基于LTE的車地?zé)o線通信技術(shù)在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

康旭

摘要：本文將在LTE的車地?zé)o線通信基礎(chǔ)上，對(duì)LTE技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行詳細(xì)分析，并對(duì)該技術(shù)在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)闡述，最后對(duì)本文做出了概括性的總結(jié)。

關(guān)鍵詞：LTE技術(shù);車地?zé)o線通信技術(shù);地鐵信號(hào)系統(tǒng);應(yīng)用

1.LTE技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

1.1LTE技術(shù)擁有完備的抗干擾機(jī)制

在WLAN技術(shù)的應(yīng)用中，采用的是免費(fèi)的的2.4G頻段，針對(duì)性較低，因此在工作使用中常常無(wú)法避免其他信號(hào)的設(shè)備的干擾。而LTE技術(shù)，它所使用的傳輸頻段是專有性的1。8G頻段，系統(tǒng)內(nèi)部具有完善的抗干擾性能，能夠在使用當(dāng)中極大程度的減少外部信號(hào)對(duì)它的干擾。

1.2LTE技術(shù)移動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)

WLAN技術(shù)所研發(fā)的最終目標(biāo)是針對(duì)賓館、辦公場(chǎng)所，因此它的可移動(dòng)性較差，不適用于高速運(yùn)行的地鐵。LTE技術(shù)則是一種專門的針對(duì)地鐵研發(fā)的一種無(wú)線傳輸系統(tǒng)，它的移動(dòng)性能強(qiáng)，能夠適應(yīng)每小時(shí)350千米的高速移動(dòng)速度。經(jīng)過(guò)在上海的磁懸浮列車上的應(yīng)用，充分可以證明LTE技術(shù)完全可以適應(yīng)地鐵高速運(yùn)行的狀態(tài)和要求[1]。

1.3覆蓋面廣

WLAN技術(shù)的覆蓋面較小。幾乎每隔200米就需要設(shè)置一個(gè)無(wú)線AP，而LTE技術(shù)的覆蓋范圍較廣，它所覆蓋的區(qū)域可達(dá)1千米以上，這在地鐵無(wú)線傳輸系統(tǒng)的設(shè)置上，不僅大大節(jié)約了成本，還能夠減少地鐵軌道旁的設(shè)備布設(shè)，同時(shí)，該技術(shù)的應(yīng)用，還有利于后期的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)。

1.4智能化程度高

在地鐵無(wú)線通信系統(tǒng)上，LTE技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)一部終端多個(gè)功能的服務(wù)項(xiàng)目。比如通過(guò)一個(gè)終端就可以實(shí)現(xiàn)地鐵上語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、和視頻的多重效果，這種應(yīng)用方式，大大提升了地鐵等行業(yè)的作業(yè)效率及其安全可靠性。

2.LTE的車地?zé)o線通信技術(shù)在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

在D市的3號(hào)地鐵線上，就是運(yùn)用的LTE車地通信技術(shù)建設(shè)的車地?zé)o線通信系統(tǒng)，當(dāng)前，它所應(yīng)用的業(yè)務(wù)是基于通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱CBTC。

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

在D市的地鐵3號(hào)線的車地?zé)o線通信系統(tǒng)構(gòu)造中，AB型的紅藍(lán)雙網(wǎng)冗余架構(gòu)設(shè)計(jì)，在該架構(gòu)中，分別含有一套基站系統(tǒng)和一套核心網(wǎng)絡(luò)。使用該種類型的無(wú)線通信設(shè)計(jì)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)沿線軌道以及行車區(qū)域的信號(hào)全覆蓋。

2.2紅藍(lán)雙網(wǎng)無(wú)線資源分配方案

在我國(guó)的城市軌道中，專用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸頻率為1785到1805兆赫，帶寬為20兆赫。而D市3號(hào)地鐵線一共申請(qǐng)到8到10兆赫，其中被用到紅網(wǎng)的頻率資源為5M，剩余部分則被用于B藍(lán)網(wǎng)。在CBTC列車控制信息的平均承載上，后期如果要實(shí)現(xiàn)綜合性承載的話，紅網(wǎng)將承載5M的帶寬資源[2]。

