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城市轨道交通车地通信中LTE技术的应用

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摘要:城市轨道交通车地通信需要保证无限通信的稳定性和准确性,是保证运营安全至关重要的手段。LTE技术在城市轨道交通车地通信的运用有强大的优势,因此对这方面的探索有助于我们国家的城市轨道交通车地无线通信系统的完善。目前无线局域网在城市轨道交通车地通信传输中,存在着一些严重的问题。

关键词:城市轨道交通;通信传输;LTE技术;稳定性

车地无线通信系统是保证列车的控制与运行的主要系统,城市轨道交通车地通信系统的组成主要是CBTC、PIS、CCTV等等。在当前情况下。它们的运营主要是依靠公开局域网的技术。根据调查显示,WLAN具有的交通运输效率高、稳定性高、控制化程度高、自动化程度高等都是符合城市轨道交通运输的特点之一,因此无线局域网技术对于城市交通轨道的发展有很重要的作用。但是无线局域网并非具备所有的优势,同时也存在很多缺陷。比如在开放路段的WLAN,与处在相同路段的民用WIFI设备相撞,对彼此的信号都造成干扰。这就会导致在这个路段的城市交通轨道会失去信号,无法通信。WLAN技术在高速运转的城市交通轨道上使用没有优势可言。根据调查显示,某些城市地铁就因为车地无线通信受到干扰而造成的多起以外事故,对社会大众带来了很多不好的影响。同时WLAN的覆盖范围有限,对于节约成本方面来说,WLAN技术很难做到。

1LIT技术通信

LIT技术主要是采用正交频反复用、多输入多输出、自适应调制编码、混合反馈重发技术的融合,依靠这些优势LIT技术达到了具有极强的稳定性、可靠性、覆盖面积广等目的。实际上LIT技术最初的设计初衷是满足移动宽带的要求,在LIT技术实现了MIMO、OFDMS等等技术以后,已经具备了极强的传输能力和抗干扰能力。因此,LIT技术具有极强大的优势[1]。TD-LTE技术是TDD的LIT技术,是一种专门为移动宽带设计的通信标准,同时也是中国自主独立设计的4G移动通信标准。TD-LTE技术采用了扁平化的网络结构来减少延时的可能性,能够提供高效的移动支持,具有极强的抗干扰能力,同时具备极强的安全性,保证了数据传输的安全性。目前我国在TD-LTE技术方面进行大量研发的厂家有华为、中兴等等。随着TD-LTE技术逐渐商用化多年,已经为移动通信业务方提供了非常优质的服务。与WLAN技术相比较,TD-LTE技术具备以下的优势:①具备极强的抗干扰能力。WLAN网络由于工作范围在城市交通轨道上的使用是不受限制的,也就意味着在公开路段难以避开被干扰的可能性。而TD-LTE技术对于这方面进行了改进,设有专门的频段来抗干扰,同时还设置了IRC、ICIC等等抗干扰技术来解决系统内部出现干扰的情况,而且吞吐率高,具备极强的抗干扰能力。②移动接入性很强,和传统的WLAN技术相比,TD-LTE技术具有很强的接入性。WLAN技术的初衷是解决网络布线的问题,协议的标准支持慢速移动。但是TD-LTE技术直接可以支持高铁磁悬浮,移动速度可达350KM/H,完全满足城市交通轨道的要求。③覆盖范围很广。TD-LTE技术使用的最先进的处理技术,发射功率极强,在每个基站处理单元之内的覆盖区域达到1Km以上。但是WLAN基本上200M之内就要设置一个基站设备。相比之下TD-LTE技术的覆盖范围更广,而且达到了更高的效率,节省了大量成本。④服务质量保障-QOS,TD-LTE技术为了满足不同的业务,以及为了满足不同业务的承载类型对其设置了9个服务质量等级标识。其中每个标准的对应的参数是进行了一定的配置的。

