GPS北斗衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)構(gòu)成及配置在地鐵線路網(wǎng)技術(shù)方案

1、地鐵線路衛(wèi)星時鐘服務(wù)器技術(shù)方案 廣州地鐵14號線背景介紹： 廣州地鐵14號線是廣州建成運營的線路之一，于2017年 12月 28日開通運營知識城支線 （新和站至鎮(zhèn)龍站），預(yù)計將于2018年底開通運營一期工程（嘉禾望崗站至街口站），標(biāo)志 色為棕色。廣州地鐵14號線，主線起于嘉禾望崗站，途徑白云區(qū)和從化區(qū)，止于街口站，支線起于新 和站，途徑白云區(qū)和黃埔區(qū)，大致呈“倒y字”走向。預(yù)計2019年初，廣州地鐵14號線全長76.3千米，其中地下線44.3千米、高架線32千米； 共設(shè)置22座車站，其中地下站13座、高架站9座；采用6節(jié)編組B型列車。其中廣州地 鐵14號線主線將采用快慢車結(jié)合運營模式。地鐵信號

2、系統(tǒng)：地鐵信號系統(tǒng)DCS子系統(tǒng)（Data communication system,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)）是一寬帶通信 系統(tǒng)，為地鐵C盯C系統(tǒng)（CommunicationBased Train Control System，基于通信的列車自 動控制系統(tǒng)）內(nèi)各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信提供快速、可靠、安全的數(shù)據(jù)交換通道，DCS子系統(tǒng)劃 分為有線網(wǎng)絡(luò)+車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)兩個部分，當(dāng)前LTE-M已經(jīng)成為地鐵C盯C信號系統(tǒng)車地通信 的標(biāo)準(zhǔn)。LTE-M對于時鐘頻率精度要求非常之高，精度必須達到0.05ppm,時鐘相位偏差不 能超過+/-1.52,因此，時鐘的設(shè)計及實現(xiàn)在城軌信號DCS系統(tǒng)中尤其關(guān)鍵，要求全網(wǎng)實現(xiàn) 高精度時間同步

3、。地鐵信號系統(tǒng)通常由列車運行運行自動控制系統(tǒng)ATC）和車輛段信號控制系統(tǒng)兩大部 分組成，用于列車進路控制、列車間隔控制、調(diào)度指揮、信息管理、設(shè)備工況監(jiān)測及維護管 理，由此構(gòu)成一個高效綜合自動化系統(tǒng)。城軌信號系統(tǒng)是保證列車運行安全，實現(xiàn)行車指揮 和列車運行現(xiàn)代化，提高運輸效率的關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。北京云正通信1588解決方案：一般情況下，通信設(shè)備之間的時鐘要求頻率或者相位差異保持在合理的誤差水平內(nèi)，即 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)同步，以保證業(yè)務(wù)的正常運行。同步有兩種： 頻率同步：信號之間保持恒定的相位差 相位同步：信號之間的相位差恒定為零 時鐘同步是時間同步的基礎(chǔ)，如果需要時間同步，必須先實現(xiàn)時鐘同步。IEEE 158

4、8v2是通信網(wǎng)絡(luò)最常用一種時間同步技術(shù)，該協(xié)議定義了三種基本的時鐘網(wǎng)絡(luò)模型： OC : Ordinary Clock,普通時鐘，對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的純粹時鐘源和時鐘宿；BC : Boundary Clock，邊界時鐘，對應(yīng)處于中間位置的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點； TC : T ran spa rent Clock，透明時鐘，對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中僅需配合處理1588 v2報文，自身不需恢復(fù) 時鐘的設(shè)備。通過GPS+BD授時來達到時間同步是當(dāng)前信號系統(tǒng)DCS子系統(tǒng)常見的時間同步方案。 然而，該方案要求在每個LTE-M基站安裝GPS接收天線，通過射纜電纜連接樓頂?shù)腉PS+BD 天線，從樓頂將GPS+BD信號引入到LTE-M基站，射頻電

