LTE在地鐵專用無(wú)線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

孫家偉

摘要：本文將在LTE的基礎(chǔ)上，對(duì)其在地鐵專用無(wú)線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析，并對(duì)LTE的使用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行系統(tǒng)闡述，最后對(duì)全文做了概括性的總結(jié)。

關(guān)鍵詞：LTE;地鐵;無(wú)線通信系統(tǒng);應(yīng)用

1. LTE技術(shù)的使用優(yōu)勢(shì)分析

1.1抗干擾功能強(qiáng)大

LTE技術(shù)在減少信號(hào)干擾方面有著極大的優(yōu)勢(shì)，與當(dāng)前的WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相比，它在防干擾的檢測(cè)、控制和降低方面有著WIFI網(wǎng)絡(luò)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。WIFI信號(hào)的防干擾措施主要體現(xiàn)在檢測(cè)和系統(tǒng)反饋兩方面，而LTE技術(shù)則是通過(guò)均勻分配時(shí)頻域利用導(dǎo)頻設(shè)計(jì)和OFDM直載波調(diào)度，實(shí)現(xiàn)時(shí)頻域變化跟蹤，從而通過(guò)2ms的快速調(diào)度響應(yīng)更準(zhǔn)確、更及時(shí)地進(jìn)行干擾檢測(cè)。當(dāng)在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)有干擾出現(xiàn)時(shí)，LTE技術(shù)可以通過(guò)IRC、重傳以及完善的編碼機(jī)制，根據(jù)信號(hào)傳輸頻率的高低優(yōu)先分配和傳輸質(zhì)量較高，信號(hào)較好的信號(hào)資源。另外，該技術(shù)還有智能化的特點(diǎn)，它能夠根據(jù)檢測(cè)情況自主調(diào)整信號(hào)編碼，實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制的全面化和智能化。它的防干擾程序中被編入了多個(gè)防干擾方法和功能，使它能夠在沒(méi)有人工操作的情況下自適應(yīng)的進(jìn)行調(diào)節(jié)信號(hào)強(qiáng)度，預(yù)防信號(hào)干擾[1]。

1.2移動(dòng)性強(qiáng)

LTE技術(shù)與WIFI相比的話，它的可移動(dòng)性更強(qiáng)，覆蓋范圍也更廣，LTE技術(shù)中所涵蓋的遠(yuǎn)距離覆蓋、無(wú)縫切換算法等技術(shù)手段完全適用于地鐵的高速運(yùn)營(yíng)狀況，就算是地鐵的最高行駛速度為參考標(biāo)準(zhǔn)，也能保證它的信號(hào)傳輸在50ms以上。

1.3可靠性強(qiáng)

在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中，最重要的就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕琇TE技術(shù)經(jīng)過(guò)一系列的改革和創(chuàng)新之后，能夠通過(guò)優(yōu)先級(jí)的形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)傳輸，對(duì)優(yōu)先級(jí)較高的數(shù)據(jù)用戶采用優(yōu)先傳輸?shù)姆绞剑瑢?duì)低優(yōu)先級(jí)的用戶則采用盡量保證其在有限時(shí)效內(nèi)的傳輸功能。

1.4信息傳輸通道

在使用WIFI時(shí)，常常會(huì)被鄰頻和同種頻率干擾，而采用LTE技術(shù)就可以很好的避免這一現(xiàn)象發(fā)生，LTE空間接口的幀結(jié)構(gòu)不同于其他的幀，它能夠?qū)νN頻率的網(wǎng)絡(luò)節(jié)省帶寬進(jìn)行組建。通過(guò)15kHz子載波調(diào)度技術(shù)，對(duì)同頻網(wǎng)絡(luò)可采用20MB進(jìn)行組建，而WiFi需要140MB才能對(duì)無(wú)干擾網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組建。并且它還能夠根據(jù)用戶的需求實(shí)現(xiàn)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)分配。

1.5接收性能高

通過(guò)對(duì)WIFI和LTE技術(shù)的對(duì)比試驗(yàn)表明，在同一時(shí)間內(nèi)，它們的信息接收速度各不相同，LTE技術(shù)的信息接收速度明顯高于WIFI。這也就說(shuō)明，當(dāng)在列車行駛狀態(tài)下LTE的靈敏度要比WIFI的靈敏度高很多，當(dāng)WIFI的接受功率低于某一水平時(shí)，LTE技術(shù)仍然能夠接收到數(shù)據(jù)[2]。

1.6減少所需帶寬，統(tǒng)一通信網(wǎng)絡(luò)

