Red Wifi 802.11AC para envío de datos tren-tierra en el sector ferroviario

Abstract

El propósito de este proyecto es el diseño de una red WiFi para la comunicación tren-tierra en una línea ferroviaria de nueva construcción en México (Tren Maya). Este sistema se encargará de la descarga de grabaciones del sistema CCTV del tren, que se almacenarán en un servidor en tierra para una mayor disponibilidad de las mismas. El objetivo principal es definir la tasa de transferencia máxima que se puede obtener con la arquitectura y tecnología propuestas. Para llegar a ello, se hará un estudio del estándar 802.11ac que, junto con OFDM y MU-MIMO, aportará los datos necesarios para la definición de los distintos elementos que formarán parte de la arquitectura del sistema. La metodología seguida en este proyecto es presentar un estudio teórico, una simulación informática del entorno en el que se operará y unas pruebas de equipo en el laboratorio para dos escenarios posibles: un depósito de trenes (estático) y un trayecto de un kilómetro de vía (dinámico). Además, y gracias a que se dispone de un laboratorio funcional con los equipos propuestos para este sistema WiFi, se realizarán una serie de pruebas para caracterizar los equipos utilizados y verificar que se ajustan a las especificaciones técnicas definidas por el fabricante. Con todo lo anterior, se consigue un sistema WiFi5 funcional con una tasa de transferencia de más de 100Mbps para la descarga de grabaciones. Por último, cabe remarcar que con la técnica softroaming, que incorporan los equipos WiFi, se consigue que el cliente escanee el entorno en movimiento y realice un cambio de punto de acceso sin pérdida de conectividad.

The purpose of this project is the design of a Wi-Fi network for train-ground communication on a newly built railway line in Mexico (‘Tren Maya’). This system will be responsible for downloading recordings from the train's CCTV system. These recordings will be stored on a server on the ground for greater availability. The main objective is to define the maximum transfer rate which can be obtained with the proposed architecture and technology. To achieve this, a study of the 802.11ac standard will be carried out. This study, together with OFDM and MU-MIMO, will provide the necessary data for the definition of the different elements that will be part of the architecture of the system. The methodology followed in this project consists of a theoretical study, a computer simulation of the operational environment and several tests in the laboratory considering two possible scenarios: a train depot (static) and a onekilometre long route (dynamic). In addition, thanks to the fact that there is a functional laboratory with the proposed Wi-Fi equipment, a series of tests will be carried out in order to typify the selected equipment and to verify the technical specification provided by the manufacturer. With these steps, a functional Wi-Fi5 system will be deployed with more than 100Mbps data rate for downloading onboard recordings. Finally, it should be noted that the soft roaming technique, incorporated in the Wi-Fi equipment, allows the client to scan the environment in motion and change the access point without losing connectivity.

El propòsit daquest projecte és el disseny duna xarxa WiFi per a la comunicació tren-terra en una línia ferroviària de nova construcció a Mèxic (Tren Maya). Aquest sistema s'encarregarà de la descàrrega de enregistraments del sistema CCTV del tren, que s'emmagatzemaran en un servidor a terra per a una major disponibilitat de les mateixes. L'objectiu principal és definir la taxa de transferència màxima que es pot obtenir amb la arquitectura i tecnologia proposades. Per arribar-hi, es farà un estudi de l'estàndard 802.11ac que, juntament amb OFDM i MU-MIMO, aportarà les dades necessàries per a la definició dels diferents elements que formaran part de larquitectura del sistema. La metodologia seguida en aquest projecte és presentar un estudi teòric, una simulació informàtica de l'entorn on s'operarà i unes proves de equip al laboratori per a dos escenaris possibles: un dipòsit de trens (estàtic) i un trajecte de quilòmetre de via (dinàmic). A més, i gràcies al fet que es disposa d'un laboratori funcional amb els equips proposats per a aquest sistema WiFi, es realitzaran una sèrie de proves per caracteritzar els equips utilitzats i verificar que s'ajusten a les especificacions tècniques definides pel fabricant. Amb tot això, s'aconsegueix un sistema WiFi5 funcional amb una taxa de transferència de més de 100Mbps per a la descàrrega d'enregistraments. Finalment, cal remarcar que amb la tècnica softroaming, que incorporen els equips WiFi, s'aconsegueix que el client escanegi l'entorn en moviment i realitzeu un canvi de punt d'accés sense pèrdua de connectivitat.