鄧杰

摘要：軌道交通的發(fā)展方便了人們出行，而車地的通信問題也需要穩(wěn)步提升。從有線車地通信到現(xiàn)在的無線通信，車地通信質(zhì)量越來越好。其中LTE-M技術(shù)發(fā)揮了很重要的作用。本文從軌道交通的無線通信情況為基礎(chǔ)，分析LTE-M技術(shù)在軌道交通的應(yīng)用，同時(shí)為更好的使用LTE-M技術(shù)提供參考，進(jìn)一步促進(jìn)城市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)交流。

關(guān)鍵詞：無線通信;LTE-M技術(shù);通信質(zhì)量

傳統(tǒng)的基于窄帶的Tetra技術(shù)在城市軌道交通中呈現(xiàn)出服務(wù)單一、功能簡單的特性。但是現(xiàn)有的寬帶技術(shù)不但能夠帶來傳統(tǒng)的語音集群技術(shù)，還可以提供視頻業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)。同時(shí)，可為信號(hào)CBTC業(yè)務(wù)提供寬帶傳輸通道，滿足信號(hào)車地?zé)o線通信的要求。

一、LTE-M技術(shù)發(fā)展的背景

在LTE-M技術(shù)發(fā)展之前，WLAN 技術(shù)作為比較成熟的無線通訊技術(shù)，就已經(jīng)在軌道交通領(lǐng)域中進(jìn)行初步應(yīng)用，但是WLAN技術(shù)的大量使用也造成了通信頻段的疊加，導(dǎo)致通信質(zhì)量的下降，嚴(yán)重的可能引發(fā)軌道交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全問題。此外，WLAN技術(shù)頻段使用2.4GHz的工作設(shè)備以及工作頻段，基本上為公開頻段，通信的穩(wěn)定和質(zhì)量不能得到保證。當(dāng)前智慧城市的建設(shè)設(shè)立了大量的4G工作基站和5G 工作基站，使得原本紛亂的電磁工作環(huán)境變得更加復(fù)雜多變，通信終端的大面積增加對(duì)軌道交通的通信系統(tǒng)的干擾也大幅度增加。

為了讓軌道交通通信質(zhì)量得到保證，城市軌道交通的工作頻段從原先的頻段更改為1785—1805 MHz頻段。該無線通信系統(tǒng)可以在LTE上運(yùn)行。充分利用專用頻段，建設(shè)創(chuàng)新型城市軌道交通地面無線通信系統(tǒng)，通過城市軌道交通協(xié)會(huì)技術(shù)設(shè)備委員會(huì)的合作，制定了軌道交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)計(jì)LTE-M系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，開展城市軌道交通地面無線通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，解決不同信道間的接口問題;使不同線路的有線通信系統(tǒng)相互通信。LTE-M系列的規(guī)范包括不同的類型：系統(tǒng)需求、架構(gòu)和功能規(guī)范、接口規(guī)范、系統(tǒng)組件、測(cè)試規(guī)范和技術(shù)規(guī)范。

二、LTE-M 技術(shù)在城市軌道交通中的架構(gòu)

LTE-M技術(shù)架構(gòu)的引入，做到了不同地區(qū)之間信息的即時(shí)交換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了城市軌道交通行業(yè)中常規(guī)用戶和移動(dòng)用戶之間的溝通和連接，并為其提供了安全便捷的通訊方式，落實(shí)了控制部門和管理人員，維護(hù)人員之間的無縫縫銜接。無線通信系統(tǒng)為列車和地面提供有線列車服務(wù)。列車有線換乘信息主要包括沿線語言集群（中央分配器與司機(jī)、移動(dòng)用戶之間的通信）、數(shù)據(jù)（信號(hào)控制信息、售票系統(tǒng)交易等數(shù)據(jù)信息、車輛狀態(tài)、應(yīng)急信息等）、視頻（車載視頻）的傳輸，其中自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是保障道路安全、增強(qiáng)運(yùn)輸效率以及監(jiān)管水平，增強(qiáng)服務(wù)水平的重要方式。

2.1 EPC、核心交換機(jī)、調(diào)度服務(wù)器、網(wǎng)管服務(wù)器、二次開發(fā)服務(wù)器、錄音服務(wù)器等將位于控制中心，EPC通過傳輸網(wǎng)絡(luò)正線設(shè)備機(jī)房中使用的基站（BBU）建立IP連接，實(shí)現(xiàn)LTE-S1接口和網(wǎng)絡(luò)管理可以實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)。

2.2在正線設(shè)備信號(hào)室和車輛段布置無線基站。借助傳輸系統(tǒng)所專有的設(shè)施，BBU實(shí)現(xiàn)了PC以及BBU之間IP信息通道的連接，同時(shí)還借助光纖技術(shù)，還與沿線的RRU相連接。BBU借助全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GPS）來當(dāng)作自身的同步手段，時(shí)鐘服務(wù)器作為備份同步方案。

