地鐵中無線通訊的實際應用分析

余聯華

（成都地鐵運營有限公司 四川成都 610081）

地鐵中無線通訊的實際應用分析

余聯華

（成都地鐵運營有限公司 四川成都 610081）

21世紀是信息迅速發展的世紀。伴隨著信息技術的無限進步，帶動了一系列的通信技術的巨大進步。在地鐵無線通信多系統的發展過程中，目前地鐵內存在多個無線通信系統，主要包含專用800MHz集群無線通信系統、民用移動通信引入系統、公安350MHz模擬/數字集群無線通信系統，PIS的車地無線網絡系統、信號CBTC的車地無線網絡系統。本文對地鐵車-地無線通信服務系統、典型的無線通信技術以及DVB標準的實際應用進行了分析，希望能起到一定的積極意義。

地鐵車-地無線通信服務系統；無線通信技術；DVB標準

自進入21世紀后，信息技術步入了快速發展階段，信息技術水平的不斷提升給通信行業的發展增添了無窮的動力。地鐵無線通信系統是基于通信技術為支持的現代交通運輸系統重要組成部分，對推動整個地鐵系統的安全穩定運行發揮著積極影響。近年來新建地鐵工程大多設置了車載電視監視（CCTV）及乘客信息系統（PIS）。近年來由國內技術人員基于DVB標準開發出了一套適應地鐵車-地無線通信業務的專用系統，正在國內地鐵項目中推廣應用。

1 地鐵車-地無線通信服務系統及特點

1.1 承載的服務系統

地鐵車-地無線網絡作為地面有線網絡的延伸，其所承載的業務主要包括以下三部分：

（1）車載CCTV系統。車載CCTV有效的監控著列車內部情況，將相關情況以圖像的方式進行錄像，并通過車地之間的無線網絡按照調度員的要求實時傳送到OCC，還實現了與車載其他系統的聯動。

運作方式：前端攝像機一般采用半球式廣角攝像機，在每節車廂兩端、列車兩端以及司機室各安裝1部，形成一個獨立的實時圖像監控系統。每臺攝像機設1臺數字編碼器，每節車廂內設1臺以太網交換機，各節車廂的以太網交換機以環接方式構成1個自愈局域網，每輛車的兩端配置車載服務控制器和車載網絡錄像機各一臺，儲存圖像信息和控制攝像機圖像的傳輸。備份也是必不可少的，由2套視頻服務器作為備份。前端攝像機采集的視頻信息經編碼器轉化為數字視頻信號上傳到車載環網，供司機調看。此外，信號還要經車-地無線通信系統上傳至地面網絡，供中心管理人員調看。

（2）車載PIS。PIS是Passenger Information System（乘客信息系統）的縮寫。是地鐵里為乘客提供各類資訊的服務系統。它服務于列車多媒體視頻以及LED（發光二極管）字幕的顯示。車載PIS系統為乘客和中央控制室提供音頻廣播平臺、視頻節目播放平臺、應急情況報警、告警平臺和緊急呼叫平臺。也為中央控制室提供視頻監控、監聽監視存儲和干預系統。

運作方式：多媒體數字信號由地面網絡經車-地無線通信系統下發至車載視頻服務器，再經車載環網發送至播放控制器，最后由顯示器進行播放。傳輸的信息以視頻流、音頻流為主。

（3）列車運行狀態信息系統。它簡稱為LAIS，能夠實現對列車當前運行速度、位置、編組、操縱狀態和正晚點情況的跟蹤監視，以及實現機車設備的遠程診斷、報警、實時監測。

運作方式：通過與列車運行監控系統的接口，列車通過車-地無線通信系統向中心傳遞實時列車運行參數及故障報警。

車載CCTV與列車運行狀態信息數據流向為從各列車向中心上傳。車載PIS數據流向為從地面網絡向各列車下發。車載CCTV與列車運行狀態信息，一般要求每列車上傳cctv圖像不低于2路，不超過14路。列車上傳的監視圖像分辨率必須不低于D1。圖像在上傳時，采用MEPG-2/MEPG-4/H.264編碼方式，其數據傳輸碼率能夠根據有效帶寬進行自適應處理。數據傳輸碼率在0.5～4Mbit/s范圍內可供調整，一般調為2Mbit/s。如果列車下行帶寬沒有保證在正常范圍（一般列車下行帶寬在7.8Mbit/s），網絡將會難以穩定運行，導致視頻會出現馬賽克或中斷，聲音會出現停頓等現象。

1.2 地鐵車-地無線通信系統的特點

無線網絡在地鐵隧道區間呈線狀覆蓋。車-地無線通信系統要求切換迅速，具有極短的切換時延。車載設備體積盡量小、具有較高的防護等級和較小的散熱量、抗干擾能力強。工作人員需要對各系統所使用頻率進行統一規劃，避免相互干擾。

2 無線通信的技術分類和應用

2.1 無線通信技術的分類

典型的無線通信技術包括數字集群通信技術、地面數字視頻廣播技術、無線局域網通信技術、3G技術。具體內容如下：

2.1.1 TETRA

TETRA是數字集群通信技術的縮寫。它具有快速接入、系統靈活、通信安全、設備可靠的特點。它具有很強大的調度能力，但是成本很高。隨著科技的發展，當前TETRA技術已逐漸用在車輛定位、圖像傳輸、數據庫查詢等新領域。

