LTE車(chē)地?zé)o線通信系統(tǒng)時(shí)鐘同步改造探究

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近年來(lái)，我國(guó)城市軌道交通行業(yè)取得巨大發(fā)展成就，并且正處于新一輪的快速發(fā)展階段。截至2021年6月30日，我國(guó)內(nèi)地累計(jì)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)城市軌道交通的城市達(dá)49個(gè)，總運(yùn)營(yíng)里程達(dá)8448.67km。TD-lte技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于軌道交通車(chē)地無(wú)線通信系統(tǒng)，本文針對(duì)LTE系統(tǒng)的時(shí)鐘同步改造方式進(jìn)行簡(jiǎn)要分析研究。

1研究背景

9號(hào)線車(chē)地?zé)o線通信系統(tǒng)采用TD-LTE技術(shù)，綜合承載信號(hào)、PIS等專業(yè)車(chē)地信息。LTE車(chē)地通信網(wǎng)絡(luò)采用A/B雙網(wǎng)設(shè)計(jì)，A/B雙網(wǎng)相互獨(dú)立，并行工作。A網(wǎng)為綜合承載網(wǎng)，B網(wǎng)獨(dú)立承載信號(hào)CBTC業(yè)務(wù)。在各車(chē)站出入口處設(shè)置GPS天線滿足LTE基站時(shí)鐘同步要求。9號(hào)線在系統(tǒng)設(shè)備調(diào)試期間由于車(chē)站出入口土建施工滯后，車(chē)站出入口GPS天線采用臨時(shí)安裝方式，部分車(chē)站存在GPS天線在安裝后被人為施工破壞的問(wèn)題，產(chǎn)生信號(hào)不穩(wěn)定現(xiàn)象，對(duì)LTE車(chē)地?zé)o線通信系統(tǒng)造成了影響。運(yùn)營(yíng)方提出9號(hào)線LTE車(chē)地通信系統(tǒng)建議補(bǔ)充基于1588V2協(xié)議的備用時(shí)鐘同步措施，以加強(qiáng)信號(hào)系統(tǒng)車(chē)地通信的穩(wěn)定性。目前各車(chē)站LTE車(chē)地通信系統(tǒng)GPS天線基本已按照最終位置完成安裝，基于1588V2協(xié)議的時(shí)鐘同步方式通常作為系統(tǒng)調(diào)試階段LTE系統(tǒng)時(shí)鐘同步方式，在正常運(yùn)營(yíng)期間將作為備用。現(xiàn)階段車(chē)站出入口土建工程基本已經(jīng)穩(wěn)定，各車(chē)站出入口GPS天線的信號(hào)接收穩(wěn)定、可靠。

2LTE車(chē)地?zé)o線通信系統(tǒng)時(shí)鐘同步改造方案

2.1原方案簡(jiǎn)介

根據(jù)設(shè)備招標(biāo)情況，9號(hào)線專用通信系統(tǒng)所采購(gòu)的傳輸設(shè)備不支持1588V2協(xié)議，因此工程實(shí)施時(shí)對(duì)LTE系統(tǒng)基站時(shí)鐘同步方案的GPS天線設(shè)置進(jìn)行了優(yōu)化，目前實(shí)施方案中每個(gè)車(chē)站均設(shè)置了2個(gè)GPS天線，并且A/B網(wǎng)BBU與2個(gè)GPS為交叉連接。如圖1所示。GPS1和GPS2互為主備關(guān)系。目前LTE車(chē)地通信系統(tǒng)時(shí)鐘同步方案，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)階段各方共同討論確定，安全性、穩(wěn)定性可以滿足9號(hào)線車(chē)地通信需求。