5、纜工程施工難度極高，并且對距 離有嚴(yán)格要求，由于每個基站都要配套部署GPS+BD天線，成本也非常高。北京云正 1588v2 時間服務(wù)器同時支持 OC/TC/BC 三種模式，可靈活選擇。北京云正 1588v2時間同步方案很好的解決傳統(tǒng)GPS+BD時間同步方案的弊端，打破了 GPS系統(tǒng)與基 站1：1的高成本配比，實現(xiàn)了 1 : N配比，使得GPS系統(tǒng)數(shù)量降幅高達80%，僅為傳統(tǒng)GPS 方案的20%。廣州地鐵14號線、21號線采用了我司提供的IEEE1588解決方案，通過IEEE1588建立 高精度的地面時間鏈路，大大減少了基站對于衛(wèi)星系統(tǒng)的依賴性，降低了系統(tǒng)建設(shè)成本，減 少了故障點，為基站的運行提

6、供了統(tǒng)一的高精度時間和頻率信號。時鐘系統(tǒng)的安全可靠、有 效精準(zhǔn)對保證地鐵運行的安全、準(zhǔn)點、提高運營服務(wù)質(zhì)量是至關(guān)重要的，也是實現(xiàn)LTE承載 CBTC 系統(tǒng)的基礎(chǔ)。TMC6100時鐘服務(wù)器放置在鎮(zhèn)龍車輛段（鎮(zhèn)龍車輛段是廣州地鐵21號線和廣州地鐵 14號線的未來車輛段。車輛段位于蘿崗區(qū)（現(xiàn)黃埔區(qū)）鎮(zhèn)龍鎮(zhèn)和增城中新鎮(zhèn)交界處，于 2017 年啟用。），每條線均采用一主一備雙機運行的模式。TMC6100時鐘服務(wù)器與中興公司的PTN網(wǎng)絡(luò)相連，華為公司的主BBU、備BBU也連接到中 興的 PTN 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。LTE系統(tǒng)說明：RRU（軌旁）BBU車站對時EPC中心分布式基站由兩種基本功能模塊組成：基帶控制單元B

7、BU和射頻拉遠單元RRUBBU 通過車站的交換機接口與核心網(wǎng)通信，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸和基帶處理，可安裝在室內(nèi)墻壁或 標(biāo)準(zhǔn)機柜中（占用19英寸寬、2U高空間）RRU 滿足 IP65 防護等級，負(fù)責(zé)無線射頻處理，將無線信號發(fā)送到漏纜，可安裝在抱桿、或 建筑物墻上，減少饋線成本和功耗。WHY 北京云正：北京云正通信技術(shù)有限公司具有15 年以上時鐘技術(shù)的積累，產(chǎn)品成熟、穩(wěn)定完全能夠滿足 地鐵時鐘對時的需要，再加上云正快速的技術(shù)支持響應(yīng)，配合項目、支持調(diào)試、聯(lián)合測試、 運營分析等方面滿足了客戶對時鐘服務(wù)器的要求。北京云正具有完整是時鐘服務(wù)器精確對時解決方案，可以根據(jù)客戶進行定制開發(fā)，修改硬件 模塊和軟件程序滿

8、足項目需要，同時云正還可以提供完整的時鐘以太網(wǎng)系統(tǒng)和時鐘終端，產(chǎn) 品線齊全，工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)，在地鐵、煤炭、礦山、運營商、水利、電力等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。TMC61000 產(chǎn)品參數(shù)：TMC-6100是云正通信針對通信領(lǐng)域的高精度時間同步需求推出的一款支持IEEE-1588V2高 精度時鐘協(xié)議的電信級時間服務(wù)器，支持接收GPS/北匕斗或擴展衛(wèi)星時鐘源時間信息，并向 其他設(shè)備提供時間服務(wù)，同時支持NTP主時鐘服務(wù)；支持多種時鐘輸出接口；可通過串口/ 網(wǎng)口實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的主備保護；支持CLI、SSH、WEB和SNMP等豐富的用戶接口，適用于各種 需要高精度時鐘同步的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用；可應(yīng)用于礦山行業(yè)（煤炭/非煤礦山）3