在以往的地鐵無(wú)線通訊傳輸中，需要語(yǔ)音視頻綜合調(diào)度、CBTC 系統(tǒng)以及車載 CCTV 共 3 部分作為上傳數(shù)據(jù)，而在這一過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)的上行帶寬峰值和下行帶寬峰值就會(huì)超出很大一部分，而通過(guò)LTE技術(shù)，它可以將這三種通信網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一成一種，它所需要的帶寬將連25MHz都不會(huì)超過(guò)，大大滿足了地鐵對(duì)無(wú)線通訊的功能需求。

2. LTE在地鐵無(wú)線通信中的應(yīng)用分析

LTE技術(shù)具有抗干擾功能強(qiáng)大、移動(dòng)性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)、傳輸和接收速度快的幾大優(yōu)勢(shì)，將它運(yùn)用到地鐵的無(wú)線通信中，能夠增加數(shù)據(jù)的傳輸速率和頻譜效率，還能夠保證數(shù)據(jù)上傳的安全性和穩(wěn)定性，并能夠?qū)崿F(xiàn)地鐵的多業(yè)務(wù)承載、遠(yuǎn)距離全覆蓋以及專頻雙網(wǎng)的通信方式，從而為提高地鐵的運(yùn)營(yíng)效率奠定良好的基礎(chǔ)。

應(yīng)用 LTE 網(wǎng)絡(luò)分別作 為匯聚層、核心層和接入層，對(duì)底層應(yīng)用和控制中心 進(jìn)行組網(wǎng)連接，通過(guò)數(shù)據(jù)交互，保障各通信系統(tǒng)的可 靠性和完整性。

3. LTE技術(shù)在地鐵上應(yīng)用的功能分析

3.1能夠滿足車載的需求

通過(guò)LTE技術(shù)能夠?yàn)榈罔F駕駛員提供高清的視頻傳輸，能夠通過(guò)該技術(shù)對(duì)地鐵車廂內(nèi)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果在地鐵中發(fā)生人員沖突和其他不良事件時(shí)，駕駛員能夠通過(guò)車載監(jiān)控第一時(shí)間對(duì)事件進(jìn)行解決和控制。而且，還可以保證監(jiān)控錄像的不間斷性，為以后的調(diào)查取證提供完整的證據(jù)。另外，通過(guò)LTE技術(shù)，能夠在地鐵內(nèi)部對(duì)一些重要信息通過(guò)視頻、語(yǔ)音的方式進(jìn)行播放，能夠規(guī)范乘客的行為，提高地鐵交通的安全性和穩(wěn)定性。

3.2能夠?qū)崿F(xiàn)地鐵的高清視頻傳輸業(yè)務(wù)

乘客在乘坐地鐵時(shí)，如果旅途較長(zhǎng)在地鐵上難免會(huì)無(wú)聊，而通過(guò)LTE技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)新聞視頻和電視節(jié)目的有效轉(zhuǎn)播，能夠讓人們?cè)诼猛局幸材芸吹阶约核P(guān)心的新聞或者自己喜歡的節(jié)目，緩解乘坐地鐵的疲乏，有利于提高乘客乘車的愉悅感受，提升他們的乘車體驗(yàn)。

3.3可將語(yǔ)音調(diào)度升級(jí)為綜合的音視頻集群通訊系統(tǒng)

通過(guò)LTE技術(shù)。能夠?qū)⒄Z(yǔ)音通訊和視頻通訊以及其他通訊方式總和為一個(gè)系統(tǒng)，減少流程編制，可以更好的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、視頻調(diào)度視頻聯(lián)動(dòng)、視頻會(huì)議以及智能分析等功能在地鐵上的綜合應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析，我們得出LTE技術(shù)在地鐵的無(wú)線通信方面的應(yīng)用具有較高的優(yōu)勢(shì)，它的一些功能在地鐵高速行駛時(shí)能夠得到充分利用，并能夠提高地鐵無(wú)線通信的效率，提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性，能夠?yàn)槌丝偷陌踩峁┫鄳?yīng)的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]黃宇.LTE技術(shù)在成都地鐵車地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[D].四川：西南交通大學(xué)，2015.

[2]肖賓杰.TD-LTE技術(shù)在現(xiàn)代有軌電車專用無(wú)線通信系統(tǒng)的應(yīng)用方案研究[C].//中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)%中國(guó)工程院%河南省土木建筑學(xué)會(huì).2017城市軌道交通關(guān)鍵技術(shù)論壇暨第26屆地鐵學(xué)術(shù)交流會(huì) 論文集.2017：197-204.