LTE系統(tǒng)在地鐵專網(wǎng)中的應(yīng)用與發(fā)展

1、    lte系統(tǒng)在地鐵專網(wǎng)中的應(yīng)用與發(fā)展    張朝摘要：城市軌道交通無(wú)線通信業(yè)務(wù)有如下3種需求：對(duì)車廂進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而提高列車運(yùn)行過(guò)程中的安全性;通過(guò)車載pis業(yè)務(wù)和車內(nèi)寬帶接入業(yè)務(wù)提升乘客的出行體驗(yàn);通過(guò)承載列車列控信息，對(duì)列車的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控?；趌te（longtermevolution）無(wú)線通信的集語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)為一體的寬帶數(shù)字集群技術(shù)可以滿足高寬帶、高可靠性業(yè)務(wù)需求。關(guān)鍵詞：lte系統(tǒng);地鐵專網(wǎng);應(yīng)用與發(fā)展地鐵通信是保證城市軌道交通行車組織和安全的重要手段，主要完成調(diào)度員與列車司機(jī)之間溝通、行車指令下達(dá)、監(jiān)視列車運(yùn)行、客流情況分析

2、及票務(wù)數(shù)據(jù)分析等。地鐵通信主要是傳送語(yǔ)音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及視頻業(yè)務(wù)，早期都是通過(guò)2m通道和以太網(wǎng)通道進(jìn)行傳輸，需要的帶寬小。近年來(lái)，由于視頻信號(hào)由原來(lái)的模擬信號(hào)發(fā)展成現(xiàn)在的高清數(shù)字信號(hào)、模擬語(yǔ)音發(fā)展成現(xiàn)在的數(shù)字視頻通話等，因此需要的帶寬越來(lái)越大，對(duì)穩(wěn)定性的需求也越來(lái)越高。隨著4g網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷成熟，lte系統(tǒng)慢慢進(jìn)入了地鐵通信行業(yè)。1傳統(tǒng)車地?zé)o線與lte技術(shù)對(duì)比基于wlan的傳統(tǒng)車地?zé)o線具有如下幾種問(wèn)題。（1）信號(hào)覆蓋距離短、信號(hào)穩(wěn)定性差，特別是高速場(chǎng)景下的業(yè)務(wù)可靠性差。（2）列車在ap之間頻繁切換造成的頻繁漫游，容易造成實(shí)時(shí)視頻流的中斷和產(chǎn)生馬賽克。（3）網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題。使用公共的wlan頻段，

3、容易受到公共頻道干擾，存在一定的網(wǎng)絡(luò)安全甚至是行車安全隱患。（4）產(chǎn)生管理問(wèn)題。線路多、隧道區(qū)間長(zhǎng)導(dǎo)致ap設(shè)備多，設(shè)備管理和維護(hù)難度增大。軌道交通車地?zé)o線業(yè)務(wù)需求場(chǎng)景中：cbtc為上下行低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)需求需要提供雙向、連續(xù)、高可靠的車地?zé)o線傳輸通信;乘客pis業(yè)務(wù)則以下行數(shù)據(jù)為主，向乘客提供各類信息節(jié)目播放;車載cctv業(yè)務(wù)則以上行數(shù)據(jù)傳輸為主，將列車實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像上傳到控制中心供調(diào)度指揮人員查看。通過(guò)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的分析可知，需要為車地之間的數(shù)據(jù)、圖像、視頻等多種業(yè)務(wù)提供實(shí)時(shí)性和高可靠性的無(wú)線傳輸通道。lte（longtermevolution）是由3gpp組織制定的umts（通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）

4、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期演進(jìn)。由于引入了ofdm（正交頻分復(fù)用）和mimo（多輸入多輸出）等關(guān)鍵通信技術(shù)，大大增加了數(shù)據(jù)的傳輸速率和頻譜效率。在20mhz頻譜帶寬下能提供下行100mb/s、上行50mb/s的峰值速率，國(guó)內(nèi)軌道交通行業(yè)可供劃分使用的lte頻段為1.7851.805ghz。2軌道交通無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)組網(wǎng)解決方案地鐵調(diào)度系統(tǒng)主要完成在線列車運(yùn)行控制、車次號(hào)的自動(dòng)識(shí)別與追蹤、事件與報(bào)警管理等功能，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)度員對(duì)列車司機(jī)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、治安值班等工作人員的高效及時(shí)的調(diào)度控制及授權(quán)人員之間的互相通話，是地鐵提高運(yùn)營(yíng)效率、確保行車安全以及應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的必要手段。td-lte的數(shù)據(jù)傳輸能力優(yōu)勢(shì)主要能支持以

5、下幾個(gè)功能：1.現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控。利用固定臺(tái)、車載臺(tái)的攝像頭，調(diào)度臺(tái)可以對(duì)車站值班室、列車駕駛室進(jìn)行實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控;利用手持臺(tái)，也可以直接進(jìn)行視頻回傳。2.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度。在傳統(tǒng)語(yǔ)音指揮調(diào)度的基礎(chǔ)上，支持應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)接入設(shè)備。3.ip數(shù)據(jù)雙向傳輸。系統(tǒng)提供了ip數(shù)據(jù)雙向傳輸能力，全ip式的系統(tǒng)架構(gòu)，可以承載其他的各種應(yīng)用，功能擴(kuò)展性強(qiáng)。本系統(tǒng)可以給旅客信息系統(tǒng)pis提供無(wú)線傳輸通道，帶寬完全可以滿足pis系統(tǒng)的需要。甚至cbtc系統(tǒng)也可以借助本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通道進(jìn)行穩(wěn)定傳輸。系統(tǒng)根據(jù)承載的應(yīng)用類型提供不同優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)保證，確保高優(yōu)先級(jí)應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。3地鐵信號(hào)系統(tǒng)中l(wèi)te技術(shù)的應(yīng)用3.1基站覆蓋子系

