城市軌道交通車地通信中LTE技術(shù)的應(yīng)用范文

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摘要：城市軌道交通車地通信需要保證無(wú)限通信的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，是保證運(yùn)營(yíng)安全至關(guān)重要的手段。LTE技術(shù)在城市軌道交通車地通信的運(yùn)用有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)這方面的探索有助于我們國(guó)家的城市軌道交通車地?zé)o線通信系統(tǒng)的完善。目前無(wú)線局域網(wǎng)在城市軌道交通車地通信傳輸中，存在著一些嚴(yán)重的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；通信傳輸；LTE技術(shù)；穩(wěn)定性

車地?zé)o線通信系統(tǒng)是保證列車的控制與運(yùn)行的主要系統(tǒng)，城市軌道交通車地通信系統(tǒng)的組成主要是CBTC、PIS、CCTV等等。在當(dāng)前情況下。它們的運(yùn)營(yíng)主要是依靠公開(kāi)局域網(wǎng)的技術(shù)。根據(jù)調(diào)查顯示，WLAN具有的交通運(yùn)輸效率高、穩(wěn)定性高、控制化程度高、自動(dòng)化程度高等都是符合城市軌道交通運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)之一，因此無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)對(duì)于城市交通軌道的發(fā)展有很重要的作用。但是無(wú)線局域網(wǎng)并非具備所有的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在很多缺陷。比如在開(kāi)放路段的WLAN，與處在相同路段的民用WIFI設(shè)備相撞，對(duì)彼此的信號(hào)都造成干擾。這就會(huì)導(dǎo)致在這個(gè)路段的城市交通軌道會(huì)失去信號(hào)，無(wú)法通信。WLAN技術(shù)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的城市交通軌道上使用沒(méi)有優(yōu)勢(shì)可言。根據(jù)調(diào)查顯示，某些城市地鐵就因?yàn)檐嚨責(zé)o線通信受到干擾而造成的多起以外事故，對(duì)社會(huì)大眾帶來(lái)了很多不好的影響。同時(shí)WLAN的覆蓋范圍有限，對(duì)于節(jié)約成本方面來(lái)說(shuō)，WLAN技術(shù)很難做到。

1LIT技術(shù)通信

LIT技術(shù)主要是采用正交頻反復(fù)用、多輸入多輸出、自適應(yīng)調(diào)制編碼、混合反饋重發(fā)技術(shù)的融合，依靠這些優(yōu)勢(shì)LIT技術(shù)達(dá)到了具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性、可靠性、覆蓋面積廣等目的。實(shí)際上LIT技術(shù)最初的設(shè)計(jì)初衷是滿足移動(dòng)寬帶的要求，在LIT技術(shù)實(shí)現(xiàn)了MIMO、OFDMS等等技術(shù)以后，已經(jīng)具備了極強(qiáng)的傳輸能力和抗干擾能力。因此，LIT技術(shù)具有極強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)[1]。TD-LTE技術(shù)是TDD的LIT技術(shù)，是一種專門為移動(dòng)寬帶設(shè)計(jì)的通信標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是中國(guó)自主獨(dú)立設(shè)計(jì)的4G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。TD-LTE技術(shù)采用了扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)減少延時(shí)的可能性，能夠提供高效的移動(dòng)支持，具有極強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)具備極強(qiáng)的安全性，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴Ｄ壳拔覈?guó)在TD-LTE技術(shù)方面進(jìn)行大量研發(fā)的廠家有華為、中興等等。隨著TD-LTE技術(shù)逐漸商用化多年，已經(jīng)為移動(dòng)通信業(yè)務(wù)方提供了非常優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。與WLAN技術(shù)相比較，TD-LTE技術(shù)具備以下的優(yōu)勢(shì)：①具備極強(qiáng)的抗干擾能力。WLAN網(wǎng)絡(luò)由于工作范圍在城市交通軌道上的使用是不受限制的，也就意味著在公開(kāi)路段難以避開(kāi)被干擾的可能性。而TD-LTE技術(shù)對(duì)于這方面進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)有專門的頻段來(lái)抗干擾，同時(shí)還設(shè)置了IRC、ICIC等等抗干擾技術(shù)來(lái)解決系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)干擾的情況，而且吞吐率高，具備極強(qiáng)的抗干擾能力。②移動(dòng)接入性很強(qiáng)，和傳統(tǒng)的WLAN技術(shù)相比，TD-LTE技術(shù)具有很強(qiáng)的接入性。WLAN技術(shù)的初衷是解決網(wǎng)絡(luò)布線的問(wèn)題，協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)支持慢速移動(dòng)。但是TD-LTE技術(shù)直接可以支持高鐵磁懸浮，移動(dòng)速度可達(dá)350KM/H，完全滿足城市交通軌道的要求。③覆蓋范圍很廣。TD-LTE技術(shù)使用的最先進(jìn)的處理技術(shù)，發(fā)射功率極強(qiáng)，在每個(gè)基站處理單元之內(nèi)的覆蓋區(qū)域達(dá)到1Km以上。但是WLAN基本上200M之內(nèi)就要設(shè)置一個(gè)基站設(shè)備。相比之下TD-LTE技術(shù)的覆蓋范圍更廣，而且達(dá)到了更高的效率，節(jié)省了大量成本。④服務(wù)質(zhì)量保障-QOS，TD-LTE技術(shù)為了滿足不同的業(yè)務(wù)，以及為了滿足不同業(yè)務(wù)的承載類型對(duì)其設(shè)置了9個(gè)服務(wù)質(zhì)量等級(jí)標(biāo)識(shí)。其中每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)的參數(shù)是進(jìn)行了一定的配置的。

