車—地無線通信在地鐵中的應用

趙林

摘 要：隨著現代化建設進程的加快，人們對城市建設現代化的要求也越來越高，尤其是城市交通。近年來，各大城市都在逐步實施地鐵現代化建設，并不斷改進地鐵新技術。車—地無線通信就是新技術中的一種，它對保證地鐵安全、穩定運行起著至關重要的作用。簡要介紹了車—地無線通信的特點及其業務承載范圍、DVB標準的概念和執行DVB標準的車—地無線通信在地鐵中的實際應用情況，以期為日后的相關工作提供參考。

關鍵詞：車—地無線通信；DVB標準；信息傳輸；監視系統

中圖分類號：U213.7 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.153

1 車—地無線通信的特點

1.1 業務承載范圍

將車—地無線通信網絡應用于地鐵時，其承載范圍包括以下3個方面。

1.1.1 車載電視監視系統

在車載電視監視系統中，將半球式廣角攝像機安裝在車載電視的前端，車廂前后端和司機駕駛室各安裝1臺攝像機。采集到的模擬視頻信號經編碼器轉化為數字視頻信號傳至車載環網，再經車載環網傳送到司機駕駛室的監視器上，以供司機查看。另外，它也可以實現本地存儲，然后經過車—地無線通信系統傳送給地面的網絡系統，供地面管理人員查看。

1.1.2 地鐵乘客信息傳輸

地鐵乘客信息系統用于顯示列車的多媒體視頻和字幕。它將采集到的信號發送到車載視頻的服務器上，經過車載環網傳送到播放控制器，再由顯示器播放出來。采用這種方式傳輸的信息被稱為音視頻流。

1.1.3 地鐵運行狀態信息傳輸

利用車—地無線通信技術，監控系統的接口會向控制中心即時傳遞列車的運行參數和故障情況。為了從列車各車廂向控制中心傳輸車載電視的監視情況和地鐵運行的狀態信息數據，要求每列列車至少同時上傳2路圖像。在此過程中，如果遇到特殊情況，要求每列列車同時上傳14路圖像。

1.2 車—地無線通信的特點

車—地無線通信的特點有：①在地鐵運行區間，無線網絡呈線狀覆蓋，無線通訊系統的切換動作必須要迅速；②因為地鐵車載機柜設備空間有限，再加上列車灰塵、溫度變化、振動、電磁環境等不利條件的影響，所以，要求使用體積小、散熱排量小、防護等級高和抗干擾能力強的機柜設備；③由于地下空間狹小，地鐵車—地無線通信所需設備多，因此，需要統一調整設備的頻率，全面規劃，避免它們在地鐵運行過程中相互干擾。

2 DVB標準

2.1 概念

1993年，我國開始實施DVB標準。DVB是“Digital Video Broadcasting”（數字視頻廣播）的縮寫，其中包括DVB交互業務系統、基帶附加信息系統、條件接收系統、廣播傳輸系統和接口標準等內容。該標準是由一些歐洲國家成立的國際視頻廣播組織確定，并統一建立執行的標準。DVB組織出臺了一系列用于交互業務的標準，它們為用戶與業務提供者提供了一個雙向寬帶無線傳輸的通道。

2.2 應用情況

在應用DVB標準的過程中，應在運營商與用戶之間建立2個信道——廣播信道和交互信道。其中，用來傳輸音頻、視頻和數據等的信道叫作廣播信道，它是運營商與用戶之間的單向寬帶廣播信道；交互信道既是一條信息交互的雙向信道，也是運用于運營商與用戶之間、由前向交互信道和反向交互信道組成的信道。

3 車—地無線通信系統的構成

3.1 概述

將DVB標準應用于地鐵通訊中時，可以將列車看成移動的交互終端，將線路中心看作廣播服務源和交互服務源，再結合實際工程情況，由上行鏈路和下行鏈路組成整體系統。使用上行鏈路時，能上傳列車運行狀態的CCTV圖像；使用下行鏈路時，能完成PIS節目，實現控制命令的下傳。上行鏈路由車載無線發射網關、地面無線接收基站等組成，而下行鏈路則是由車載無線接收網關、地面無線發射網關、光纖直放站等設備組成。

3.2 系統的工作方式

3.2.1 上行鏈路

經過編碼器編碼后的列車運行信息和視頻圖像通過上行鏈路傳送到車載局域網后，由車載無線網關和發射天線一起完成無線發射。同時，各基站轉換接收到的信號，經光纖鏈路接入相鄰車站的交換機，再傳送到中心交換機上，這樣，中心調度人員就可以調出圖像來監控列車的運行狀態。

經過分析可知，當地鐵運行速度保持在100 km/h時，車—地無線通信系統切換和緩沖的時間很短。在地鐵行駛過程中，不同基站發送的各路視頻傳輸沒有誤碼，而且圖像清晰、流暢，不會出現馬賽克。該系統使用的是1.8 GHz頻段，一方面，它可以避免與專用和民用WLAN設備互相干擾；另一方面，該頻段屬于非開放頻段，能防止非法用戶接入。

3.2.2 下行鏈路

下行鏈路設置在中心服務器上，多媒體節目經下行鏈路傳輸給地面無線發射網關，再經過光纖直放站最后傳送到分布在軌道旁的定向天線上，以實現信息的無線覆蓋。為了增強無線系統信道的健壯性，實現分集接收，在地鐵的車頭和車尾處各安裝一部車載無線接收網關和接收天線。如果將車載無線接收網關接入車載局域網內，并轉換接收到的無線信號，那么，相關信息就會顯示在各個車廂的LED屏上。

4 結束語

隨著社會經濟的快速發展，車—地無線通訊技術在地鐵中被廣泛應用。特別是在專用和民用WLAN設備被廣泛使用、頻率資源越來越緊張的情況下，將DVB標準應用于地鐵的車—地無線電通訊系統中，可以為相關人員提供穩定、高效、安全的無線接入方案。這樣做，對各大城市新地鐵的建設、舊地鐵無線電通訊的改造有極大的作用，而且還能保證地鐵安全、穩定運行。

〔編輯：白潔〕