6、統(tǒng)lte基站覆蓋子系統(tǒng)其中主要是包含了無(wú)線系統(tǒng)、車站交換機(jī)以及l(fā)te基站等方面內(nèi)容。首先，lte基站設(shè)備中同樣采用了a和b雙網(wǎng)形式的冗余設(shè)計(jì)方式，工作過(guò)程中需要采用17851805mhz中的兩個(gè)5m頻段。一般情況下，a和b網(wǎng)基站組網(wǎng)已經(jīng)呈現(xiàn)出了完全獨(dú)立的狀態(tài)，在實(shí)際供電和開(kāi)展光纜通路工作的過(guò)程中保持著較高的獨(dú)立性，將單點(diǎn)故障所引起的信號(hào)盡可能地控制。同時(shí)a和b網(wǎng)基站在采用布點(diǎn)覆蓋方式的時(shí)候，需要和天饋系統(tǒng)保持著一致性，并且需要注意到a和b網(wǎng)基站本身在信號(hào)強(qiáng)度方面的分布情況具有較高的相似性，相鄰基站之間的重疊覆蓋范圍較大，能良好提升信號(hào)覆蓋時(shí)的充分性和可靠性，為強(qiáng)化地鐵線路之間的信號(hào)傳輸效果提供

7、重要的前提支撐。其次，將lte骨干網(wǎng)交換機(jī)設(shè)置在地鐵線路設(shè)備的集中站內(nèi)，促進(jìn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)通信在時(shí)間上都保持著較高的同步性，這其中骨干網(wǎng)交換機(jī)主要是針對(duì)地鐵軌旁lte基站和核心網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和處理的。3.2中心控制子系統(tǒng)的應(yīng)用lte技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，其核心網(wǎng)epc設(shè)備，這是各項(xiàng)業(yè)務(wù)實(shí)際開(kāi)展的進(jìn)口和出口。將lte技術(shù)投入到地鐵信號(hào)系統(tǒng)中，開(kāi)展通信網(wǎng)絡(luò)工作，需要同時(shí)采用兩套epc系統(tǒng)設(shè)備發(fā)揮良好的運(yùn)行作用，從而為兩方面的lte網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)傳輸通道，需要注意到的是，其中的數(shù)據(jù)傳輸通道是不同的，因而信息傳輸過(guò)程中能夠有效傳輸不同情況的信息和數(shù)據(jù)。lte網(wǎng)管系統(tǒng)能夠針對(duì)lte的a和b雙網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)

8、一性的負(fù)責(zé)，主要是針對(duì)lte基站、lte核心網(wǎng)以及l(fā)te車載終端等設(shè)備進(jìn)行全面細(xì)致的管理和配置，同時(shí)強(qiáng)化整體的維護(hù)工作。在snmp協(xié)議的作用下，lte網(wǎng)管系統(tǒng)還能有效開(kāi)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)控和管理功能，這主要是針對(duì)其他方面設(shè)備進(jìn)行的，通常是時(shí)鐘服務(wù)器進(jìn)行的，并且能夠向外部網(wǎng)管系統(tǒng)提供系統(tǒng)性和綜合性的信息和數(shù)據(jù)。在當(dāng)前地鐵運(yùn)行系統(tǒng)之中，按照一條地鐵線路設(shè)置兩臺(tái)時(shí)鐘服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展各項(xiàng)布置工作，保證地鐵信號(hào)系統(tǒng)能夠擁有充分的信號(hào)支撐。布置時(shí)鐘服務(wù)器的時(shí)候，主要是采用1588v2的網(wǎng)絡(luò)同步方式，這是一種精確時(shí)間協(xié)議ptp，能夠保證lte技術(shù)系統(tǒng)中的a和b網(wǎng)基站都將具備同步的微秒級(jí)時(shí)鐘效果，按照每臺(tái)時(shí)鐘的服務(wù)器之中都能夠采用獨(dú)立的gps輸入方式，從而整體的地鐵信號(hào)系統(tǒng)時(shí)鐘都具有著同樣的標(biāo)準(zhǔn)，減少信號(hào)延遲的情況出現(xiàn)。4結(jié)語(yǔ)lte系統(tǒng)具有頻帶寬、成本低及承載業(yè)務(wù)多等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)?shù)罔F列車實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛時(shí)，需滿足大量的列車視頻上傳、列車狀態(tài)信息上傳及自動(dòng)控制信號(hào)的穩(wěn)定傳輸?shù)刃枨?，lte系統(tǒng)是最好的選擇。目前，該系統(tǒng)在地鐵上的應(yīng)用還處于摸索階段，需根據(jù)地鐵現(xiàn)場(chǎng)需求進(jìn)行改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)更多的功能。參考文獻(xiàn)：1譚