隧道內乘客信息車地無線技術研究

張曉坡

（中鐵電氣化局集團有限公司，北京 100036）

1 概述

乘客信息系統（PIS）是利用計算機技術和多媒體顯示技術，面向乘客，提供運營相關信息及實時動態的多媒體信息服務的系統。隧道內乘客信息的車地無線技術主要為WLAN、TD-LTE和Wireless Fiber，其中WLAN為傳統技術本文不做研究。

TD-LTE和Wireless Fiber均為近幾年發展起來的新興車地無線技術。本文立足于石家莊地鐵1號線和長沙地鐵5號線兩條不同的地鐵項目對兩個技術進行介紹和對比。

2 TD-LTE和Wireless Fiber無線技術 介紹

2.1 TD-LTE無線技術

LTE無線技術改進并增強了3G的空中接入技術，采用OFDM和MIMO作為標準。在20MHz頻譜帶寬下，下行峰值速率能達到100Mbit/s，上行峰值速率能達到50Mbit/s。乘客信息TD-LTE無線技術在地鐵項目應用頻段多為1.8G，單個RRU覆蓋距離1.2km以上，建設方為節省建設成本多與專用無線或者信號專業共用同一條漏纜。例如石家莊地鐵1號線乘客信息采用LTE技術，隧道內與專用無線系統共用漏纜，在超過700m的區間內增加RRU及合路器，保障系統穩定性的同時，大大減少了乘客信息系統區間設備，減少了維修單元，節約了投資成本。圖1為TD-LTE組網圖。

圖1 TD-LTE組網圖

2.2 Wireless Fiber無線技術

Wireless Fiber車地無線基于802.11n/AC標準，在基站切換、空口QoS等方面進行了優化，使其更適用軌道交通運行環境。車地無線系統通過在隧道區間部署無線基站設備、在列車上部署車載無線單元設備，建立的高帶寬、低延時、抗干擾強的車地無線網絡系統。乘客信息Wireless Fiber無線技術在地鐵項目已有應用，應用頻段為5.8G，單個基站覆蓋距離大于1.0km。長沙地鐵5號線乘客信息采用Wireless Fiber無線技術，隧道內采用基站加天線方式進行覆蓋，基站間隔700米，采用重復覆蓋，任意基站出現問題時相鄰基站可以同時覆蓋問題區域，增加了系統的穩定性。圖2為基站設備連接圖，圖3為實體照片。TD-LTE和Wireless Fiber無線技術在地鐵項目均有應用案例，已有成熟的應用，下面表1就兩者之間的區別和優缺點進行對比。

圖2 基站設備連接圖

圖3 基站設備及天線

3 TD-LTE和Wireless Fiber無線技術方案對比

表1 思政課程融入方案

比較內容 TD-LTE Wireless Fiber 采用頻段 1.8GHz和2.4GHz，主要應用于1.8GHz 4.9-6 GHz，主要應用于5.8GHz采用標準 LTE 基于802.11n/AC標準隧道覆蓋方式可采用RRU+天線獨立覆蓋或采用漏纜覆蓋，一般采用和專用無線或者信號共用漏纜覆蓋，以節約成本采用基站+天線覆蓋頻段抗干擾能力一般采用的1.8GHz與中國移動的DCS下行頻段相鄰，與電信CDMA2000接近，需要分析兩者之間的干擾情況車地無線通信系統采用5.8GHz工作頻段，與信號系統的專用工作頻段1.8GHz或WLAN 2.4GHz、專用無線通信系統數字集群工作頻段800MHz有較大的差距，從頻率隔離度上直接排除了車地無線通信系統與信號系統、專用無線通信系統相互干擾的可能性，不會影響列車運營安全問題；警用通信系統包括公安、消防、列調等通信系統均工作在300～400MHz的頻段范圍內。與車地無線通信系統5.8GHz頻段差距較大，車地無線系統不會與警用無線通信系統產生相互干擾；由于商用通信頻段已確定的原因，商用通信3G、4G、5G等系統設備均工作于其他頻段（移動最高4.9G頻段），與5.8G頻段差距較大，因此車地無線系統也不會與公共移動通信系統產生相互干擾建設成本一般采用漏纜覆蓋且與其他專業共用，節約成本，成本較低采用基站+天線覆蓋，雖然基站覆蓋距離約1km，但受地形影響較大，受遮擋時影響傳輸距離，需額外增加基站，成本較高施工難度 與專用通信或者信號專業共用漏泄同軸電纜，區間施工難度較小，僅需在超出覆蓋范圍時增加RRU和合路器視現場實際情況而定，直線區間遮擋較少的區間基站覆蓋距離較遠，施工難度小；曲線段多、遮擋多得區間基站覆蓋距離短，基站數量增多，施工難度增大優點專用頻段，抗干擾強；設備少，易維護；高速移動狀態下大帶寬；多業務承載，資源共享；可以與其他系統共用覆蓋資源，節約成本抗干擾強；設備少，易維護；高帶寬、高速率；多業務承載；無縫切換、低時延

缺點采用的頻段無論是1.8GHz還是2.4GHz都有其他專業有臨近頻段需要考慮干擾情況成本較高，易受遮擋物影響

4 結束語

通過對石家莊地鐵1號線和長沙地鐵5號線兩個項目隧道內乘客信息車地無線技術的對比研究，發現TDLTE和Wireless Fiber無線技術在抗干擾、施工難度、施工成本、設備維護、時延等方面相交WLAN都有了很大的提升，滿足現行軌道交通建設的需求。TD-LTE和Wireless Fiber無線技術兩者相比，各有各的優缺點。TD-LTE在資源共享、節約成本、應對復雜線路上優勢明顯，在頻段抗干擾上略差一些，建設費用緊張，考慮節省成本時可以考慮選用TD-LTE；Wireless Fiber在抗干擾、高帶寬上優勢明顯，在建設成本和地勢應對上略差一些，Wireless Fiber在抗干擾和獨立建設，高帶寬、高速率，更能適應高清的圖像、視頻的收發，更能滿足長遠考慮。隨著車載視頻及車載監控清晰度要求的越來越高；媒體新聞、賽事直播、廣告等實時動態的多媒體信息對帶寬、時延的要求越來越高。兩者的優勢會越來越明顯，在軌道交通應用中前景廣闊。