9、G/4G通信系統(tǒng)、 電力系統(tǒng)、數(shù)字化變電站、航天航空系統(tǒng)等需要精密時間服務(wù)的場所。關(guān)鍵特性0工業(yè)級可靠性設(shè)計0 時鐘協(xié)議：支持IEEE-1588V2協(xié)議，對時精度可達50ns0 支持穿越非1588網(wǎng)絡(luò)，10級對時精度在200ns以內(nèi)0 支持單播授時和組播授時0 同時支持1000路從鐘，能夠同時以64 條報文每秒的速率發(fā)送請求0 高可靠性：隨著客戶端的增加，設(shè)備性能不會下降0基于ASIC的高速硬件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制軟件功能時鐘功能支持GPS和北斗雙模時鐘輸入支持4路TOD輸入/輸出支持2路可配置PPS/IRIG-B輸出支持時鐘快速鎖定（30s鎖定）支持 PTPV2 （IEEE1588-2008）,對時

10、精度可達 50ns支持 NTP 協(xié)議支持單播和組播授時模式支持普通時鐘，邊界時鐘，透明時鐘（E2E, P2P）等工作模式 支持透傳非1588 網(wǎng)絡(luò)功能客戶端能力：1000 個客戶端64/條消息每秒；時間戳精度:=8ns支持時鐘測量和監(jiān)控功能頻率準(zhǔn)確度：跟蹤GPS為PRS/PRC水平，二20ns,保持（常溫）為1x10-11 時間準(zhǔn)確度：跟蹤GPS為50nsGPS 頻率：1575.42Mhz安全技術(shù)支持 SSH管理與維護支持CLI,SSH,WEB等管理方式支持 LLDP 自動拓?fù)渲С?SNMPv1/v2/v3,ROMON,SNTP支持TFTP/FTP升級，支持日志記錄與上傳設(shè)備維護：支持端口鏡像

11、 告警輸出：電源, 端口和環(huán)告警 產(chǎn)品規(guī)格 端口千兆接口： 1GE（1000Base-T）百兆接口： 1FE（100Base-T）CONSOLE 口 ：1xRS232 通信串口，115200 波特率 天線端口口 :2xGNSS端口，50Q阻抗，SMA接口 接地端口：1 個電源端口：雙電源端口PPS/IRIG-B （SMA 接口）: 2 個IRIG-B 接口（485 總線）:8 個TOD輸入/輸出：4個指示燈 運行指示燈為 Run 告警指示燈:Ala rm電源指示燈:PWR1,PWR2 接口指示燈:Li nk/ACT,Speed 傳輸距離雙絞線：100m（采用標(biāo)準(zhǔn)CAT5,CAT5e網(wǎng)絡(luò)線纜）電

12、源輸入電壓：24V/48V寬泛電源接入端子：5芯5.08mm間距插入式端子功率:15W過載保護：支持 反接保護：支持 冗余保護：雙電源冗余機械結(jié)構(gòu) 機箱：鋁合金機箱設(shè)計，表面做防鹽霧，防腐處理防護等級:IP60散熱：自然散熱，無風(fēng)扇 安裝方式：機架式安裝尺寸：44mm Hx485mm Wx302.5mm D19英寸標(biāo)準(zhǔn) 1U 機箱重量：2kg環(huán)境工作溫度-40Co+75C儲存溫度-40C+85C。相對濕度:595%無凝露質(zhì)保MTBF:346889h保修期:5年認(rèn)證國網(wǎng)A類執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3i(10Base-T)IEEE 802.3u(100Base-T)IEEE 802.3ab(10

13、00Base-T)IEEE 802.3x (流控)可靠性及安全性EMI：FCC CFR47 Part 15,EN55022/CISPR22,Class AEMC：IEC61000-4-2(ESD) 8kV(contact),15kV(air)IEC61000-4-3(RS) 10V/m(80MHz2GHz)IEC61000-4-4(EFT) Power Port:4kV;Data Port: 2kVIEC61000-4-5(Surge) Power Port:2kV/DM,4kV/CM;DataPort:2kVIEC61000-4-6(CS) 3V(10kHz150kHz);10V(150kHz80MHz)IEC61000-4-8(工頻磁場)100A/m(co nt.),1000A/m(1s3s)IEC61000-4-9(脈沖磁場)1000A/mIEC61000-4-10(阻尼振蕩)100A/mIEC61000-4-12(振蕩波)2.5kV/CM,1kV/DMIEC61000-4-16(共模傳導(dǎo))30V(co nt.),300V(1s)機