天津市地下鐵道運營有限公司　朱　偉

隨著人們的生活質(zhì)量和水平的不斷提高，對軌道交通的安全性和舒適性也提出了更高的要求。從目前的情況來看，我國城市軌道交通的運營業(yè)務量與日俱增，以往傳統(tǒng)的軌道交通無線通信技術(shù)和方式已經(jīng)無法滿足當今時代人們的需求。為了能夠提高服務品質(zhì)，同時也能夠節(jié)約頻率資源，使整個無線通信系統(tǒng)能夠最大程度的發(fā)揮其效能，行業(yè)人員著力于建設新的軌道交通無線通信綜合承載網(wǎng)解決方案工作當中，從而推動軌道交通行業(yè)進一步的發(fā)展和進步。

1　軌道交通車地無線通信業(yè)務概述

1.1　信號系統(tǒng)

從目前的情況來看，在軌道交通行業(yè)當中，主要有以下幾個方面需要車地無線通信業(yè)務。

首先。是信號系統(tǒng)方面的需求。舊信號系統(tǒng)而言，該系統(tǒng)所傳遞的信息主要是列控CBTC信息，在這當中，地面相關的設施需要對軌道列車所傳輸?shù)男畔⒅饕辛熊囎R別號、移動授權(quán)、運營調(diào)整指令以及限速信息等內(nèi)容，軌道車輛向地面的設備傳輸信息的內(nèi)容主要有：列車的定位、行駛的速度、以及開關屏蔽門和列車的車組號等信息。列車在高速行駛的狀態(tài)之時，需要無線通信信號能夠穩(wěn)定，并且要滿足帶寬的要求，同時還需要實現(xiàn)Qos的保障機制，要求主備冗余的雙向數(shù)據(jù)通道一定要滿足實時傳輸。

在列控系統(tǒng)的安全性、可靠性以及實時性方面，首先應當保持信息傳輸?shù)难舆t時間不能超過150毫秒，進行單一網(wǎng)絡傳輸之時丟包率不能超過百分之一，信息代碼錯誤率應當保持在0.00004%，如果列車與地面之間的通信網(wǎng)絡越區(qū)切換中斷時間應該在一百毫秒之內(nèi)，提高系統(tǒng)設備的可靠性，使通信系統(tǒng)的無故障時間超過7×24小時。提高系統(tǒng)的可用性，保證其能夠在99.99%，同時也要把系統(tǒng)設備的平均故障修復的時間控制在半個小時以內(nèi)。

列控安全性要求方面，系統(tǒng)所使用的信息傳輸通道應該是單獨的熱備冗余物理通道。對通信系統(tǒng)的安全檢測、備份與回復以及監(jiān)控等相關的安全措施應當制定一套完善的工作體制，并且要建立相應的應急措施，另外還需要加大監(jiān)管力度，避免工作人員出現(xiàn)違規(guī)操作，或者是系統(tǒng)遭到外來人員的供給和破環(huán)等不良情況出現(xiàn)。要把類型不一致的數(shù)據(jù)傳輸通道彼此隔離，納入到不同的虛擬局域網(wǎng)當中，以此類方式完成傳輸工作。當車載無線單元和地面基站之間進行數(shù)據(jù)的傳遞和通信時，需要先進行授權(quán)，從而形成關聯(lián)，如此可以使通信系統(tǒng)的安全性得到有效的保障。

軌道交通無線通信對于業(yè)務的帶寬也有一定的要求。首先，應當在列車的兩段分別冗余配置承載網(wǎng)的連接通道，通道的承載量要保證在100KB/以上，并且要考慮25%的余量，承載網(wǎng)的上行和下行應當控制在125KB/S，并且每列單網(wǎng)所承載的業(yè)務帶寬應當控制在2×125KB/S。目前，通常情況下每一個RRU的單一分區(qū)內(nèi)，列車數(shù)量為2列,無線通信綜合承載網(wǎng)應當按照四列列車的預設承載來進行設計工作，并且要保證單網(wǎng)業(yè)務信息傳輸通道所承載的帶寬要在1MB/S以上。有些時候情況比較特殊，需要多列列車同時進入，所以列車與地面基站之間的無線承載網(wǎng)絡需要按照QOS的相關機制來進行調(diào)度，應該先保證信息傳輸?shù)陌踩?，以此來滿足列控信息傳輸?shù)陌踩浴崟r性以及可靠性。

