需求背景
城市轨道交通作为一种稳定高效的公共交通方式，近几年在全国各大城市正稳步推进建设。而针对地铁的监测控制方式以及业务应用也不断推陈出新，例如列车自控系统CBTC（基于通信的列车自动控制系统）、CCTV（视频监控系统）、PIS（乘客信息系统）、列车无线调度等系统都在逐步采用LTE无线通信系统实现数据的传输和交互。但由于地铁隧道空间狭小，列车行驶速度很快，对于无线通信系统来说会面临多径干扰、信号快衰落等极其不利的条件，因此需要针对地铁的恶劣环境进行定制开发，使得无线通信系统符合地铁实际的应用要求。
博特数通面向轨道交通行业专业定制的TAU机车设备，可以独立承载CBTC（地铁列控）、CCTV（视频监控）和PIS（乘客信息系统）三大列车业务。支持LTE QoS机制，支持VRRP双机热备技术，双SIM卡备份和A/B网切换确保数据传输的安全、可靠。同时，独有的列控“黑匣子”功能，实现了对CBTC数据的存储，为列控数据的告警及分析提供了更有利的保障。
解决方案
方案设计为在中心机房布置核心网，在车站站台及隧道内布置基站，站台采用天线、隧道内采用铺设漏缆进行LTE信号覆盖。保证LTE信号对列车运行的整个区间进行全方位、无死角覆盖。最大限度的保证了列车的正常、平稳运行。
车载TAU终端布置在列车的车头和车尾各一台，两台TAU之间通过VRRP协议实现热备份。正常情况下两台设备均运行，一台为主设备，一台为辅设备。正常情况下，数据经由主TAU转发数据，实现车地通信。当主TAU发生故障宕机或链路断开时，数据立即由辅TAU进行转发，保证了数据不会中断。同时，每一台TAU还支持双SIM卡切换和A/B网切换。当LTE网络发生故障时，可以通过切换接入的SIM卡或切换接入网络，实现控制中心与列车的通信，保证车地通信不会出现中断。
车载TAU通过车载交换机与列车的LCD控制器和车载摄像头相连，通过LTE网络实时上传摄像头采集的数据，并接收控制中心下发的组播数据到每一个车载大屏上。实现PIS和CCTV业务。
车载TAU还支持列控“黑匣子”功能，可以对CBTC数据进行实时存储。由于CBTC数据的正常传输对列车的安全运行十分重要。所以TAU采用了QoS机制满足在车地通信过程中CBTC数据传输的带宽保证。同时，在CBTC数据传输的过程中，TAU会对每一条与CBTC相关的原始数据包进行存储，相当于列车控制的“黑匣子”功能。当列车控制发生异常时，可以通过“黑匣子”内的数据进行分析。
系统网络拓扑图
方案特点
1.单台设备承载CBTC、CCTV、PIS三大业务；
2.首次使用LTE网络承载CBTC业务；
3.使用LTE 1.8G频段进行数据传输，专用频段，干扰小，符合LTE-M标准；
4.支持PIS组播业务；
5.支持VRRP双机热备；
6.支持双SIM卡备份和A/B网切换；
7.支CBTC数据存储功能。
方案中核心设备TAU介绍
方案中的核心设备是博特（BETTERLTE）公司自主研发的面向轨道交通行业专业定制的TAU机车设备。设备可以独立承载CBTC（地铁列控）、CCTV（视频监控）和PIS（乘客信息系统）三大列车业务。通过最先进的TD-LTE技术实现车地通信，满足最新的LTE-M标准，支持上行50Mbps/下行100Mbps的高带宽要求；针对地铁应用开发的单播、组播以及基于LTE的QoS机制、扩展的VRRP技术、双SIM卡备份、A/B网切换确保了应用的高效、实时、安全、可靠。同时，独有的列控“黑匣子”功能，实现了对CBTC数据的存储，为列控数据的告警及分析提供了更有利的保障。
TAU外观图
产品特点
专业硬件设计：地铁专用DC110V电源输入、通信接口采用航插设计、专业抗震抗冲击结构设计，满足轨道交通严苛的工作环境。
专业功能设计：支持上行单播、下行组播功能；支持路由转发，实现应用中心到业务终端的实地址访问；支持基于LTE的多级QoS，确保列控业务的最高优先级。
高速无线传输：产品基于4G TD-LTE国际标准，支持最大传输速率为DL：100Mbps、UL：50Mbps，支持双天线MIMO技术，下行MIMO传输支持TM1/2/3/4/7/8模式，上行传输支持单天线端口传输模式。
高可靠性：采用软件看门狗和硬件看门狗双重保护，提供多级链路检测机制和故障自动恢复机制，提供基于VRRP的主备切换和双SIM卡切换，支持A/B网切换。支持CBTC数据存储。
高安全性：支持GRE、L2TP及IPsec 等VPN功能。
易于维护：支持OMC集中管理、一键复位；设备免配置；可支持远程自动软件升级，无需更换硬件，无需手工操作终端，就可添加新功能。
定制开发：可根据行业要求定制开发功能。
