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        淺析EUHT在地鐵無線中的應(yīng)用

        2016-12-31 00:00:00郭敏
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年28期

        摘 要:EUHT是我國自主研發(fā)的全球首個能夠解決“移動寬帶一體化”的通信技術(shù)系統(tǒng),被稱作超高速移動通信技術(shù)。與現(xiàn)有主流通信技術(shù)對高速傳輸與寬帶互聯(lián)難以兼顧且響應(yīng)慢、不穩(wěn)定、耗費流量多的情況相比,EUHT同時具備了“三高三低”的優(yōu)勢特性,即“高速度、高帶寬、高穩(wěn)定性,低延時、低成本、低功耗”。2016年初,EUHT在廣州地鐵6號線1期工程中做了網(wǎng)絡(luò)性能和業(yè)務(wù)承載的測試,文章將從EUHT的鏈路模型、應(yīng)用方案、區(qū)間布置建議、現(xiàn)場測試幾方面進(jìn)行簡要論述。

        關(guān)鍵詞:EUHT;軌道交通;無線通信

        1 鏈路預(yù)算模型

        EUHT的鏈路預(yù)算模型主要經(jīng)過COST 231-hata 模型和WINNER 信道模型推導(dǎo)。通過對COST 231-hata 模型相應(yīng)應(yīng)用頻點的衰減修正以及WINNER 信道模型天線高度的修正,得到適合于高架路基環(huán)境和隧道環(huán)境的鏈路模型。

        1.1 COST 231-hata 模型

        Okumura-hata可以通過頻率相關(guān)的自由空間衰耗修正后應(yīng)用到5GHz頻點上。設(shè)定基站天線高度:ht=30m;車載天線高度:hr=4m工作頻率取2000(MHz),模型適用頻率為 1.5G~2GHz,得到:

        L2GHZ=35.22lg(d[km])+130.45(dB)

        當(dāng)頻點從2GHz 到5GHz時,衰減應(yīng)修正20lg(5/2)=7.96(dB),得到鄉(xiāng)村場景路徑損耗為:

        L=35.22lg(d[km])+115.41(dB)

        1.2 WINNER 信道模型

        該模型在測試采集數(shù)據(jù)時,基站天線高度相對較矮,因此相對于基站天線高30m的情況,公式計算結(jié)果偏高。為此,對鄉(xiāng)村場景修正2dB,得到鄉(xiāng)村場景(D1,Rural,d=35m~10km,ht=19~25m)無直射徑(NLOS)情況的結(jié)果如下:

        L=25.1lg(d[km])+129.1(dB)

        高架路基環(huán)境路徑損耗在開闊環(huán)境實際測試的結(jié)果介于COST231-hata模型(鄉(xiāng)村)和WINNER模型(鄉(xiāng)村NLOS)之間。即:

        L=30.16g(d[km])+122.255(dB)

        1.3 隧道環(huán)境鏈路模型

        由于隧道環(huán)境對無線信號傳輸有波導(dǎo)效應(yīng),基站小區(qū)的中遠(yuǎn)區(qū)信號衰減規(guī)律近似線性衰減。根據(jù)5GHz無線通信設(shè)備在隧道環(huán)境實際測試的結(jié)果,隧道環(huán)境直線段的路徑損耗采用如下經(jīng)驗公式計算:

        L=37.5×(d[km])+86.625(dB)

        2 應(yīng)用方案

        在城市軌道交通無線通信應(yīng)用中,EUHT系統(tǒng)可承載視頻監(jiān)視系統(tǒng)、PIDS系統(tǒng)、車載WiFi等業(yè)務(wù)信息,主要由區(qū)間內(nèi)的基站和列車上的車載單元構(gòu)成,在列車的首尾安裝定向天線、路由器和車載單元,來直連地鐵視頻監(jiān)控設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)。車載wifi系統(tǒng)主要是面對乘客,在車站及列車上為乘客提供互聯(lián)網(wǎng)信息、娛樂等,為乘客帶來更好、更舒適的乘車體驗,基本構(gòu)架分為:中心、分線中心、車站以及車載。中心級主要負(fù)責(zé)互聯(lián)網(wǎng)的接入、認(rèn)證、以及與骨干網(wǎng)互聯(lián),下發(fā)信息等。分線中心級主要負(fù)責(zé)接收中心所下發(fā)的信息,通過傳輸網(wǎng)絡(luò)下發(fā)傳送到各線路車站、移動寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)基站。車站主要負(fù)責(zé)從分線中心接收信息,通過站內(nèi)無線設(shè)備對站內(nèi)進(jìn)行wifi覆蓋,為站內(nèi)乘客提供無線上網(wǎng)功能。車載設(shè)備主要通過移動寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)與區(qū)間wifi無線設(shè)備基站接收信息,再經(jīng)車載wifi無線設(shè)備對車廂內(nèi)進(jìn)行wifi覆蓋,為車廂乘客提供無線上網(wǎng)功能。

        系統(tǒng)方案如圖1所示。

        在隧道、高架等不同環(huán)境下的設(shè)備安裝如圖2、圖3所示。

        車載設(shè)備如圖4所示。左側(cè)為EAT天線,右側(cè)為EAU和交換設(shè)備。

        3 區(qū)間EBU布置建議

        根據(jù)以上鏈路模型得出EUHT系統(tǒng)基站在實際區(qū)間的布站方案建議大致如下:高架上直道覆蓋距離:400m~450m;隧道內(nèi)直道覆蓋距離:600m~700m;站臺區(qū)段布點、隧道、高架遇到站臺,覆蓋距離減少50m;彎道區(qū)段布點隧道內(nèi)遇到R>=500m的彎道,覆蓋距離減少100m。隧道內(nèi)遇到R<500m的彎道,覆蓋距離修正值減少200m。

        4 現(xiàn)場測試

        2016年初,EUHT在廣州地鐵6號線做了網(wǎng)絡(luò)性能和業(yè)務(wù)承載的現(xiàn)場測試,測試線路長約5公里,其中高架段月2.7公里,過渡段月0.3公里,地下段月1.9公里,包含了地鐵線路中較為典型的幾種環(huán)境。

        測試方案為在EUHT中心設(shè)置EDC、ECC和交換機(jī),在各個車站設(shè)置EDU設(shè)備,車站的EDU設(shè)備和區(qū)間的EBU設(shè)備相連,EBU接AAU提供無線信號,列車首尾安裝AAU,以及EAU和ESU設(shè)備。

        測試中,EUHT設(shè)備在典型的交通環(huán)境下表現(xiàn)出良好的信號覆蓋質(zhì)量,車載通信設(shè)備終端能夠順利入網(wǎng),小區(qū)漫游切換延遲在95ms以下,切換成功率100%,端到端傳輸時延在7ms以下,數(shù)據(jù)丟包率不超過3%。

        在列車運行情況下,系統(tǒng)峰值吞吐率為147Mbps,均值吞吐率為60Mbps,邊緣吞吐率為22Mbps。

        相比于當(dāng)前無線通信技術(shù),EUHT技術(shù)突破了“移動寬帶一體化”的技術(shù)瓶頸,具有更好的高速移動適應(yīng)性、更大的數(shù)據(jù)傳輸帶寬、更低的空口接入時延和更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)漫游切換性能。有希望為軌道交通無線通信發(fā)展增添新的動力。

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