地铁综合车地无线系统建设模式分析

地铁综合车地无线系统建设模式分析

王少卿

杭州杭港地铁有限公司浙江杭州310000

摘要：随着无线通信技术的飞速发展，基于LTE技术的地铁综合车地无线通信系统正在各城市轨道交通中取得了日益广泛的应用。本文首先分析了地铁综合车地无线传输的需求，继而介绍目前现有的几种无线传输技术，在比较各种技术优缺点后选取LTE技术并接着提出基于LTE技术的地铁无线系统的建设方案，以期为地铁无线系统的建设提供相关参考。

关键词：地铁；车地通信；通信系统；LTE

0引言

无线通信技术的不断发展以及用户需求的不断提升使得人们对地铁综合车地无线系统的建设提出了越来越高的要求，目前的无线传输系统亟待进一步升级从而更好的满足乘客需求，以及进一步提高地铁运营水平。本文对基于LTE技术的地铁综合车地无线系统进行研究，分析其建设模式与相应的优缺点，从而为其未来的技术升级提供参考。

1地铁综合车地系统服务需求分析

地铁综合车地系统作为一个动态的信息系统，致力于为乘客提供与外部世界便捷顺畅的信息沟通，其建设程度体现了地铁运营质量与服务水平。在地铁综合车地系统的建设中无线通信是最为重要的技术环节。目前车地无线通信的需求主要包括以下几方面：车载乘客信息直播、车载WI-FI覆盖、车载视频监控图像上传、CBTC业务、列车状态信息、紧急文本等。地铁综合车地系统涵盖了诸多子系统，以地铁乘客信息系统为例可以看到各子系统间均存在密集的网络构造。

2现有技术分类及特点

2.1LTE技术

LTE技术水平介于3G技术与4G技术之间，它融合了3G技术的优势，并深化了空中接入技术。LTE技术的传输速率很高，并且在数据的传输和应用中可以实现数据的分组。此外，LTE技术具有较高的兼容性，多种速率的数据均可与之兼容。目前随着无线技术的发展，LTE技术也正逐步得到完善，并凭借诸多优势在各领域获得了广泛重视与采用。

2.2无线局域网技术

无线局域网技术由于发展历史悠久，技术较为成熟，是现阶段采用程度最为广泛的无线传输技术。无线局域网的技术标准包含四个方面。其中802.11a位于5.8GHz频段，在该频段较少的设备类型以及较高的设备价格造成了高昂的运营成本，因而该频段活跃的工作系统不多。802.11g位于2.4GHz频段，在该频段存在较多的可供选择的设备类型，且价格较低，但由于该频段众多的工作系统，导致系统很容易相互干扰。802.11n位于2.4GHz与5.8GHz频段之间，在该频段的工作系统具有较高的无线传输质量，并且利用智能无线技术可以将WLAN结合到无线网络中，使之具有更高的传输速度与更广的覆盖范围。802.11ac建立在802.11a的基础上，同样位于5.8GHz频段上，并且采用802.11n的智能无线技术，具有更高的传输速度。

2.3Wi-fi与WiMax技术

该技术位于10-60GHz的频段上，不仅具有较高的传输速率，并且可以提供多媒体服务、小区切换等功能。不过该技术应用时需要解决频谱的技术问题，因而具有较高的使用成本。

图1基于Wifi技术的地铁综合车地无线系统结构

3地铁综合车地无线系统构建模式

结合对地铁综合车地无线系统的传输内容的需求分析，本文提出基于LTE技术的车地通信系统。该系统的组网方案有两种，包括同频交织组网与同站地址双网覆盖。

（1）同频交织组网指的是轨道设备首先在一个网络层下连接成二层网络，然后采用同样的波频将二层网络的基站交织放置。其中相邻的无线射频单元连接到不同的基站。若基站出现问题，相邻基站可以使发射功率变大从而将出现故障的基站区域覆盖。若不存在设备问题，则发射功率可以相应降低以减少基站之间的互相干扰。由于该组网方式只采用一个波段频率，可以充分利用频率资源。

图2同频交织组网模式

（2）同站地址双网覆盖的方式指的是采用两张完全独立、毫无联系且互不影响的两张网进行覆盖，每张网都包含核心区、车载无线终端、无线接入网等必备要素，两张网所需完成的任务不同。一张网负责CBTC业务，另一张网负责PIS业务，并且具有CBTC业务的备份。

在频段选取方面，考虑到目前的技术水平以及设备的成熟度方面，地铁交通主要采用1.4GHz和1.8GHz频段，在该频段下，数据的传输速度较快且损耗较小，并且相应的硬件设备与相关技术较为完善，可以满足无线传输需求。该方案由于存在两个相对独立的无线传输系统，故在设备安装、调试与维护方面都可以独立实现，避免相互依赖，极大增强了运营的便利程度。但由于两个无线传输系统均需一系列的管理与维护，从而大大增加了运行成本，此外，无线频段的带宽也大大增加，频带资源的利用效率不是很高。

图3同站地址双网覆盖模式

4结语

地铁综合车地无线系统的合理规划可以为乘客提供更多便利，促进城市轨道交通的进一步发展。地铁综合车地无线系统的建设应以整合资源为基本原则，合理配置设备，减少运营成本。此外，由于各地的无线电管理委员会对于频带使用的规定情况不同，各地区应结合当地实际，制定合理方案，并且地铁无线通信系统间的相互干扰问题也要得到探索与解决。

参考文献：

[1]金宇明.地铁PIS系统车地无线技术分析[J].现代制造技术与装备，2018（1）.

[2]彭显辰.基于LTE技术的车地无线通信传输方案在城市轨道交通中的应用[J].电子测试，2017（22）.

[3]许钊.地铁综合车地无线系统建设模式比选[J].中国新技术新产品，2017（20）：34-35.

[4]朱东飞，洪婷.城市轨道交通车地通信综合承载系统（LTE-M）性能测试与分析[J].城市轨道交通研究，2017，20（5）：171-175.

[5]李佳祎，黄纯昉.地铁PIS系统车地无线技术的探讨[J].铁道工程学报，2009，26（4）：104-107.

[6]张京晶.城市轨道交通车地无线通信频率规划的探讨[C]//中国科协年会.2015.