2.3地鐵無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋分析

在D市3號(hào)線項(xiàng)目信號(hào)系統(tǒng)的覆蓋分析方面，其中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用的是漏纜覆蓋形式，這種覆蓋形勢(shì)的抗干擾能力較強(qiáng)。但是在有部分線路上，無(wú)線信號(hào)的覆蓋方式并不理想，其主要受影響區(qū)域?yàn)榫€路曲線超高區(qū)域。為了改善這一情況，達(dá)到信號(hào)覆蓋的輕度要求。將采用專用的通信系統(tǒng)和CBTC-B系統(tǒng)統(tǒng)一使用一根漏纜的形式，來(lái)滿足漏纜敷設(shè)的設(shè)計(jì)高度。在試車線和地鐵出入段，將全部采用漏纜進(jìn)行信號(hào)覆蓋。對(duì)于部分不適合漏纜覆蓋的區(qū)域，如室內(nèi)、隧道口、列檢庫(kù)等，可以采用定向天線進(jìn)行覆蓋。在地鐵正線區(qū)域，可以在A/B紅藍(lán)雙網(wǎng)上分別設(shè)置一套核心網(wǎng)和網(wǎng)管。試車線 與培訓(xùn)中心的A/B紅藍(lán)雙網(wǎng)分別各設(shè)置一套小型核心網(wǎng)，共四套小型核心網(wǎng)。并且，在基站劃分中，可以將單個(gè)基帶處理單元和最多6個(gè)的射頻拉遠(yuǎn)單元?jiǎng)澐譃?個(gè)基站。基帶處理單元的網(wǎng)絡(luò)線路分布上，可以通過(guò)范圍網(wǎng)連接到骨干網(wǎng)，然后再通過(guò)相應(yīng)的光纖與射頻單元進(jìn)行連接，在射頻單元之間，它們最大的間距可以達(dá)到1311米，考慮到一定 的設(shè)計(jì)余量，D市地鐵 3 號(hào)線按照單個(gè)基帶處理單元覆蓋不超過(guò)1.2km的設(shè)置原則來(lái)布放基帶處理單元和射頻單元。

2.4 車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)車載網(wǎng)絡(luò)包括車頭駕駛室網(wǎng)絡(luò)和車尾駕駛室網(wǎng)絡(luò)兩部分。如圖2所示，車頂鯊魚鰭天線、車載TAU、交換機(jī) 等構(gòu)成一套單端駕駛室網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這些所有的車載設(shè)備均可通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的以太網(wǎng)連接在一起，構(gòu)成CBTC數(shù) 據(jù)通信子系統(tǒng)。從而確保在車載設(shè)備單端故障的情況下，車地?zé)o線通信仍能可靠工作而不對(duì)列車正常運(yùn)行造成影響。

2.5 時(shí)鐘同步TDD雙工方式依靠時(shí)分設(shè)計(jì)控制通道是上傳還是下載，決定了其對(duì) 時(shí)鐘同步有著更高的要求。D市地鐵3號(hào)線LTE網(wǎng)絡(luò)采用GPS作為主選時(shí)鐘方案，IEEE1588V2作為備選時(shí)鐘方案。當(dāng)主時(shí)鐘源、輔時(shí)鐘源都故障時(shí)，基站以內(nèi)部時(shí)鐘作為同步時(shí)鐘源，可保證24小時(shí)內(nèi)時(shí)鐘同步。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析，我們對(duì)LTE的車地?zé)o線通信技術(shù)已經(jīng)有了初步了解，對(duì)它本身的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也已經(jīng)有了全新的認(rèn)識(shí)，并對(duì)LTE的車地?zé)o線通信技術(shù)在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了深度解剖。從LTE通信技術(shù)與WLAN技術(shù)的對(duì)比分析中我們可以看出，LTE通信技術(shù)在地鐵運(yùn)行上的應(yīng)用具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它完全能夠完成地鐵線路的全覆蓋，并且能夠完全適應(yīng)地鐵運(yùn)行的最高速度。

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]施運(yùn)濤，廖夢(mèng)婕.TD-LTE應(yīng)用于CBTC車地通信系統(tǒng)的可行性研究[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2014，11（6）：47-50.