2.2改造方案分析

針對(duì)運(yùn)營(yíng)需求，對(duì)新增備用1588V2協(xié)議時(shí)鐘同步方案進(jìn)行研究，具體如下：方案一：全線車(chē)站、車(chē)輛段、控制中心新建交換機(jī)環(huán)網(wǎng)，單獨(dú)實(shí)現(xiàn)1588V2協(xié)議時(shí)鐘同步信號(hào)功能，既有LTE系統(tǒng)承載在傳輸系統(tǒng)上的業(yè)務(wù)不變，在車(chē)輛段新增1臺(tái)1588V2時(shí)鐘服務(wù)器通過(guò)交換機(jī)環(huán)網(wǎng)將1588V2協(xié)議下發(fā)至各車(chē)站和車(chē)輛段交換機(jī)，并且所有節(jié)點(diǎn)交換機(jī)需要支持1588V2協(xié)議。每個(gè)BBU需新增2個(gè)電口與車(chē)站交換機(jī)對(duì)接來(lái)單獨(dú)接收1588V2協(xié)議，需要占用主干傳輸光纜4芯，增加1588V2時(shí)鐘同步設(shè)備1套、交換機(jī)32套，改造成本較高。方案二：全線車(chē)站、車(chē)輛段、控制中心新建交換機(jī)環(huán)網(wǎng)，傳輸系統(tǒng)不再承載LTE系統(tǒng)業(yè)務(wù)，將LTE系統(tǒng)中BBU與核心網(wǎng)之間在傳輸系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)中的業(yè)務(wù)割接至控制中心和車(chē)輛段新建的交換機(jī)環(huán)網(wǎng)中，1588V2時(shí)鐘同步與業(yè)務(wù)共用一套交換機(jī)環(huán)網(wǎng)，本方案需占用主干傳輸光纜4芯，增加1588V2時(shí)鐘同步設(shè)備1套、交換機(jī)33套，改造成本較高。方案三：由于目前專用通信傳輸系統(tǒng)設(shè)備不支持1588V2協(xié)議，若增加1588V2時(shí)鐘同步方式，需更換全線專用通信傳輸系統(tǒng)設(shè)備，采用支持1588V2協(xié)議的傳輸設(shè)備組網(wǎng)，改造成本很高、對(duì)既有業(yè)務(wù)影響大、施工復(fù)雜。

2.3方案比較（見(jiàn)表1）

2.4結(jié)論

目前LTE車(chē)地通信系統(tǒng)時(shí)鐘同步方案，安全穩(wěn)定性可以滿足9號(hào)線車(chē)地通信需求，同時(shí)LTE車(chē)地通信系統(tǒng)調(diào)試基本完成，各車(chē)站出入口2個(gè)GPS天線已經(jīng)互為主備方式，且信號(hào)接收穩(wěn)定、可靠，滿足安全運(yùn)營(yíng)的條件。根據(jù)運(yùn)營(yíng)需求，需新增以1588V2協(xié)議為備用的時(shí)鐘同步功能，目前LTE車(chē)地通信系統(tǒng)及傳輸系統(tǒng)需要增加相應(yīng)硬件進(jìn)行調(diào)整，從安全可靠、經(jīng)濟(jì)性及目前工期等方面考慮，建議采用方案二。全線車(chē)站、車(chē)輛段、控制中心新建交換機(jī)環(huán)網(wǎng)，傳輸系統(tǒng)不再承載LTE系統(tǒng)業(yè)務(wù)，將LTE系統(tǒng)中BBU與核心網(wǎng)之間在傳輸系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)中的業(yè)務(wù)割接至控制中心和車(chē)輛段新建的交換機(jī)環(huán)網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)BBU中1588V2時(shí)鐘同步與業(yè)務(wù)共用一套交換機(jī)環(huán)網(wǎng)。結(jié)語(yǔ)：軌道交通行業(yè)快速發(fā)展，通信系統(tǒng)作為其中重要的設(shè)備系統(tǒng)，車(chē)地?zé)o線通信系統(tǒng)又為通信中的核心系統(tǒng)，承擔(dān)著列車(chē)與地面之間的信息溝通橋梁的作用，其安全性、可靠性、穩(wěn)定性非常重要。希望通過(guò)對(duì)LTE車(chē)地通信系統(tǒng)時(shí)鐘同步改造方案的介紹，能夠?qū)壍澜煌ㄍㄐ殴こ痰膮⑴c者有幫助。

作者:王超勝 單位:中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司