地铁区间采用LTE解决车地无线的方案研究

Ｑ　：　！工２　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　信息技术　地铁区间采用ＬＴＥ解决车地无线的方案研究　刘卫利　（中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安７１００４３）　摘要：随着地铁区间无线子系统业务越来越多，　民用ｗｉｉｆ热点的不断涌入，地铁区间带宽不足和干扰问题面临着行车　安全的挑战。通过对新技术、设备的研究对比，对搭建ＬＴＥ技术的地铁区间无线子系统阐述各种解决方案，分析各自优　缺点，提出切实可行的措施。　关键词：地铁区间；ＬＴＥ技术；合用漏缆；车地无线　中图分类号：ＴＮ８７３　１概述　随着移动通信技术的迅猛发展，第　四代移动通信系统ＬＴＥ以更高的宽带、更　高的容量、更高的传输速率、更低的传输　时延、更低的系统利用率能力，受到通信　系统各界高度关注及迫切应用。在地铁领　域，车地无线是列车与调度、列车与安　防、列车与乘客信息显示关键的传输通　道，但因带宽有限、抗干扰差等诸多因　素，一直困扰车地无线系统现代化发展进　程，ＬＴＥ技术的发展及应用，使得这一问　题得到解决。以下为利用ＬＴＥ方案的优势　分析与比选。　目前地铁语音调度使用ＴＥＴＲＡ系统，　而列控、ＰＩＳ（旅客信息系统）等相关的　数据业务使用ＷｉＦｉ系统。显然，多种网络　共存将使网络运维相当困难，维护成本较　高，且ＴＥＴＲＡ属于窄带数字集群系统，　只能支持语音集群业务，不能支持视频监　控、数据采集等宽带数据业务。ＷＩＦＩ自身　无Ｑｏｓ保障机制，且采用免费开放频段，　干扰源多，极易受到干扰，影响地铁的安　全运营，极端情况下会造成整个地铁系统　停运。　２系统方案分析　（１）融合方案分析　ＬＴＥ技术的高带宽、高速率、高可靠　等特性，奠定了ＬＴＥ技术高承载能力，一　张网可同时承载多业务需求，根据前面对　现有车地无线及区间无线系统的分析情　况，目前可直接被ＬＴＥ一体化系统所承载　的业务有：集群调度子系统、乘客信息显　示系统、移动闭塞信号子系统、车载视频　监控子系统等增值业务，ＬＴＥ车地无线承　载方案比选如下：　①方案一：ＬＴＥ承载ＰＩＳ业务及车载视　频监控业务，集群调度子系统及ＣＢＴＣ依　然采用原单独组网方案。　通过ＬＴＥ集群核心网，承载ＰＩＳ车地无　线子系统、车载视频监控子系统，放弃已　被广泛应用，但病害颇多的Ｗｉ—Ｆｉ等无线　网络技术，集群调度子系统及ＣＢＴＣ信号　闭塞系统依然单独组网，采用现有技术。　此方案国内郑州地铁１号线已投人使用。　②方案二：ＬＴＥ承载集群调度子系　统、ＰＩＳ业务、视频监控业务、ＣＢＴＣ信号　子系统。　通过ＬＴＥ一体化集群核心网，承载无　一２８一　中国新技术新产品　文献标识码：Ａ　线集群调度子系统、ＣＢＴＣ信号子系统、　ＰＩＳ车地无线子系统、车载视频监控子系　统，一网即可承载目前专用无线各系统所　有业务，并支持宽带调度业务，如调度视　频对讲等。　方案三：ＬＴＥ承载专用无线子系统业　务，区间与公安合用漏缆　通过ＬＴＥ一体化集群核心网，承载无　线集群调度子系统、ＣＢＴＣ信号子系统、　ＰＩＳ车地无线子系统、车载视频监控子系　统，利用合路器将公安无线通信系统信号　进行合路处理，进行区间覆盖，由于民用　无线通信系统本身区间漏缆合路了电信、　联通、移动的各频段各系统业务，民用无　线通信系统管理部门与地铁管理运营部门　是独立维护的，因此为设备产权分明及故　障维护方便，民用无线通信系统不考虑合　设漏缆。　