基于隨機網絡演算的CBTC車-地無線通信時延分析

韓江磊,陳永剛

(蘭州交通大學自動化與電氣工程學院,蘭州 730070)

LTE(Long Time Evolution，長期演進)技術作為目前移動無線技術最高級別的演進方向，其性能已然超過了WiFi和WLAN技術，完全可以匹配CBTC系統(Communication Based Train Control System，基于通信的列車自動控制系統)車-地無線通信的需求[1]。鄭州地鐵1號線、朔黃鐵路、重慶軌道交通5號線等運用LTE技術的成功案例也證實了TD-LTE的可行性，因此，基于LTE的城市軌道交通車地通信系統(LTE-M)是大勢所趨[2]。LTE系統因為其較高的頻譜利用率，完善的多業務優先級調度機制，能實現單系統對多業務的綜合承載等特點而完全匹配地鐵車地無線業務需求[3]。LTE為保障城市軌道交通安全運營提供技術支撐，形成我國在城市軌道交通通信技術和裝備方面的優勢。綜上所述，CBTC信號系統的車地無線通信系統采用LTE技術，是目前地鐵通信的最佳選擇。

基于LTE的城市軌道交通車地通信系統(LTE-M)在高速環境中也面臨著巨大的挑戰，比如列車無線承載業務嚴格的QoS(Quality of Service，服務質量)要求等。一方面為了列車能夠安全可靠運行，另一方面為了能夠合理優化車地無線通信網絡的有限資源，必須對車地無線通信系統進行準確的性能評估及預測[4]。目前，人們更多研究的是在低速環境下網絡性能的分析，而在高速環境下，由于更嚴重的多徑效應和多普勒頻移，其網絡性能的研究相對較少。以往對城際鐵路和高速鐵路無線通信網絡性能分析大多都使用各種仿真手段，比如基于半實物的仿真平臺、無線移動模擬器平臺[5-7]等，這些方法雖然可以準確進行分析網絡性能，但是卻需要消耗大量的時間和經濟成本，這不利于實際應用。……