地鐵電視及PIS系統技術應用探討

王玉靜

王玉靜:中鐵通信信號勘測設計 (北京)有限公司 工程師100036 北京

目前地鐵已成為人們日常出行的重要方式，而為乘客提供文明宣傳、新聞傳播、乘客導乘、緊急消息等信息是不可缺少的服務項目。既有的北京軌道交通將所有的視頻、文字信息播放等統一由乘客信息系統 (PIS)實現，這在技術設計、節目制作、播出控制等環節存在重大的安全漏洞，不符合節目制作安全性要求。為此，北京地鐵1、2號線地鐵電視和PIS系統提出了一種新的設計方案，將地鐵宣傳、廣告等視頻信息和乘客導乘、運營服務、緊急通知等文字信息分開運營。視頻信息歸地鐵電視系統，由北廣傳媒地鐵電視有限公司負責運營維護;文字信息歸PIS系統，由北京地鐵運營公司負責運營維護。2個系統信息通過分屏、疊加顯示方式，在車站同一終端顯示屏的不同區域顯示。

1 系統設計方案

地鐵電視和 PIS系統建設要求，2個系統除了共用顯示屏幕終端，地鐵電視播控中心和PIS中心分址建設，便于滿足分開運營、兩方維護管理的需求。系統設計方案如圖1所示。

圖1 地鐵電視和PIS系統設備

地鐵電視和PIS二個系統均有中心、車站和傳輸子系統，中心子系統和傳輸子系統獨立分開，車站子系統相對獨立分開，車站顯示控制器對地鐵電視視頻和PIS信息進行疊加后，通過分屏方式，在LCD顯示終端不同區域顯示，車載系統只顯示視頻信息。

1.1 地鐵電視系統

地鐵電視系統從邏輯上分為播控中心、車站、網絡傳輸和車載4個子系統。播控中心子系統為全線車站提供地鐵電視信號源，設置在歌華大廈。網絡傳輸子系統承擔地鐵電視播控中心和車站之間視頻信號的傳輸，實現地鐵車站區間和車載視頻信號覆蓋。本文重點介紹車站子系統。

車站子系統主要完成來自播控中心地鐵電視信號的接收、顯示、轉發和覆蓋等。它將地鐵電視視頻信號顯示到相應的固定顯示終端 (LCD)，同時將視頻信號轉換成射頻信號送至POI設備，完成車站區間信號覆蓋。由于北京地鐵1、2號線車站較多，若在每個車站設置DVB-T調制器調制RF接入POI方案，投資較大。為了節省投資，在部分車站設置地鐵電視DVB-T調制器，從地鐵電視播控中心將數字電視節目通過光纖經ASI光端機傳送到發射機機房。設置DVB-T調制器的車站為:1號線的八角游樂園、軍事博物館和永安里車站，2號線的積水潭和崇文門車站。

1.1.1 發射機車站

有發射機車站子系統設備包括:ASI光端機、DVB-T調制器 (地鐵電視發射機)、光纖直放站近端機、顯示控制器、顯示終端及GPS天線。其中顯示控制器同時接收地鐵電視和PIS信息，將2個系統信息進行疊加后在終端顯示屏進行顯示。在發射機機房內，ASI光端機接收來自播控中心的ASI信號，輸出1路至視頻顯示控制器，環出1路進DVB-T調制器，調制成RF信號通過POI送到站廳、站臺及隧道漏纜，同時通過光纖直放站近端機將地鐵電視RF信號傳送到其他無發射機車站。發射機車站子系統構成如圖2所示。

圖2 發射機車站子系統構成圖

1.1.2 無發射機車站

無發射機車站子系統設備包括:光纖直放站遠端機、專業機頂盒、顯示控制器及顯示終端。無發射機車站光纖直放站遠端機接收地鐵電視RF信號后，通過耦合器分成2路RF信號。其中1路RF信號通過專業機頂盒轉換成ASI信號進視頻顯示控制器，另外1路RF信號進入民用傳輸系統POI設備，實現站臺、站廳和隧道漏纜的覆蓋。無發射機車站子系統構成如圖3所示。

