地鐵電視及PIS系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用探討

王玉靜

王玉靜:中鐵通信信號(hào)勘測設(shè)計(jì) (北京)有限公司 工程師100036 北京

目前地鐵已成為人們?nèi)粘３鲂械闹匾绞剑鵀槌丝吞峁┪拿餍麄鳌⑿侣剛鞑ァ⒊丝蛯?dǎo)乘、緊急消息等信息是不可缺少的服務(wù)項(xiàng)目。既有的北京軌道交通將所有的視頻、文字信息播放等統(tǒng)一由乘客信息系統(tǒng) (PIS)實(shí)現(xiàn)，這在技術(shù)設(shè)計(jì)、節(jié)目制作、播出控制等環(huán)節(jié)存在重大的安全漏洞，不符合節(jié)目制作安全性要求。為此，北京地鐵1、2號(hào)線地鐵電視和PIS系統(tǒng)提出了一種新的設(shè)計(jì)方案，將地鐵宣傳、廣告等視頻信息和乘客導(dǎo)乘、運(yùn)營服務(wù)、緊急通知等文字信息分開運(yùn)營。視頻信息歸地鐵電視系統(tǒng)，由北廣傳媒地鐵電視有限公司負(fù)責(zé)運(yùn)營維護(hù);文字信息歸PIS系統(tǒng)，由北京地鐵運(yùn)營公司負(fù)責(zé)運(yùn)營維護(hù)。2個(gè)系統(tǒng)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(qū)域顯示。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

地鐵電視和 PIS系統(tǒng)建設(shè)要求，2個(gè)系統(tǒng)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(shè)，便于滿足分開運(yùn)營、兩方維護(hù)管理的需求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

圖1 地鐵電視和PIS系統(tǒng)設(shè)備

地鐵電視和PIS二個(gè)系統(tǒng)均有中心、車站和傳輸子系統(tǒng)，中心子系統(tǒng)和傳輸子系統(tǒng)獨(dú)立分開，車站子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立分開，車站顯示控制器對(duì)地鐵電視視頻和PIS信息進(jìn)行疊加后，通過分屏方式，在LCD顯示終端不同區(qū)域顯示，車載系統(tǒng)只顯示視頻信息。

1.1 地鐵電視系統(tǒng)

地鐵電視系統(tǒng)從邏輯上分為播控中心、車站、網(wǎng)絡(luò)傳輸和車載4個(gè)子系統(tǒng)。播控中心子系統(tǒng)為全線車站提供地鐵電視信號(hào)源，設(shè)置在歌華大廈。網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)承擔(dān)地鐵電視播控中心和車站之間視頻信號(hào)的傳輸，實(shí)現(xiàn)地鐵車站區(qū)間和車載視頻信號(hào)覆蓋。本文重點(diǎn)介紹車站子系統(tǒng)。

車站子系統(tǒng)主要完成來自播控中心地鐵電視信號(hào)的接收、顯示、轉(zhuǎn)發(fā)和覆蓋等。它將地鐵電視視頻信號(hào)顯示到相應(yīng)的固定顯示終端 (LCD)，同時(shí)將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)送至POI設(shè)備，完成車站區(qū)間信號(hào)覆蓋。由于北京地鐵1、2號(hào)線車站較多，若在每個(gè)車站設(shè)置DVB-T調(diào)制器調(diào)制RF接入POI方案，投資較大。為了節(jié)省投資，在部分車站設(shè)置地鐵電視DVB-T調(diào)制器，從地鐵電視播控中心將數(shù)字電視節(jié)目通過光纖經(jīng)ASI光端機(jī)傳送到發(fā)射機(jī)機(jī)房。設(shè)置DVB-T調(diào)制器的車站為:1號(hào)線的八角游樂園、軍事博物館和永安里車站，2號(hào)線的積水潭和崇文門車站。

1.1.1 發(fā)射機(jī)車站

有發(fā)射機(jī)車站子系統(tǒng)設(shè)備包括:ASI光端機(jī)、DVB-T調(diào)制器 (地鐵電視發(fā)射機(jī))、光纖直放站近端機(jī)、顯示控制器、顯示終端及GPS天線。其中顯示控制器同時(shí)接收地鐵電視和PIS信息，將2個(gè)系統(tǒng)信息進(jìn)行疊加后在終端顯示屏進(jìn)行顯示。在發(fā)射機(jī)機(jī)房內(nèi)，ASI光端機(jī)接收來自播控中心的ASI信號(hào)，輸出1路至視頻顯示控制器，環(huán)出1路進(jìn)DVB-T調(diào)制器，調(diào)制成RF信號(hào)通過POI送到站廳、站臺(tái)及隧道漏纜，同時(shí)通過光纖直放站近端機(jī)將地鐵電視RF信號(hào)傳送到其他無發(fā)射機(jī)車站。發(fā)射機(jī)車站子系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

圖2 發(fā)射機(jī)車站子系統(tǒng)構(gòu)成圖

1.1.2 無發(fā)射機(jī)車站

無發(fā)射機(jī)車站子系統(tǒng)設(shè)備包括:光纖直放站遠(yuǎn)端機(jī)、專業(yè)機(jī)頂盒、顯示控制器及顯示終端。無發(fā)射機(jī)車站光纖直放站遠(yuǎn)端機(jī)接收地鐵電視RF信號(hào)后，通過耦合器分成2路RF信號(hào)。其中1路RF信號(hào)通過專業(yè)機(jī)頂盒轉(zhuǎn)換成ASI信號(hào)進(jìn)視頻顯示控制器，另外1路RF信號(hào)進(jìn)入民用傳輸系統(tǒng)POI設(shè)備，實(shí)現(xiàn)站臺(tái)、站廳和隧道漏纜的覆蓋。無發(fā)射機(jī)車站子系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示。