2LTE技術(shù)下的車地?zé)o線傳輸系統(tǒng)傳輸通信

2.1TD-LTE技術(shù)無(wú)線通信整體設(shè)計(jì)

軌道交通車地?zé)o線通信系統(tǒng)傳輸平臺(tái)需要承載這四個(gè)系統(tǒng)：列車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)、CBTC、PIS、CCTV。車地?zé)o線傳輸系統(tǒng)在列車高速運(yùn)行中需要提高傳輸速度、寬帶高、穩(wěn)定性能強(qiáng)、服務(wù)機(jī)制保證、PIS等等業(yè)務(wù)承載。TD-LTE技術(shù)基本上構(gòu)成為EPC、TAU、網(wǎng)管設(shè)備、基站系統(tǒng)、天饋系統(tǒng)、漏泄同軸電纜設(shè)備。其中基站系統(tǒng)的構(gòu)成主要是由BBU和RRU組成[2]。其中TD-LTE技術(shù)采用復(fù)雜的架設(shè)結(jié)構(gòu)，采取雙網(wǎng)覆蓋方式，且雙網(wǎng)覆蓋方式內(nèi)由完全獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)方式構(gòu)成，獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)有核心網(wǎng)和基站系統(tǒng)，覆蓋整個(gè)行車區(qū)域。在控制中心機(jī)房做好無(wú)限核心網(wǎng)和網(wǎng)管設(shè)備，利用LTE技術(shù)與車站來(lái)進(jìn)行連接。CBTC服務(wù)器以太網(wǎng)交換接口與CI、ZC、ATS等信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)TD-LTE技術(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸信息到列車上。但是就停車場(chǎng)、設(shè)備集中站等地來(lái)說(shuō)，主要是通過(guò)BBU、LTE基站通過(guò)太網(wǎng)接入車站網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)LTE與無(wú)線核心網(wǎng)和網(wǎng)管進(jìn)行連接。在站臺(tái)等區(qū)域的TD-LTE技術(shù)，主要是部署LTE的RRU設(shè)備覆蓋在站臺(tái)周圍。高架站臺(tái)和隧道軌道旁邊主要設(shè)置RRU和1.8GHz漏纜設(shè)備。在列車編組以及檢修的地方，布置RRU、BBU等設(shè)備進(jìn)行天線覆蓋。在列車的車頭、車尾分別使用兩個(gè)TD-LTE技術(shù)車載終端，ATU天線裝在四級(jí)車廂外側(cè)上面或者測(cè)量，施工的時(shí)候要保證施工工序，無(wú)遮擋并且傳輸順暢[3]。ATU通過(guò)太網(wǎng)連接列車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)和PIS/CCTV，實(shí)時(shí)控制列車的狀態(tài)、運(yùn)行信息票務(wù)信息等。

