地鐵乘客信息系統(tǒng)車地無線技術(shù)方案探討

王 麗

（西安市地下鐵道有限責任公司，陜西 西安 710018）

地鐵乘客信息系統(tǒng)車地無線技術(shù)方案探討

王 麗

（西安市地下鐵道有限責任公司，陜西 西安 710018）

本文從投資成本、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、產(chǎn)品鏈成熟度等幾個方面探討地鐵車地無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方案，并結(jié)合當前地鐵應(yīng)用的特點，提出合理化建議。

地鐵乘客信息系統(tǒng)；車地無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；技術(shù)方案

1 概述

基于乘客對地鐵信息服務(wù)日益豐富的需求，促使地鐵乘客信息系統(tǒng)（簡稱PIS系統(tǒng)）采用更先進的技術(shù)方案，進一步提升運營服務(wù)水平。PIS系統(tǒng)日常運營中主要依托有線網(wǎng)絡(luò)和車地無線網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺，將控制中心下發(fā)的運營信息、娛樂信息、廣告等實時動態(tài)的多媒體資訊，通過車站和車載顯示終端向乘客發(fā)布，引導(dǎo)乘客安全、便捷地乘坐地鐵。車地無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)質(zhì)量直接決定了后期PIS系統(tǒng)的運營服務(wù)水平，下面對PIS系統(tǒng)中應(yīng)用到的幾種車地無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行分析探討。

2 PIS系統(tǒng)概述及應(yīng)用特點

乘客信息系統(tǒng)分為控制中心子系統(tǒng)、車站子系統(tǒng)、車載子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、廣告管理子系統(tǒng)等。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)又分為有線網(wǎng)絡(luò)和車地無線網(wǎng)絡(luò)兩部分，有線網(wǎng)絡(luò)為控制中心與地鐵車站的信息傳送提供鏈路通道，而車地無線網(wǎng)絡(luò)則為列車與車站間的信息傳送提供鏈路通道。

控制中心實時下發(fā)至列車的信息內(nèi)容以及列車向控制中心實時上傳的圖像和數(shù)據(jù)均需通過車地無線網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。在列車高速移動和快速切換情況下數(shù)據(jù)圖像等信息實時、穩(wěn)定的傳送是PIS系統(tǒng)應(yīng)用中的技術(shù)難題。通過采取有效措施提升網(wǎng)絡(luò)帶寬，降低切換時間，做到信號無縫覆蓋，才能保證列車上的信息實時順暢播放，不出現(xiàn)畫面中斷、跳播及馬賽克等現(xiàn)象。

3 PIS車地無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析

無線移動通信系統(tǒng)有很多的制式和技術(shù)，根據(jù)地鐵PIS系統(tǒng)的無線傳輸要求，應(yīng)使用帶寬大于15Mbps的寬帶移動通信系統(tǒng)。當前可用于地鐵的寬帶移動通信技術(shù)主要包括WLAN、WiMAX、LTE（長期演進項目）等技術(shù)，技術(shù)分析對比詳見表一。

3.1 WLAN技術(shù)

無線局域網(wǎng)（WLAN）的代表是由IEEE 802.11工作組規(guī)定的無線通信系統(tǒng)，其技術(shù)標準主要包括802.11g、802.11n等。其中802.11n工作在 2.4 GHz 或5.8 GHz，傳輸速率達100Mbps左右，理論速率甚至達到600Mbps，但由于傳輸距離短，為達到無縫切換，需增加設(shè)備投入。802.11n的突出特點應(yīng)屬MIMO技術(shù)，該技術(shù)不僅可以增加無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度，又不用額外占用頻譜范圍，從實際使用情況看，802.11n已在國內(nèi)地鐵PIS車地無線領(lǐng)域得到較廣泛的應(yīng)用，代表了無線局域網(wǎng)的發(fā)展方向。

3.2 WiMax技術(shù)

WiMax采用IEEE 802.16標準，工作在10～66GHz頻段，甚至可擴展到10GHz以下，能提供75Mbps高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠可達50km，具有支持較長距離傳輸和處理多徑反射的能力。但該技術(shù)在在標準化、頻譜分配等方面仍存在一些問題，比如其核心設(shè)備標準還在制定和完善中，國家也未對其進行頻率分配。

3.3 LTE技術(shù)

LTE（長期演進項目）技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在速率、移動性、頻譜利用率等多個領(lǐng)域。其技術(shù)無需對稱頻段，上下行寬帶可靈活配置，20MHz頻譜帶寬下，上行最大速率達到50 Mbps，下行最大速率達到100Mbps，高速移動時也能夠提供良好的覆蓋特性，確保上下行視頻流的順暢播放。2013年底鄭州一號線開通運營，LTE作為新興技術(shù)首次在地鐵PIS系統(tǒng)應(yīng)用，隨著該技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品的完善，將在國內(nèi)地鐵無線領(lǐng)域得到進一步推廣

表1

綜上所述，WiMax和LTE技術(shù)先進，從性能上看傳輸距離遠、接入速度快、業(yè)務(wù)豐富多樣、覆蓋范圍及傳輸速率較WLAN有明顯提高，代表了未來通信發(fā)展的方向。但目前兩種技術(shù)在地鐵領(lǐng)域的商業(yè)化程度不高，頻譜資源申請難度大，技術(shù)和產(chǎn)品鏈的成熟度有待進一步提升。 而WLAN具有技術(shù)成熟、設(shè)備產(chǎn)品豐富，投資成本低等優(yōu)點，其中的802.11n代表了WLAN無線局域網(wǎng)的發(fā)展方向，滿足地鐵列車在高速移動環(huán)境下的雙向數(shù)據(jù)傳輸要求，是當前技術(shù)條件下兼具先進性、可靠性及經(jīng)濟性的車地無線實時信息傳輸方式，在地鐵車地無線領(lǐng)域有較多成功應(yīng)用案例。所以地鐵PIS車地無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)目前主要推薦WLAN 802.11n 無線寬帶技術(shù)。

結(jié)語

國內(nèi)軌道交通事業(yè)迅猛發(fā)展，地鐵乘客對多媒體資訊的播放方式、播放質(zhì)量均有了更高的要求， PIS系統(tǒng)究竟采用何種技術(shù)制式來搭建車地無線網(wǎng)絡(luò)平臺，是國內(nèi)各個城市地鐵建設(shè)管理者需要面對的主要問題。在考慮技術(shù)因素的同時，投資成本也是影響因素之一，兼顧先進性與經(jīng)濟性的技術(shù)方案將成為車地無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案的首選。

[1]GB50157-2012，地鐵設(shè)計規(guī)范[S].

[2]劉靖.乘客信息顯示系統(tǒng)移動寬帶傳輸網(wǎng)建設(shè)與思考[J].鐵道通信信號，2010（06）.

[3]吳浦生.3G移動通信簡介及其在地鐵中的信號覆蓋[J].城市軌道交通研究，2011（05）.

[4]顏士博.基于WLAN的車-地傳輸技術(shù)在PSD系統(tǒng)中應(yīng)用的可靠性研究[J].鐵道通信信號，2011（10）.

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