficienţa, costurile de operare şi economiile de energie, pot fi rezolvate printr-un sistem feroviar automatizat.

Îmbinarea unei reţele de ultimă generaţie cu inteligenţa la bord poate fi revoluţionară, oferind nu numai punctualitate, ci şi rezistenţă sporită, capacitate de adaptare la cereri în timp real şi revenire rapidă în caz de întreruperi.

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

Un sistem feroviar mai automatizat este, de asemenea, unul mai ecologic. Potrivit companiei Thales, funcţionarea autonomă poate îmbunătăţi eficienţa energetică deja remarcabilă a căilor ferate şi reduce consumul de energie al trenurilor cu 15%, crescând în acelaşi timp capacitatea feroviară cu până la 50%.

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

Nivelurile mai ridicate de automatizare permit personalului să se concentreze mai mult asupra activităţilor esenţiale, 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 operaţiunile care se intensifică după pandemie. În general, un nivel ridicat de automatizare permite operatorilor să reducă dependenţa de personal.

Pe măsură ce operatorii feroviari urbani din întreaga lume urmăresc un nivel mai ridicat de utilizare a automatizării, infrastructura de comunicaţii, 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 reţelei de comunicaţii'', au precizat reprezentanţii Huawei.

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

Cu toate acestea, cu tot mai multe reţele Wi-Fi-5/6 implementate în transportul feroviar, spectrul LTE-M devine din ce în ce mai aglomerat, lăsând o lăţime de bandă limitată pentru comunicaţii esenţiale, cum ar fi CBTC (Communications-based train control), mesajele de urgenţă PIS, apelurile de urgenţă ale pasagerilor şi alte servicii cheie cu lăţime de bandă redusă. Pentru backhaul în timp real al altor servicii vitale, cum ar fi video PIS live şi TCMS, care necesită o lăţime de bandă mai mare de 500M, comunicaţiile actuale wireless vehicul-sol nu reuşesc să asigure o lăţime de bandă suficientă, ceea ce limitează potenţialul de automatizare a transportului feroviar urban.

Dacă ne uităm la infrastructura standard de astăzi, comunicarea tren-sol stabilă şi cu lăţime de bandă mare la viteze mari reprezintă de mult timp o provocare tehnică la nivel mondial. Lăţimea insuficientă de bandă uplink creează dificultăţi persistente pentru orice soluţie de comunicare fără fir tren-sol care a început iniţial de la comunicarea publică fără fir (cum ar fi LTE sau Wi-Fi tradiţional).

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

• pierderea datelor în timp real din cauza unei latenţe 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 şi a sursei de alimentare PoE (Power over Ethernet).

• Carcasă de protecţie adecvată care limitează construcţia unei reţele compatibile cu un sistem feroviar mai automatizat.

• Sistemul Huawei de Comunicare Operaţională pentru Transportul Feroviar Urban

Bazat pe zeci de ani de inovaţie atât în domeniul hardware, cât şi în cel al algoritmilor, sistemul Huawei de Comunicare Operaţională pentru Transportul Feroviar Urban evidenţiază următoarele trei descoperiri tehnologice:

1. Performanţă sporită

Algoritmul de estimare a canalului Midamble şi amplificarea de alimentare DPD (predistorsiune digitală) susţin lăţimea 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 şi TCMS, nu va mai reprezenta un impediment pentru transportul feroviar urban care intră în era condusului complet autonom.

2. Transmiterea fără întreruperi

Odată cu creşterea vitezei vehiculului, transferurile între AP au loc mai frecvent. Datorită tehnologiilor tradiţionale, transferurile au generat preocupări în ceea ce priveşte impactul lor asupra QoS-ului general al legăturii de comunicare tren-sol. O tehnologie handover soft pentru comunicaţiile tren-sol, concepută special, care ia în considerare condiţiile de mediu ale căii ferate de metrou, va scurta întârzierea de transfer la mai puţin de 30ms, pentru viteze de până la 160 km/h, fără întreruperea serviciului.

3. Implementarea rapidă

Având în vedere mediile dificile din cadrul sistemelor de metrou şi constrângerile în ceea ce priveşte spaţiul de găzduire a componentelor de bază ale unui Wi-Fi 6, sistemele de comunicaţii tren-sol deţin un rol semnificativ. Cu un şasiu AP integrat şi conceput special pentru mediul feroviar, un ansamblu de cabluri profesionale de tip M12 rezistente la şocuri şi o carcasă IP68 impermeabilă şi rezistentă la praf, instalarea sistemelor Wi-Fi 6 a fost îmbunătăţită în mod semnificativ, timpul obişnuit de instalare a AP-urilor fiind redus la mai puţin de 30 de minute.

Soluţia integrează cele mai bune echipamente de reţea de la Huawei, inclusiv AirEngine Wi-Fi 6, switch-ul CloudEngine S şi iMaster NCE-Campus.

Implementarea sistemului Huawei de Comunicare Operaţională pentru Transportul Feroviar Urban

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

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

Shenzhen Metro şi Huawei au desfăşurat o activitate comună de cercetare şi dezvoltare privind backhaul cu lăţime de bandă mare în timp real a comunicaţiilor wireless pentru vehiculele de transport feroviar, inclusiv algoritmul de îmbunătăţire a mobilităţii de mare viteză Midamble cu brevete internaţionale de bază, cinci brevete exclusive şi 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 şi latenţă redusă, care poate aduce îmbunătăţiri în materie de siguranţă şi eficienţă în comunicaţiile feroviare urbane şi poate deveni un lider în era condusului autonom integrat în sistemul feroviar urban inteligent.