2.2CBTC業(yè)務(wù)承載設(shè)計(jì)

CBTC業(yè)務(wù)是在列車出現(xiàn)問(wèn)題的情況下保證信號(hào)不中斷的傳輸，要實(shí)現(xiàn)CBTC車地?cái)?shù)據(jù)傳輸在列車傳輸鏈路故障的時(shí)候保證穩(wěn)定傳輸，CBTC業(yè)務(wù)系統(tǒng)就要對(duì)信息進(jìn)行冗余處理。一般情況下，CBTC業(yè)務(wù)系統(tǒng)會(huì)對(duì)發(fā)送端口采取發(fā)送兩份數(shù)據(jù)，接受端接受CBTC業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)送的兩份信息之后選擇一份信息發(fā)送就能保證信息的發(fā)送穩(wěn)定持續(xù)性。CBTC業(yè)務(wù)系統(tǒng)傳輸?shù)倪@個(gè)特性是在LTE技術(shù)采取獨(dú)立雙網(wǎng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠保證城市軌道兩邊被無(wú)線信號(hào)覆蓋，再加上兩網(wǎng)是獨(dú)立的核心網(wǎng)，一般情況下都能夠正常通信，即正常的LTE-A與A無(wú)限網(wǎng)好A核心網(wǎng)相連接，而LTE-B與B無(wú)線網(wǎng)和B核心網(wǎng)線連接。對(duì)于TD-LTE技術(shù)來(lái)說(shuō)，由于具備良好的QOS服務(wù)保障，會(huì)優(yōu)先對(duì)CBTC業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，滿足CBTC業(yè)務(wù)系統(tǒng)的高效率、準(zhǔn)確率、穩(wěn)定性。保證在傳輸中不會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、數(shù)據(jù)包丟失情況，因此會(huì)把CBTC業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)置為承載類型的教高級(jí)。這種情況下，如果出現(xiàn)某一路段的網(wǎng)絡(luò)傳輸出現(xiàn)擁堵或者同時(shí)傳輸CBTC、CCTV、PIS的時(shí)候出現(xiàn)延時(shí)堵塞時(shí)候，也會(huì)優(yōu)先保證CBTC業(yè)務(wù)系統(tǒng)的傳輸通信。移動(dòng)通信的發(fā)展對(duì)于手機(jī)等等智能化工具的要求越來(lái)越高、為了保證數(shù)據(jù)的不中斷運(yùn)行，為了保證網(wǎng)絡(luò)整體設(shè)計(jì)上和設(shè)備配置上都滿足使用，就要建設(shè)云平臺(tái)，云平臺(tái)能夠滿足以下幾個(gè)方面：讓信息發(fā)展更標(biāo)準(zhǔn)、讓網(wǎng)絡(luò)使用更加流暢易用、二級(jí)網(wǎng)絡(luò)二層環(huán)路解決傳統(tǒng)網(wǎng)路問(wèn)題、虛擬資源池化、具備較高性能，而且綠色環(huán)保[4]。

3結(jié)語(yǔ)

隨著我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市軌道交通系統(tǒng)的發(fā)展，一些專業(yè)人員在研究上致力于建立高寬帶、抗干擾能力強(qiáng)、覆蓋率高、穩(wěn)定性能高等優(yōu)勢(shì)的車地?zé)o線傳輸系統(tǒng)。LIT技術(shù)滿足了上述基本要求，TD-LIT技術(shù)是第四代移動(dòng)通信的成熟應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]顧蔡君.LTE技術(shù)在城市軌道交通車地通信中的應(yīng)用[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2018（3）.

[2]許昆.lte技術(shù)在城市軌道交通車地?zé)o線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012（8）：33.

[3]宋鴻昇，張晴，楊世華，等.LTE-M在城市軌道交通車地?zé)o線通信中的應(yīng)用[J].城市軌道交通研究，2016，19（2）.

作者：張雷 單位：天津?yàn)I海新區(qū)軌道交通投資發(fā)展有限公司