圖3 無發射機車站子系統構成圖

1.2 PIS系統

PIS從邏輯上可分為3個子系統:中心子系統、車站子系統和網絡子系統。

中心子系統設備包括:信息發布管理工作站、網管工作站、操作員工作站和數據庫服務器。中心子系統實現各類信息的整理、定制和發布，監控各子系統的運行狀態，統計和管理各類播放紀錄(不含地鐵電視)，完成系統數據庫的存儲、備份和維護等操作。

車站子系統設備包括:車站操作員工作站、視頻顯示控制器、顯示終端設備。車站子系統負責接收來自乘客導乘信息中心的節目調度表、實時營運信息等。同時也可在其基礎上疊加本站的信息，如臨時列車運行信息和各類個性化服務信息等。

網絡子系統由車站接入交換機、中心交換機、網絡安全和交換機網管系統組成，網絡子系統提供車站至中心系統的傳輸信道。

與北京軌道交通既有其他線路PIS系統相比，比如5號線，它的PIS系統控制中心是一個集合了信息流的采集、播出版式的編輯、視頻流的轉換、播出控制、集中監控、網絡安全的系統。對設備配置要求高，包括播出控制設備、視頻服務器、咨詢應用服務器、直播工作站、海量磁盤陣列、有線電視解調器、視音頻切換矩陣、安全監視設備、有線電視傳輸制式轉換設備等。而北京地鐵1、2號線地鐵電視和PIS系統的視頻信息全部歸北廣傳媒地鐵電視播控中心進行統一制作、編播、審核等，視頻安全性能更高，PIS中心設備可以減少很多配置，比如播出控制、編輯、海量存儲等設備。

表1 漏纜技術方案和無線局域網 (WLAN)方案對比表

2 車-地傳輸方案對比及應用探討

目前，PIS系統車-地間傳輸主要有以下2種方案。

方案一，漏纜傳輸技術方案，即通過沿隧道敷設的漏泄同軸電纜向列車提供動態數字視頻信號，該方式視頻信息接收流暢，但不能實現列車車廂監控視頻信息的上傳。此方式在南京地鐵1號線和北京地鐵1、2號線采用。

方案二，WLAN技術方案，即采用基于WLAN的視頻傳輸解決方案。該方案可同時實現列車車廂視頻信息的上傳和視頻下載接收，但受無線帶寬限制，2.4 GHz ISM頻帶，傳輸速率最高可達到11 Mb/s，但是干擾較大、信噪比低于某個門限時，速率會自動降低到5.5 Mb/s，目前移動視頻傳輸至少要求達到6 Mb/s。此外，隨著地鐵公安部門對視頻監控要求越來越高，車載視頻上傳路數要求越來越多，1路視頻上傳需要2 Mb/s。該方案在目前軌道交通內得到迅猛發展，比如北京5號線、機場線和廣州4號線等采用該方案。隨著該方案的深入應用，缺點也越來越暴露出來，比如，視頻由于反復編解碼，延時長，受無線帶寬及傳輸干擾影響，視頻傳輸播出不穩定等。方案對比表如表1所示。

針對2種車-地傳輸方案的優缺點，可以將2種方案結合在一起建設PIS系統車-地傳輸方案，即視頻傳輸采用漏纜方案，PIS緊急文字信息和監控系統視頻上傳采用WLAN方案。該方案PIS文字信息傳輸帶寬要求不到1 Mb/s，這樣可以預留出10 Mb/s帶寬供車站視頻上傳。具體實現時，車載設備和地鐵電視系統無發射機車站設備構成類似。

3 結束語

北京地鐵1、2號線地鐵電視與PIS系統建設于2010年正式投產運營，結果表明，該方案運行可靠，與WLAN相比，車載視頻接收更清晰、流暢;通過方案優化節約了系統投資;當采用漏纜和WLAN相結合方式實現車-地信息傳輸時，地鐵電視無發射機車站系統設計方案可作為車載PIS接入系統的參考。

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［2］ 韓西安，陳忠興，蔡曉蕾，張小霜.淺析北京地鐵5號線乘客信息系統［J］ .現代城市軌道交通，2006(5).

［3］ 鐘章隊，趙紅禮，吳昊，黃清.無線局域網［M］ .北京:科學出版社，2004.