2LTE技术下的车地无线传输系统传输通信

2.1TD-LTE技术无线通信整体设计

轨道交通车地无线通信系统传输平台需要承载这四个系统:列车运行状态监视系统、CBTC、PIS、CCTV。车地无线传输系统在列车高速运行中需要提高传输速度、宽带高、稳定性能强、服务机制保证、PIS等等业务承载。TD-LTE技术基本上构成为EPC、TAU、网管设备、基站系统、天馈系统、漏泄同轴电缆设备。其中基站系统的构成主要是由BBU和RRU组成[2]。其中TD-LTE技术采用复杂的架设结构,采取双网覆盖方式,且双网覆盖方式内由完全独立的网络方式构成,独立网络之内有核心网和基站系统,覆盖整个行车区域。在控制中心机房做好无限核心网和网管设备,利用LTE技术与车站来进行连接。CBTC服务器以太网交换接口与CI、ZC、ATS等信号系统通过TD-LTE技术无线网络进行传输信息到列车上。但是就停车场、设备集中站等地来说,主要是通过BBU、LTE基站通过太网接入车站网络,通过LTE与无线核心网和网管进行连接。在站台等区域的TD-LTE技术,主要是部署LTE的RRU设备覆盖在站台周围。高架站台和隧道轨道旁边主要设置RRU和1.8GHz漏缆设备。在列车编组以及检修的地方,布置RRU、BBU等设备进行天线覆盖。在列车的车头、车尾分别使用两个TD-LTE技术车载终端,ATU天线装在四级车厢外侧上面或者测量,施工的时候要保证施工工序,无遮挡并且传输顺畅[3]。ATU通过太网连接列车的自动驾驶系统和PIS/CCTV,实时控制列车的状态、运行信息票务信息等。

2.2CBTC业务承载设计

CBTC业务是在列车出现问题的情况下保证信号不中断的传输,要实现CBTC车地数据传输在列车传输链路故障的时候保证稳定传输,CBTC业务系统就要对信息进行冗余处理。一般情况下,CBTC业务系统会对发送端口采取发送两份数据,接受端接受CBTC业务系统发送的两份信息之后选择一份信息发送就能保证信息的发送稳定持续性。CBTC业务系统传输的这个特性是在LTE技术采取独立双网的设计结构。双网结构设计能够保证城市轨道两边被无线信号覆盖,再加上两网是独立的核心网,一般情况下都能够正常通信,即正常的LTE-A与A无限网好A核心网相连接,而LTE-B与B无线网和B核心网线连接。对于TD-LTE技术来说,由于具备良好的QOS服务保障,会优先对CBTC业务系统进行升级,满足CBTC业务系统的高效率、准确率、稳定性。保证在传输中不会出现延时、数据包丢失情况,因此会把CBTC业务系统设置为承载类型的教高级。这种情况下,如果出现某一路段的网络传输出现拥堵或者同时传输CBTC、CCTV、PIS的时候出现延时堵塞时候,也会优先保证CBTC业务系统的传输通信。移动通信的发展对于手机等等智能化工具的要求越来越高、为了保证数据的不中断运行,为了保证网络整体设计上和设备配置上都满足使用,就要建设云平台,云平台能够满足以下几个方面:让信息发展更标准、让网络使用更加流畅易用、二级网络二层环路解决传统网路问题、虚拟资源池化、具备较高性能,而且绿色环保[4]。

3结语

随着我们国家的经济发展和城市轨道交通系统的发展,一些专业人员在研究上致力于建立高宽带、抗干扰能力强、覆盖率高、稳定性能高等优势的车地无线传输系统。LIT技术满足了上述基本要求,TD-LIT技术是第四代移动通信的成熟应用。

参考文献

[1]顾蔡君.LTE技术在城市轨道交通车地通信中的应用[J].铁路通信信号工程技术,2018(3).

[2]许昆.LTE技术在城市轨道交通车地无线通信系统中的应用[J].数字技术与应用,2012(8):33.

[3]宋鸿昇,张晴,杨世华,等.LTE-M在城市轨道交通车地无线通信中的应用[J].城市轨道交通研究,2016,19(2).

作者:张雷 单位:天津滨海新区轨道交通投资发展有限公司

城市轨道交通车地通信中LTE技术的应用责任编辑:张雨    阅读:人次