2.3軌旁布置射頻單元RRU和定向天線覆蓋軌道，定向天線覆蓋車輛段和停車場(chǎng)。

2.4在列車前部和后部分別設(shè)置1個(gè)車載TAU，用于列車語音調(diào)度和車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信息接入。系統(tǒng)速率規(guī)劃方案采用5MHz帶寬的雙網(wǎng)同頻網(wǎng)絡(luò)承載寬帶集群業(yè)務(wù)、信號(hào)業(yè)務(wù)信息、PIS應(yīng)急文本、車載視頻監(jiān)控圖像上傳等。系統(tǒng)的無線覆蓋指標(biāo)為：列車車頂天線增益處的最小參考信號(hào)接收功率不小于-95 DBM，信號(hào)干擾噪聲比不小于3 dB。采用適合現(xiàn)場(chǎng)的各種無線覆蓋方式。

三、LTE-M 技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

3.1傳輸速率高且抗干擾能力強(qiáng)

LTE-M是為適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)而提出的一種技術(shù)。它源于TD-LTE技術(shù)，適用于高速移動(dòng)環(huán)境。采用專用頻段及相關(guān)抗干擾技術(shù)，避免了公共開發(fā)模式的頻段干擾和系統(tǒng)內(nèi)部干擾。

3.2覆蓋范圍廣，穩(wěn)定性及兼容性強(qiáng)

LTE-M的覆蓋范圍可以達(dá)到傳統(tǒng)WiFi的3倍，并且該技術(shù)可以與軌道交通中應(yīng)用的現(xiàn)有技術(shù)如MIMO、OFDM等兼容，同時(shí)由于其起源于現(xiàn)有成熟的通信傳輸技術(shù)，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。

3.3簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，易維護(hù)

與傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)相比，LTE-M具有更大的覆蓋范圍，相應(yīng)的無線設(shè)備需求減少，設(shè)備的維護(hù)方式也得到了大幅度的降低，進(jìn)而系統(tǒng)的維護(hù)成本也得到了顯著的減少。

四、LTE-M 技術(shù)在城市軌道交通中的實(shí)際應(yīng)用案例

作為我國通信產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)者，華為借助增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，積極參加TD-LTE和演進(jìn)版TD-LTE+的標(biāo)準(zhǔn)化工作以及TD-LTE產(chǎn)品的研發(fā)，進(jìn)而合格的做到了POC測(cè)試，在工業(yè)和信息化部組織的TD-LTE概念驗(yàn)證和物聯(lián)網(wǎng)的同時(shí)，積極參與中國移動(dòng)組織的“6+1”城市規(guī)模試驗(yàn)工作，承包建設(shè)TD-LTE規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)，為LTE-M的研究積累了足夠的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

例如現(xiàn)階段的莆田市LTE-M軌道交通系統(tǒng)，將現(xiàn)代軌道交通通信工作作為自身的工作準(zhǔn)則，以此來追求交通系統(tǒng)運(yùn)行過程中監(jiān)管以及控制系統(tǒng)的安全性以及可靠性，科學(xué)地落實(shí)了城市軌道交通系統(tǒng)通信工作的有機(jī)統(tǒng)一。面對(duì)現(xiàn)代城市軌道交通運(yùn)營中高速車輛運(yùn)營、實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控和寬帶車輛服務(wù)的趨勢(shì)和挑戰(zhàn)，本系統(tǒng)提供了一種全新的寬帶無線信道，即建立一套網(wǎng)絡(luò)，提供專業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)提供視頻傳輸和寬帶集群服務(wù)。

此LTE-M無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)解決方案已應(yīng)用于青島地鐵13號(hào)線智能控制系統(tǒng)、甘肅天水有軌電車智能控制系統(tǒng)、廣州黃埔有軌電車1號(hào)線智能控制系統(tǒng)。廣州市黃浦區(qū)有軌電車1號(hào)線（長嶺居蘿崗）起于香雪站，止于永和新豐站。全線約14.34km，路基段長度約12.05km，橋梁段長度約1.51km，框架及U型槽長度約0.78km，平均站間距約0.75km，最大站間距約1.18，最小站間距0.37km（香雪站至凱洛大道站）。

五、總結(jié)

城市軌道交通建設(shè)越來越密集。作為軌道交通運(yùn)營的核心，車地通信技術(shù)的應(yīng)用越來越受到重視。本文主要探討了LTE-M車地?zé)o線通信技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用，重點(diǎn)分析了LTE-M車地?zé)o線通信技術(shù)的技術(shù)框架和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過在實(shí)際工程項(xiàng)目中實(shí)施技術(shù)解決方案，進(jìn)一步探討了LTE-M技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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