圖3 無發(fā)射機(jī)車站子系統(tǒng)構(gòu)成圖

1.2 PIS系統(tǒng)

PIS從邏輯上可分為3個(gè)子系統(tǒng):中心子系統(tǒng)、車站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)。

中心子系統(tǒng)設(shè)備包括:信息發(fā)布管理工作站、網(wǎng)管工作站、操作員工作站和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。中心子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各類信息的整理、定制和發(fā)布，監(jiān)控各子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)和管理各類播放紀(jì)錄(不含地鐵電視)，完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)、備份和維護(hù)等操作。

車站子系統(tǒng)設(shè)備包括:車站操作員工作站、視頻顯示控制器、顯示終端設(shè)備。車站子系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收來自乘客導(dǎo)乘信息中心的節(jié)目調(diào)度表、實(shí)時(shí)營運(yùn)信息等。同時(shí)也可在其基礎(chǔ)上疊加本站的信息，如臨時(shí)列車運(yùn)行信息和各類個(gè)性化服務(wù)信息等。

網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)由車站接入交換機(jī)、中心交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)安全和交換機(jī)網(wǎng)管系統(tǒng)組成，網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)提供車站至中心系統(tǒng)的傳輸信道。

與北京軌道交通既有其他線路PIS系統(tǒng)相比，比如5號(hào)線，它的PIS系統(tǒng)控制中心是一個(gè)集合了信息流的采集、播出版式的編輯、視頻流的轉(zhuǎn)換、播出控制、集中監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)安全的系統(tǒng)。對(duì)設(shè)備配置要求高，包括播出控制設(shè)備、視頻服務(wù)器、咨詢應(yīng)用服務(wù)器、直播工作站、海量磁盤陣列、有線電視解調(diào)器、視音頻切換矩陣、安全監(jiān)視設(shè)備、有線電視傳輸制式轉(zhuǎn)換設(shè)備等。而北京地鐵1、2號(hào)線地鐵電視和PIS系統(tǒng)的視頻信息全部歸北廣傳媒地鐵電視播控中心進(jìn)行統(tǒng)一制作、編播、審核等，視頻安全性能更高，PIS中心設(shè)備可以減少很多配置，比如播出控制、編輯、海量存儲(chǔ)等設(shè)備。

表1 漏纜技術(shù)方案和無線局域網(wǎng) (WLAN)方案對(duì)比表

2 車-地傳輸方案對(duì)比及應(yīng)用探討

目前，PIS系統(tǒng)車-地間傳輸主要有以下2種方案。

方案一，漏纜傳輸技術(shù)方案，即通過沿隧道敷設(shè)的漏泄同軸電纜向列車提供動(dòng)態(tài)數(shù)字視頻信號(hào)，該方式視頻信息接收流暢，但不能實(shí)現(xiàn)列車車廂監(jiān)控視頻信息的上傳。此方式在南京地鐵1號(hào)線和北京地鐵1、2號(hào)線采用。

方案二，WLAN技術(shù)方案，即采用基于WLAN的視頻傳輸解決方案。該方案可同時(shí)實(shí)現(xiàn)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(dá)到11 Mb/s，但是干擾較大、信噪比低于某個(gè)門限時(shí)，速率會(huì)自動(dòng)降低到5.5 Mb/s，目前移動(dòng)視頻傳輸至少要求達(dá)到6 Mb/s。此外，隨著地鐵公安部門對(duì)視頻監(jiān)控要求越來越高，車載視頻上傳路數(shù)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(nèi)得到迅猛發(fā)展，比如北京5號(hào)線、機(jī)場線和廣州4號(hào)線等采用該方案。隨著該方案的深入應(yīng)用，缺點(diǎn)也越來越暴露出來，比如，視頻由于反復(fù)編解碼，延時(shí)長，受無線帶寬及傳輸干擾影響，視頻傳輸播出不穩(wěn)定等。方案對(duì)比表如表1所示。

針對(duì)2種車-地傳輸方案的優(yōu)缺點(diǎn)，可以將2種方案結(jié)合在一起建設(shè)PIS系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)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(yù)留出10 Mb/s帶寬供車站視頻上傳。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，車載設(shè)備和地鐵電視系統(tǒng)無發(fā)射機(jī)車站設(shè)備構(gòu)成類似。

3 結(jié)束語

北京地鐵1、2號(hào)線地鐵電視與PIS系統(tǒng)建設(shè)于2010年正式投產(chǎn)運(yùn)營，結(jié)果表明，該方案運(yùn)行可靠，與WLAN相比，車載視頻接收更清晰、流暢;通過方案優(yōu)化節(jié)約了系統(tǒng)投資;當(dāng)采用漏纜和WLAN相結(jié)合方式實(shí)現(xiàn)車-地信息傳輸時(shí)，地鐵電視無發(fā)射機(jī)車站系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可作為車載PIS接入系統(tǒng)的參考。

［1］ 蔡國濤，陳雷.對(duì)乘客信息系統(tǒng)(PIS)的分析［J］ .現(xiàn)代城市軌道交通，2008(1).

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

［3］ 鐘章隊(duì)，趙紅禮，吳昊，黃清.無線局域網(wǎng)［M］ .北京:科學(xué)出版社，2004.