停車場以及車輛段信息同樣需要用到無線通信綜合承載網(wǎng)解決方案，不過復雜程度不高，只是把個別的列車需要傳輸?shù)男畔⑦M行自我檢測，保證上行與下行傳輸?shù)缆繁３衷?MB/S就可以滿足當前列車運行控制業(yè)務工作的信息承載量。

1.2　乘客信息系統(tǒng)

該系統(tǒng)需要利用PIS系統(tǒng)向乘客播放相關的節(jié)目，以此來向乘客傳遞信息，其中主要有新聞、廣告、換車信息以及出行指南等，為人們提供便利的信息渠道，將所播放的內(nèi)容在車載屏幕上進行實時播放。利用無線通信綜合承載網(wǎng)與PIS系統(tǒng)之間進行配合，從而時刻保持信息傳輸通道的高帶寬、低延遲的無線信息傳輸通道。

PIS對于傳輸帶寬具有一定的要求，通常情況下，需要無線通信綜合承載網(wǎng)能夠根據(jù)1080P的分辨率進行考慮，以H.264編碼的方式進行傳遞，采用組播的方式進行數(shù)據(jù)的傳輸，從而保證帶寬，使傳輸通道的下行通道為8MB/S。

1.3　視頻監(jiān)控系統(tǒng)

應用軌道交通車地無線通信之時，使用車載視頻所顯示的圖像對整個運行過程實施監(jiān)控，是當前無線通信綜合承載網(wǎng)最大的上行傳輸業(yè)務需求，傳輸?shù)闹匾詢H次于信號系統(tǒng)。實現(xiàn)視頻監(jiān)控功能對于帶寬的要求是根據(jù)720P分辨率進行考慮，利用H.264的編碼方式進行傳輸，保證每個通道的帶寬為2MB/S，上行帶寬為4MB/S。

1.4　緊急文本信息

在列車日常運行和行駛的過程當中，控制調(diào)度中心的工作人員需要向列車發(fā)送緊急文本信息，從而使列車上的緊急文本信息和PIS圖像進行疊加，從而實現(xiàn)向乘客傳遞信息的功能。

緊急文本信息對于帶寬的主要要求是單列車需要的傳輸帶寬為下行20KB/S，在進行無線通信綜合承載網(wǎng)設計工作之時，應當把單小區(qū)容量按照4列車進行設計，從而使無線通信承載網(wǎng)的帶寬為100KB/S。

1.5　其他系統(tǒng)

在軌道交通的項目當中，還需要無線通信綜合承載網(wǎng)傳遞安防監(jiān)測信息、火災報警系統(tǒng)信息、列車運行狀態(tài)信息等，需要采用科學合理的技術(shù)對以上信息內(nèi)容進行整合，在通過承載網(wǎng)進行統(tǒng)一的傳輸。針對此類信息傳輸所需要的帶寬主要是單列車傳輸帶寬要求上行為100KB/S。通常情況下，無線通訊綜合承載網(wǎng)單小區(qū)容量可以按照4列車進行設計，信息承載帶寬常為400KB/S。

2　傳統(tǒng)車地無線體制和存在的問題

從目前的情況來看，我國已經(jīng)實行城市軌道交通工程信號系統(tǒng)，并且都采用無線局域網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)，在2.4G頻段運行。因為該頻段向外界開放，所以很容易受到外部因素的干擾，從而使軌道交通的安全性受到了一定的影響。曾經(jīng)出現(xiàn)過由于乘客所使用的無線設備使地鐵的信號系統(tǒng)產(chǎn)生混亂，從而導致停車的情況發(fā)生。

