城市軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)LTE技術(shù)應(yīng)用

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【摘要】目前，LTE技術(shù)已經(jīng)能被運(yùn)用于城市軌道交通領(lǐng)域，進(jìn)而體現(xiàn)了LTE技術(shù)特有的實(shí)時(shí)性、安全性與抗干擾性，確保軌道車輛能夠維持平穩(wěn)的運(yùn)行。作為全新的無(wú)線接入技術(shù)手段，LTE技術(shù)對(duì)于實(shí)時(shí)性的軌道交通信號(hào)可以進(jìn)行精確的收集，并且具備優(yōu)良的無(wú)線抗干擾特性。因此，對(duì)于車地?zé)o線通信的重要軌道交通系統(tǒng)而言，技術(shù)人員需要明確LTE技術(shù)的基本特性，結(jié)合城市軌道交通現(xiàn)階段的通信需求來(lái)布置相應(yīng)的無(wú)線通信系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通；車地?zé)o線通信系統(tǒng)；lte技術(shù)；應(yīng)用要點(diǎn)

1引言

作為現(xiàn)階段的全新移動(dòng)通信技術(shù)來(lái)講，LTE技術(shù)著眼于無(wú)線接入框架的重新構(gòu)建，確保無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)整體可以達(dá)到最佳的系統(tǒng)演進(jìn)性以及低時(shí)延的特性。對(duì)于城市軌道交通而言，運(yùn)用車地?zé)o線通信系統(tǒng)能夠保證實(shí)時(shí)性的車輛信號(hào)傳輸，因此，具有維持軌道車輛安全運(yùn)行的重要意義[1]。具體在運(yùn)用LTE的無(wú)線通信技術(shù)手段時(shí)，關(guān)鍵在于結(jié)合當(dāng)前的軌道交通行車狀況予以正確判斷，并且需要保證精確的軌道車輛信號(hào)傳輸，以便于地面系統(tǒng)隨時(shí)接收當(dāng)前的軌道車輛狀況信息。

2LTE技術(shù)的基本特征

對(duì)于長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)可以縮寫為L(zhǎng)TE，該技術(shù)結(jié)合了多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)以及正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，在此前提下體現(xiàn)為更快的信息傳輸速率與更高的頻譜效率[2]。同時(shí)，LTE技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)靈活的頻譜分配，對(duì)于新增的無(wú)線通信頻段能夠予以有效的支持，從而實(shí)現(xiàn)了明顯提升系統(tǒng)覆蓋規(guī)模與無(wú)線通信容量的目標(biāo)。具體對(duì)于車地?zé)o線通信的軌道交通網(wǎng)絡(luò)來(lái)講，運(yùn)用以上的無(wú)線通信方式能夠保證最低的系統(tǒng)通信時(shí)延，并且還能用于實(shí)現(xiàn)更廣的通信媒體覆蓋范圍與更快的無(wú)線傳輸速率。對(duì)于車地?zé)o線通信的重要通信領(lǐng)域目前應(yīng)當(dāng)著眼于構(gòu)建演進(jìn)性能良好的無(wú)線接入模式，結(jié)合多輸入多輸出、正交頻分復(fù)用以及自適應(yīng)調(diào)制編碼等各種不同的無(wú)線通信手段，最終確保達(dá)到明顯優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通信整體性能的宗旨與目標(biāo)[3]。在無(wú)線通信方式作為支撐的前提下，車地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)可以保證可靠與平穩(wěn)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸，同時(shí)具備了更好的系統(tǒng)抗干擾特性。