根据目前技术发展情况，以上方案　均能够实现及满足地铁运营需求，根据目　前国内外地铁区间无线覆盖情况，ＬＴＥ承　载方案依然处于试水阶段，随着在建线路　ＬＴＥ承载方案的陆续投入使用，ＬＴＥ承载　方案优势明显，技术成熟，因此，从投资　及系统利用率方面考虑，方案三无疑是最　理想、最节省投资的方案，但缺点也很明　显，民用与公安无线系统的加入，势必造　成设备产权、管理维护方面不够明确，存　在一定的管理、维护配合难问题。方案一　为目前已成功投入使用方案之一，其特点　是不承载专用无线关键业务，只承载主要　数据流车地无线ＰＩＳ及ＣＣＴＶ业务，优点是　在新技术的试用阶段，安全ｌ陛更高、与行　车安全脱离。缺点是未能发挥ＬＴＥ系统应　有的特色功能，和设备利用率，适合早期　采用ＬＴＥ技术方案的地铁线路，并应预留　未来其他业务接入能力。方案二承载业务　适中，是方案一的补充和完善，可将各专　用无线通信系统合并为一套一体化综合业　务接人平台，系统结构更加简单明了，设　备利用率高，投资少，可保证列车高速移　动下各项业务实时性和可靠性满足ＱｏＳ要　求。本系统推荐采用方案二：ＬＴＥ承载集　群调度子系统、ＰＩＳ车地无线业务、视频　监控业务、ＣＢＴＣ信号子系统作为ＬＴＥ主要　区间无线覆盖方案。　采用ＬＴＥ技术最直接优势在于将原集　群调度子系统、车地无线子系统、移动闭　塞信号子系统，三网独立的无线网络，合　三为一，直接提高拥挤狭小的区间环境，　降低无线频率的干扰源２／３以上，降低投　资及运营维护成本４０％，提升各系统功　能、远距离覆盖、无缝切换、先进的空口　抗干扰技术及多级ＱｏＳ算法等，使得ＬＴＥ　技术更具安全可靠性。　（２）场强覆盖分析　由于轨道交通呈线性分布，不适合蜂　窝状的覆盖方式，可以采用的覆盖方式有　无线ＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ　Ｐｏｉｎｔ）方式和漏泄同轴电　缆方式。　①方案一：传统ＡＰ点式覆盖方案。　区间车地无线采用区间架设ＡＰ天线　方式，根据ＬＴＥ无线综合业务技术特点，　区间无线覆盖比传统ｗｉｉｆ覆盖干扰小、覆　盖距离远、切换迅速，因此采用ＡＰ方式比　传统ｗｉｉｆ方式天线布点少，。　根据ＬＴＥ无线综合业务技术特点，区　间无线覆盖比传统ｗｉｉｆ覆盖干扰小、覆盖　距离远、切换迅速，因此而需要采用定向　型、小功率大密度场强覆盖方式。可以采　用的覆盖方式有无线ＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ　Ｐｏｉｎｔ）方　式和漏泄同轴电缆方式。　②方案二：漏泄电缆线性覆盖方案。　采用漏泄电缆对于场强覆盖有着良好　的方向性和控制性，但是轨道交通区间中　限界以内的空间位置已经非常拥挤，合用　漏缆方案无疑将解决这种问题，并可节约　投资。　由于ＬＴＥ技术高度融合，使得区间无　线通信系统设备减少，漏缆敷设位置也有　了更好的选择，虽漏缆造价很高，但其平　滑稳定的信号覆盖及采用区间合用漏缆方　式，较好的中和了投资高的问题，因此，　本系统将采用漏缆作为ＬＴＥ技术区间覆盖　方案。　在车站、车辆段，停车场、地下区　间、高架区间等固定的地方设无线ＡＰ进行　覆盖，无论列车在车站、车辆段还是区间　内，均可通过无线ＡＰ设备实现控制中心、　各站及车辆段／停车场与列车之间的车地　双向实时信息传递。　参考文献　『１１邢强强，李新．地铁通信系统引入　ＴＤ—ＬＴＥ系统后的干扰分析研究［Ｉ１ｌ移动　通信．２０１２（１８）．