為了改善這一情況，我國使用軌道交通工程乘客信息系統(tǒng)無線通信部分的兩種技術(shù)和方式，即WLAN和DVB-T技術(shù)。WLAN技術(shù)并不適合快速移動的設備，盡管很多運營商和企業(yè)對此進行了優(yōu)化和改進，但是在實際使用的過程當中，依然存在著諸多問題，在進行切換之時，會導致數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾拭黠@下降，帶寬存在不穩(wěn)定的情況。在已經(jīng)開通的工程當中，暫時不能完全滿足設計的要求，從而使視頻直播的監(jiān)控圖像的信息傳輸工作受到了一定的影響。所以，很多時候并不采用這一方式來實現(xiàn)相關的信息傳遞功能。對DVB-T技術(shù)單套設備及逆

行配置工作之時，只是支持地面基站與車載設備之間的單項數(shù)據(jù)傳輸，并不能實現(xiàn)監(jiān)控圖像進行實時上傳的功能，對于此種情況，需要單獨申請專用的頻率。

3　組網(wǎng)方案

3.1　LTE技術(shù)體制

LTE是網(wǎng)絡架構(gòu)的一種形式，主要是以IP的扁平化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)作為基礎，主要構(gòu)成是無線網(wǎng)子系統(tǒng)eNodeB、終端設備以及核心網(wǎng)子系統(tǒng)等。在這當中，無線網(wǎng)子系統(tǒng)當中含有分布式基帶處理單元以及射頻拉遠單元的設備。

3.2　TD-LTE技術(shù)的寬帶移動性優(yōu)勢

該技術(shù)與前文所述的兩種技術(shù)相比，具有一定的優(yōu)勢。首先是移動接入性比較強，利用自動頻率矯正的方式保證列車在移動方式的場景之下信息傳輸通道的帶寬和質(zhì)量，具有較高的帶寬接入能力，同時也具有很強的抗干擾性，將小區(qū)的吞吐率提高。

3.3　組網(wǎng)方案

一般情況下，可以采用兩套LTE設備冗余來組件兩張信息傳輸網(wǎng)絡，以鏈狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)部署兩套相同的BBU+RRU網(wǎng)絡，并且通過專用的傳輸系統(tǒng)提供的傳輸通道，將其接入到控制中心的核心網(wǎng)設備當中。

在隧道區(qū)間可以通過RRU技術(shù)與漏泄同軸電纜的方式進行覆蓋，在車輛段通過RRU和天線相互配合的方式實行無線通信綜合承載網(wǎng)的覆蓋。這兩張網(wǎng)絡彼此之間相互獨立，并行工作，彼此之間不存在任何的影響。

3.4　通信頻率的規(guī)劃

地下部分對于無線頻率的需求可以根據(jù)業(yè)務的實際情況來確定，兩張網(wǎng)可以共用20MHz的頻率資源來進行工作。其中的一張網(wǎng)的可以在15MHz的帶寬情況下進行組網(wǎng)，另一個利用其余的5MHz進行組網(wǎng)。對于地面部分的無線帶寬需求，可以利用10MHz的頻率資源，平均分配給兩個網(wǎng)絡。

4　結(jié)束語

無線通信綜合承載網(wǎng)在軌道交通當中得到了充分的利用。通過LTE技術(shù)能夠有效的提供無線通信綜合承載網(wǎng)的技術(shù)方案。以此項技術(shù)為基礎，建立無線通信網(wǎng)絡具有一定的優(yōu)勢，能夠有效的提高使用效率，減少通信頻率資源的浪費，同時也具有很強的抗干擾性。在日后的工作當中，需要相關人員進一步的去探索和創(chuàng)新，從而使軌道交通無線通信網(wǎng)絡發(fā)揮出更大的作用得到更好的發(fā)展。

[1]陳林寶.軌道交通無線通信綜合承載網(wǎng)解決方案研究[J].鐵路通信信號工程技術(shù),2015,12(4):59-63.

[2]孫贇.軌道交通無線通信綜合承載網(wǎng)解決方案研究[J].中國新通信,2017,19(19):54-55.

[3]林威.基于TD-LTE的地鐵無線綜合承載網(wǎng)[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2016,(4):1-5.