3車地?zé)o線通信系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路

首先是保證安全的軌道通信數(shù)據(jù)傳輸。LTE的全新網(wǎng)絡(luò)通信框架對(duì)于鑒權(quán)技術(shù)能夠予以有效地利用，進(jìn)而體現(xiàn)了最大化的信息傳輸效率，并且達(dá)到了保障軌道通信安全的目標(biāo)。在LTE的網(wǎng)絡(luò)框架下，非法用戶不再能夠隨意侵入無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。從網(wǎng)絡(luò)可靠性的角度講，運(yùn)用LTE技術(shù)至少應(yīng)當(dāng)保證同時(shí)投入兩個(gè)不同的工作節(jié)點(diǎn)，確保達(dá)到雙節(jié)點(diǎn)的良好運(yùn)行效果，對(duì)于節(jié)點(diǎn)故障導(dǎo)致的無(wú)線通信誤差可以做到切實(shí)予以避免。其次是適應(yīng)多樣的城市軌道運(yùn)營(yíng)環(huán)境。城市軌道運(yùn)營(yíng)如果要始終維持平穩(wěn)性與安全性，則需要應(yīng)對(duì)多變并且復(fù)雜的軌道運(yùn)營(yíng)環(huán)境。對(duì)于車地通信系統(tǒng)為了保證其達(dá)到較好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性，那么目前關(guān)于引進(jìn)LTE的無(wú)線通信手段就是要做到適應(yīng)多樣的軌道運(yùn)營(yíng)狀況，確保車輛運(yùn)營(yíng)環(huán)境與車輛設(shè)備之間具有良好的匹配程度。最后是構(gòu)建實(shí)時(shí)性的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。車地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)必須具備良好的實(shí)時(shí)性特征，如此才能體現(xiàn)實(shí)時(shí)性的無(wú)線信息傳輸效果，以便于技術(shù)人員做到隨時(shí)控制當(dāng)前的軌道運(yùn)營(yíng)狀況。具體在傳輸無(wú)線視頻時(shí)，基本思路在于構(gòu)建流暢與清晰的視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于潛在的通信節(jié)點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)予以徹底的消除。

4LTE技術(shù)運(yùn)用于城市軌道交通車地?zé)o線通信系統(tǒng)的具體要點(diǎn)

城市軌道通信的基本需求以及LTE技術(shù)之間必須達(dá)到較好的匹配性，如此才能體現(xiàn)最大程度的無(wú)線通信運(yùn)營(yíng)效益，對(duì)于安全的軌道通信運(yùn)營(yíng)予以有效保障。對(duì)于軌道交通的特殊領(lǐng)域而言，無(wú)線通信系統(tǒng)本身具備明顯的系統(tǒng)復(fù)雜性，進(jìn)而體現(xiàn)了較大的網(wǎng)絡(luò)傳輸控制難度。為了實(shí)現(xiàn)最大化的網(wǎng)絡(luò)通信傳輸效益，那么現(xiàn)階段對(duì)于LTE技術(shù)主要應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)如下的技術(shù)運(yùn)用要點(diǎn)。

4.1選擇合適的無(wú)線通信布置方案

技術(shù)人員對(duì)于車地?zé)o線通信系統(tǒng)如果選擇了LTE技術(shù)作為重要的技術(shù)支撐，那么關(guān)鍵前提就在于選擇靈活的通信系統(tǒng)布置模式。具體在區(qū)分各類不同的無(wú)線通信傳輸方案時(shí)，首先需要區(qū)分差異性的無(wú)線傳輸內(nèi)容。相比而言，如果選擇了完全獨(dú)立的雙網(wǎng)運(yùn)行方式，那么首先需要保留必要的網(wǎng)絡(luò)通信冗余，以便于承載綜合性的網(wǎng)絡(luò)傳輸信息。在獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)方式下，對(duì)于各類不同的網(wǎng)絡(luò)通信信息都能做到獨(dú)立予以傳輸，通信網(wǎng)絡(luò)之間不會(huì)產(chǎn)生顯著的相互影響。為了達(dá)到隔離各類不同傳輸業(yè)務(wù)的目的，那么對(duì)于路由設(shè)置也要確保獨(dú)立性。因此可見(jiàn)，運(yùn)用雙網(wǎng)冗余的模式可以達(dá)到靈活的帶寬分配效果，并且還能夠保留備份網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用以上的網(wǎng)絡(luò)通信方式來(lái)體現(xiàn)最大化的軌道交通運(yùn)營(yíng)效益。

4.2共用多個(gè)軌道交通的通信業(yè)務(wù)平臺(tái)

