淺談城市軌道交通車地無線通信系統中LTE技術的應用

張曉峰

（長春市軌道交通集團有限公司，長春130000）

1 引言

作為現階段的全新移動通信技術來講，LTE技術著眼于無線接入框架的重新構建，確保無線通信網絡整體可以達到最佳的系統演進性以及低時延的特性。對于城市軌道交通而言，運用車地無線通信系統能夠保證實時性的車輛信號傳輸，因此，具有維持軌道車輛安全運行的重要意義[1]。具體在運用LTE的無線通信技術手段時，關鍵在于結合當前的軌道交通行車狀況予以正確判斷，并且需要保證精確的軌道車輛信號傳輸，以便于地面系統隨時接收當前的軌道車輛狀況信息。

2 LTE技術的基本特征

對于長期演進技術可以縮寫為LTE，該技術結合了多輸入多輸出（MIMO）技術以及正交頻分復用（OFDM）技術，在此前提下體現為更快的信息傳輸速率與更高的頻譜效率[2]。同時，LTE技術可以實現靈活的頻譜分配，對于新增的無線通信頻段能夠予以有效的支持，從而實現了明顯提升系統覆蓋規模與無線通信容量的目標。

具體對于車地無線通信的軌道交通網絡來講，運用以上的無線通信方式能夠保證最低的系統通信時延，并且還能用于實現更廣的通信媒體覆蓋范圍與更快的無線傳輸速率。對于車地無線通信的重要通信領域目前應當著眼于構建演進性能良好的無線接入模式，結合多輸入多輸出、正交頻分復用以及自適應調制編碼等各種不同的無線通信手段，最終確保達到明顯優化網絡通信整體性能的宗旨與目標[3]。在無線通信方式作為支撐的前提下，車地無線通信網絡可以保證可靠與平穩的網絡信號傳輸，同時具備了更好的系統抗干擾特性。

3 車地無線通信系統的總體設計思路

首先是保證安全的軌道通信數據傳輸。LTE的全新網絡通信框架對于鑒權技術能夠予以有效地利用，進而體現了最大化的信息傳輸效率，并且達到了保障軌道通信安全的目標。在LTE的網絡框架下，非法用戶不再能夠隨意侵入無線通信網絡。從網絡可靠性的角度講，運用LTE技術至少應當保證同時投入兩個不同的工作節點，確保達到雙節點的良好運行效果，對于節點故障導致的無線通信誤差可以做到切實予以避免。

其次是適應多樣的城市軌道運營環境。城市軌道運營如果要始終維持平穩性與安全性，則需要應對多變并且復雜的軌道運營環境。對于車地通信系統為了保證其達到較好的網絡適應性，那么目前關于引進LTE的無線通信手段就是要做到適應多樣的軌道運營狀況，確保車輛運營環境與車輛設備之間具有良好的匹配程度。

最后是構建實時性的信息傳輸網絡。車地無線通信網絡必須具備良好的實時性特征，如此才能體現實時性的無線信息傳輸效果，以便于技術人員做到隨時控制當前的軌道運營狀況。具體在傳輸無線視頻時，基本思路在于構建流暢與清晰的視頻傳輸網絡，對于潛在的通信節點故障風險予以徹底的消除。

圖1 LTE 車地通信系統

4 LTE技術運用于城市軌道交通車地無線通信系統的具體要點

城市軌道通信的基本需求以及LTE技術之間必須達到較好的匹配性，如此才能體現最大程度的無線通信運營效益，對于安全的軌道通信運營予以有效保障。對于軌道交通的特殊領域而言，無線通信系統本身具備明顯的系統復雜性，進而體現了較大的網絡傳輸控制難度。為了實現最大化的網絡通信傳輸效益，那么現階段對于LTE技術主要應當體現如下的技術運用要點。

4.1 選擇合適的無線通信布置方案

技術人員對于車地無線通信系統如果選擇了LTE技術作為重要的技術支撐，那么關鍵前提就在于選擇靈活的通信系統布置模式。具體在區分各類不同的無線通信傳輸方案時，首先需要區分差異性的無線傳輸內容。

相比而言，如果選擇了完全獨立的雙網運行方式，那么首先需要保留必要的網絡通信冗余，以便于承載綜合性的網絡傳輸信息。在獨立的網絡運營方式下，對于各類不同的網絡通信信息都能做到獨立予以傳輸，通信網絡之間不會產生顯著的相互影響。為了達到隔離各類不同傳輸業務的目的，那么對于路由設置也要確保獨立性。因此可見，運用雙網冗余的模式可以達到靈活的帶寬分配效果，并且還能夠保留備份網絡，運用以上的網絡通信方式來體現最大化的軌道交通運營效益。

4.2 共用多個軌道交通的通信業務平臺

共用多個軌道通信業務平臺的做法符合了現階段的城市軌道運營基本需求，從而達到良好的車地通信效果。即便是處于小區邊緣的特殊通信節點，應當也可以接收實時性的軌道運營信號。并且從系統時延的角度來講，通過搭建共用的軌道通信平臺可以縮小至5ms 以內的傳輸信息延時。

4.3 保障軌道運營的平穩與安全

LTE技術目前已經可以支持標準化的多種接口協議，運用混合組網的方式來實現對于各類不同傳輸設備的支撐，因此，體現了較好的組網靈活特征。從網絡移動性的角度來講，來自3GPP技術的LTE 無線通信方式可以實現同時接入多個高速運營網絡的目標，對于良好的網絡通信移動性予以有效的保證。通過引進LTE技術，軌道運營系統應當可以保證平穩性與安全性。

5 綜合承載的車地無線通信技術及其應用前景

未來在發展車地無線通信的技術手段時，主要應當著眼于綜合承載系統的構建，確保無線通信系統能夠達到綜合承載PIS、CCTV、專用無線以及CBTC的效果。在此前提下，對于CCTV 與PIS 信息傳輸相結合的無線通信主要應當致力于PIS信息的下行承載以及CCTV 信息的上行承載運行方式相結合，并且對于LTE 網絡應當選擇非冗余的單一網絡方式。

為了保證安全的軌道運營狀態，那么對于構建LTE的網絡通信框架至少需要引進專用頻率技術、多級算法與其他相關技術，在此前提下保證了更廣的通信距離覆蓋以及更強的網絡移動性。運用LTE的通信技術手段還能達到更寬的上下行網絡帶寬，進而體現了清晰度較高的網絡視頻特征，通過靈活運用多種無線通信手段相結合的方式來達到良好的車地通信效果。

6 結語

經過分析可見，LTE技術相比于城市軌道通信領域的原有技術方式而言，其本身具備更好的系統可維護性、抗干擾性、移動性以及靈活的組網特征。目前對于LTE技術如果能正確運用于現有的軌道交通體系，則可以通過配置專用性的網絡通信頻段方式來實現針對外界通信干擾的切實避免。同時，用戶對于多樣的組網方式能夠進行充分的篩選，并且LTE的軌道通信網絡可達350km/h的最高移動速度。在此前提下，目前關于構建車地無線通信系統有必要引進LTE的全新技術手段，從而保證體現最佳的無線網絡通信效果。