2.1.2 DVB-T

DVB-T是地面數字視頻廣播技術的縮寫，它發展迅速，且依附于COFDM技術。DVB-T抗干擾能力強、組網靈活、容量大。

2.1.3 無線局域網通信技術wlan

無線局域網應用廣泛，且構造簡單、成本低、傳輸速度快、兼容性好、支持移動傳輸。當前的WLAN技術主要是基于IEEE802.11標準之上，可在射頻波段為5.8GHz和2.4GHz進行無線連接。IEEE802.11b的接入速度最高位11Mb/s，一般在家庭或企業辦公環境下實施無線局域網，即Wifi。同樣是在2.4GHz頻段，IEEE802.11g卻采用與IEEE802.11a相同的OFDM技術，因此其最高傳輸速度可達54Mb/s。由于頻段相同，可與IEEE802.11b實現完美兼容。

2.1.4 3G技術

3G是第三代移動通信技術，是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術。不僅有著良好的傳輸速率，而且可同時傳送實時通信、電子郵件等信息和通話等聲音。

2.2 無線通信技術在地鐵中的實際應用

2.2.1 無線信號的選擇

無線信號在選擇時，要追求高質量、低成本、高通性和兼容性強的信號。其中Traincom與WLAN是比較符合要求的，其他如3G、DVB-T等技術，傳輸速度較慢，技術還差些火候，不大符合對無線信號的要求。Traincom是一種較先進的技術，但在系統維護或升級過程中仍然需要專門的技術人員指導工作改善其兼容性差的現狀。為了更加完善該技術，可以采用專門的軟、硬件，但是又會帶來一個缺點——成本較高。WLAN無線信號是目前應用最為廣泛的技術，在PIS和信號系統中運用都比較成熟。所以，為保證數工作人員要采用合理的標準并科學分配信道來保證數據傳輸速度和防止頻率干擾。

2.2.2 無線信號的新型引入

傳統的無線信號引入方式是在已有的商用通信系統引入TETRA或WLAN等，這種方式雖然可以充分利用已有資源，但是發生頻率干擾的概率很高。為了改善這種情況，可以在車廂內安裝手機信號接入系統，使用同一個無線信道與PIS系統進行聯系。

3 DVB標準的內涵

DVB是Digital video Broadcasting（數字視頻廣播）的縮寫，是1993年由DVB項目維護的一系列國際承認的數字電視公開標準。DVB標準包括DVB廣播系統、DVB基帶系統的額外信息，互動服務體系，DVB條件訪問和接口標準。其中DVB-T（數字地面廣播電視）標準為靜止和移動用戶傳輸無線寬帶數據業務提供了一種強大的手段，但其本身是一個單向系統，無法滿足人們對交互式地面數字電視業務的需求。隨著互動項目的市場需求，一些電視節目和互動服務本身和密切相關的實現強勁，它需要一個低延遲返回地面數字電視的頻道啟用交互式服務。因此，DVB組織著手制定出一系列用于交互業務的標準，其中與DVB-T相配套的是DVB-RCT標準——即通過DVB-T信道的回傳交互標準。2001年DVB-RCT標準獲得DVB委員批準，2002年3月由歐洲電信標準協會（ETSI）采用和出版。DVB-RCT為用戶與業務提供者之間提供了一個雙向的寬帶無線傳輸通道，從而可以在此基礎上開辟新的業務。

在DVB-RCT系統模型中，運營商和用戶之間建立了以下兩個信道：

（1）廣播信道。運營商與用戶之間建立的一條單向寬帶廣播信道，用于傳輸視頻、音頻及數據等業務。

（2）交互信道。運營商與用戶之間建立的一條用于信息交互的雙向信道，由反向交互信道和前向交互信道兩部分組成。

整個交互系統由2個單向物理通道實現下行碼流和上行碼流的傳輸，其中攜帶廣播內容和前向傳輸數據的下行碼流遵循DVB-T標準，攜帶反向交互數據的上行碼流遵循DVB-RCT標準。

近年來，國內技術人員在重慶及武漢地鐵采用DVB標準技術組建車-地無線通信系統，進行試驗段測試并取得了良好的結果。套用DVBRCT系統模型，可以將地鐵區間內的列車看作是移動的交互終端，而線路中心則是廣播服務源和交互服務源。結合實際工程，整個系統由下行鏈路和上行鏈路兩部分組成。車-地無線通信系統使用下行鏈路實現PIS節目、控制命令的下傳；使用上行鏈路實現CCTV圖像及列車運行狀態信息的上傳。下行鏈路主要由地面無線發射網關、光纖直放站和車載無線接收網關等設備構成；上行鏈路主要由車載無線發射網關、地面無線接收基站等設備構成。

4 結束語

總而言之，信息技術的無限進步，帶動了一系列的通信技術的巨大進步。無線通信技術的發展對地鐵的安全、穩定運行具有極為重要的意義，因此在實際工作中要對無線通信技術進行科學的選擇，并在實際運行過程中不斷改進。地鐵在高速運行過程中，需要與地面指揮中心進行實時的通信。這樣的通訊一方面方便地鐵上的駕駛員及時手打地面發過的指令，另一方面也便于地面指揮中心及時了解列車運行的狀態。基于DVB標準的車-地無線通在當下地鐵中應用也日益增多，比如專用及民用WLAN設備的廣泛使用。

[1]迪麗拜爾·阿不拉江.無線通信技術在智能交通系統中的應用研究[J].網絡安全技術與應用，2016（03）.

[2]李飛.關于地鐵無線通信系統的一些探討[J].中國新通信，2014（20）.

[3]徐 剛.地鐵無線通信系統現狀及發展研究[J].通信觀察，2013（11）.

U285

A

1004-7344（2016）14-0155-02

2016-4-28

余聯華（1984-），男，技師，本科，主要從事地鐵通信檢修工作。