共用多個(gè)軌道通信業(yè)務(wù)平臺(tái)的做法符合了現(xiàn)階段的城市軌道運(yùn)營(yíng)基本需求，從而達(dá)到良好的車地通信效果。即便是處于小區(qū)邊緣的特殊通信節(jié)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)也可以接收實(shí)時(shí)性的軌道運(yùn)營(yíng)信號(hào)。并且從系統(tǒng)時(shí)延的角度來(lái)講，通過(guò)搭建共用的軌道通信平臺(tái)可以縮小至5ms以內(nèi)的傳輸信息延時(shí)。

4.3保障軌道運(yùn)營(yíng)的平穩(wěn)與安全

LTE技術(shù)目前已經(jīng)可以支持標(biāo)準(zhǔn)化的多種接口協(xié)議，運(yùn)用混合組網(wǎng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于各類不同傳輸設(shè)備的支撐，因此，體現(xiàn)了較好的組網(wǎng)靈活特征。從網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性的角度來(lái)講，來(lái)自3GPP技術(shù)的LTE無(wú)線通信方式可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)接入多個(gè)高速運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)，對(duì)于良好的網(wǎng)絡(luò)通信移動(dòng)性予以有效的保證。通過(guò)引進(jìn)LTE技術(shù)，軌道運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)可以保證平穩(wěn)性與安全性。

5綜合承載的車地?zé)o線通信技術(shù)及其應(yīng)用前景

未來(lái)在發(fā)展車地?zé)o線通信的技術(shù)手段時(shí)，主要應(yīng)當(dāng)著眼于綜合承載系統(tǒng)的構(gòu)建，確保無(wú)線通信系統(tǒng)能夠達(dá)到綜合承載PIS、CCTV、專用無(wú)線以及CBTC的效果。在此前提下，對(duì)于CCTV與PIS信息傳輸相結(jié)合的無(wú)線通信主要應(yīng)當(dāng)致力于PIS信息的下行承載以及CCTV信息的上行承載運(yùn)行方式相結(jié)合，并且對(duì)于LTE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)選擇非冗余的單一網(wǎng)絡(luò)方式。為了保證安全的軌道運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，那么對(duì)于構(gòu)建LTE的網(wǎng)絡(luò)通信框架至少需要引進(jìn)專用頻率技術(shù)、多級(jí)算法與其他相關(guān)技術(shù)，在此前提下保證了更廣的通信距離覆蓋以及更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性。運(yùn)用LTE的通信技術(shù)手段還能達(dá)到更寬的上下行網(wǎng)絡(luò)帶寬，進(jìn)而體現(xiàn)了清晰度較高的網(wǎng)絡(luò)視頻特征，通過(guò)靈活運(yùn)用多種無(wú)線通信手段相結(jié)合的方式來(lái)達(dá)到良好的車地通信效果。

6結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析可見(jiàn)，LTE技術(shù)相比于城市軌道通信領(lǐng)域的原有技術(shù)方式而言，其本身具備更好的系統(tǒng)可維護(hù)性、抗干擾性、移動(dòng)性以及靈活的組網(wǎng)特征。目前對(duì)于LTE技術(shù)如果能正確運(yùn)用于現(xiàn)有的軌道交通體系，則可以通過(guò)配置專用性的網(wǎng)絡(luò)通信頻段方式來(lái)實(shí)現(xiàn)針對(duì)外界通信干擾的切實(shí)避免。同時(shí)，用戶對(duì)于多樣的組網(wǎng)方式能夠進(jìn)行充分的篩選，并且LTE的軌道通信網(wǎng)絡(luò)可達(dá)350km/h的最高移動(dòng)速度。在此前提下，目前關(guān)于構(gòu)建車地?zé)o線通信系統(tǒng)有必要引進(jìn)LTE的全新技術(shù)手段，從而保證體現(xiàn)最佳的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信效果。

【參考文獻(xiàn)】

【1】許紅珍.無(wú)線通信技術(shù)在軌道交通通信與信號(hào)業(yè)務(wù)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新通信,2019,21(15):1-2.

【2】葉川.LTE技術(shù)在城市軌道交通CBTC系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].信息與電腦(理論版),2017(07):175-177.

【3】趙彥芳.LTE技術(shù)在城市軌道交通車地?zé)o線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用探索[J].天津建設(shè)科技,2016,26(02):78-80.

作者：張曉峰 單位：長(zhǎng)春市軌道交通集團(tuán)有限公司