城市軌道交通車地無線通信的應用
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以地鐵的無線通信需求為依據(jù)，可具體分為數(shù)據(jù)、語音、服務、控制、安全等類的信息。城市軌道交通車地無線通信的應用要求可概括為如下幾點：
（1）要求擁有大帶寬的傳輸能力，可順利完成各種語音以及視頻業(yè)務，更好地適應地鐵系統(tǒng)的帶寬需求，劃分各種等級的業(yè)務，體現(xiàn)出信息傳輸?shù)倪x擇性，即是主次分明。
（2）擁有高速移動性，目前我國的地鐵時速大約為80km/h，要求車地無線通信可滿足在此時速之下的穩(wěn)定傳輸需求，同時要求其具備足夠的發(fā)展余地，可滿足日后地鐵時速高達120km/h的傳輸需求。具備一定的先進性，保證其核心技術在未來的30年之間不會被完全淘汰，系統(tǒng)標準化鮮明，滿足相關的國家標準，適應產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展需求。
（3）具有高度的可實施性，適應高架、隧道、軌道交通地下等特殊場合的實施需求，預留后期工程系統(tǒng)擴容的余地。
二、城市軌道交通車地無線通信應用的系統(tǒng)方案
1總體方案
該系統(tǒng)采用的是TD-LTE系設備，以4級架構的形式進行設置，分別是中心級、車站級、區(qū)間級、車輛級。其中，中心級擔任TD-LTE核心網(wǎng)設備角色，車站級是BBU設備，區(qū)間級是RRU設備，車輛級則是TAU設備。在區(qū)間覆蓋方面，該系統(tǒng)采用的是合路方式，即是區(qū)間覆蓋結合民用通信區(qū)間漏泄電纜，有助于擴大TD-LTE車地無線信號在隧道區(qū)間內(nèi)的覆蓋率。
2控制中心方案
在控制中心設置一套網(wǎng)管設備以及TD-LTE核心網(wǎng)，以乘客信息系統(tǒng)核心交換機連接，依靠專屬的通信傳輸系統(tǒng)所提供的以太網(wǎng)（ethernet）通道實現(xiàn)與各個車站的BBU相互連接。同時連接控制中心FAS、控制中心PIS的心互聯(lián)接口，車輛內(nèi)的全部FAS信息與檢測信息均通過TD-LTE車地無線通信系統(tǒng)傳輸?shù)娇刂浦行暮诵木W(wǎng)之上，隨后再通過PIS實現(xiàn)轉發(fā)，傳輸至車輛維修中心以及控制中心FAS。
3車站與隧道方案
車站乘客信息系統(tǒng)跟數(shù)據(jù)交換機相互連接，同時在車站內(nèi)設置一套BBU設備，以光纖為連接載體，實現(xiàn)與區(qū)間RRU的相互連接。RRU的主要作用是接收車輛TAU信息，隨后再經(jīng)過車站BBU乘客信息系統(tǒng)以及專用通信傳輸系統(tǒng)，將所接收的車輛TAU信息傳輸?shù)娇刂浦行闹?。將合路器設備設置在隧道之內(nèi)，整合TD-LTE車地無線信號與各個電信運營商的無線信號，隨后饋入?yún)^(qū)間民用漏泄電纜之內(nèi)，實現(xiàn)無線信號傳輸，以期覆蓋整個區(qū)間。
4車載與車輛段方案
將兩套TAU設備分別安裝在列車的兩端司機室，并且在車頂?shù)奈恢眉友b一套TAU天線設備，連接車輛控制總線、車載乘客信息系統(tǒng)、車載視頻等。在此基礎下，車輛的全部信息，包括檢測信息、視頻畫面等均可實現(xiàn)上傳至控制終端，同時接收PIS的多媒體播放信息。針對全部的車輛段均設置天饋系統(tǒng)、BBU、RRU，以期將整個地面場區(qū)進行覆蓋，包括運用檢修庫、出入段線等。
三、城市軌道交通車地無線通信的應用測試
（1）RRC建立成功率。進行信號業(yè)務網(wǎng)絡服務質量的測試，包括TAU與RRC的連接成功率，經(jīng)測試，RRC建立成功率為100%。
（2）ERAB建立成功率。對ERAB與TAU的建立成功率進行測試，經(jīng)測試，ERAB建立成功率為100%。
（3）切換成功率測試。計算總切換的次數(shù)與成功的次數(shù)比值，＞97%視為正常，經(jīng)測試，在列車運動的狀態(tài)下，切換成功率達到98%以上。
（4）單用戶上行吞吐率測試。經(jīng)測試，單用戶上行吞吐率最小為6.5Mbit/s，最大為8.2Mbit/s，平均為7.4Mbit/s。
（5）單用戶下行吞吐率測試。經(jīng)測試，單用戶行吞吐率最小為6.1Mbit/s，最大為13Mbit/s，平均為8.5Mbit/s。
（6）切換時延測試。所謂的切換時延，即是在進行切換操作的過程當中，移動臺切換至通信鏈路的所需時間，控制面的合理切換時延為50ms，而用戶面則是控制面的兩倍左右。
四、結語
綜上所述，TD-LTE技術在城市軌道交通專網(wǎng)當中具有高度的應用價值，克服了地鐵的電磁環(huán)境，實現(xiàn)了大帶寬傳輸以及高速移動的重要目的，完成了多業(yè)務承載，有助于搭建可靠的地鐵車地無線通信傳輸平臺。當前，TD-LTE技術已經(jīng)突破了支持集群調度通信系統(tǒng)的技術難關，因此，TETRA被TD-LTE技術所取代是大勢所趨，有助于打破地鐵內(nèi)部各個系統(tǒng)之間所存在的連接障礙，促進資源整合，以期全面提高我國城市軌道交通車地無線通信的應用水平。
作者：楊粹 單位：中鐵電氣化局集團有限公司城鐵公司西南分公司
