吳宗洋

【摘要】：無(wú)線通信技術(shù)在城市軌道交通中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在軌道交通日益普遍的今天，需要正確認(rèn)識(shí)無(wú)線通信技術(shù)在整個(gè)交通通信系統(tǒng)中的定位，以期實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信技

術(shù)在軌道交通通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)最大的價(jià)值，促進(jìn)軌道交通更良好的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】：城市軌道交通；無(wú)線通信技術(shù)；應(yīng)用

【引言】：隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，建立安全可靠、高效穩(wěn)定的車地?zé)o線通信系統(tǒng)是提高運(yùn)營(yíng)效率、管理質(zhì)量、用戶體驗(yàn)的必要手段。地面與高速行駛車輛（時(shí)速80km/h）之間的數(shù)據(jù)傳輸通道需要在高速移動(dòng)的狀態(tài)下，具備優(yōu)秀的快速接入性、實(shí)時(shí)傳輸性、帶寬調(diào)整性和抗干擾性等特點(diǎn)。

1. 在軌道交通使用環(huán)境下無(wú)線通信技術(shù)分析

目前，應(yīng)用于軌道交通通信、信號(hào)的主流無(wú)線通信技術(shù)有基于802.11ac的WLAN及LTE兩種，代表著未來(lái)的發(fā)展方向和趨勢(shì)。以下將結(jié)合軌道交通的實(shí)際應(yīng)用情況對(duì)兩種技術(shù)進(jìn)行介紹。

1.1 基于802.11ac的WLAN技術(shù)介紹

IEEE802.11ac，是 一 個(gè)802.11無(wú) 線 局 域 網(wǎng)（WLAN）通信標(biāo)準(zhǔn)。WLAN標(biāo)準(zhǔn)從1997年第一代頒布以來(lái)，經(jīng)歷了802.11、802.11b、802.11g/a、802.11n、802.11ac的發(fā)展過(guò)程。結(jié)合軌道交通的環(huán)境特性，其主要技術(shù)特性如下：

1.1.1在軌道交通領(lǐng)域，系統(tǒng)可支持2.4GHz/5.1GHz/5.8GHz無(wú)線頻段，具備更多的選擇，且工作在ISM頻段（公用頻率），對(duì)于頻率使用只需要進(jìn)行報(bào)備，無(wú)需專項(xiàng)申請(qǐng)；

1.1.2 WLAN技術(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于數(shù)據(jù)鏈路層，系統(tǒng)開銷小，采用最高至256-QAM的調(diào)整方式，理論上在160MHz的無(wú)線頻率資源，靜止?fàn)顟B(tài)可提供不小于1Gbit/s的傳輸速率。實(shí)際軌道交通環(huán)境列車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的平均傳輸速率300Mbit/s；頻普轉(zhuǎn)換率接近到1：1：85，業(yè)務(wù)的帶寬支持能力強(qiáng)。

1.1.3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用雙向非對(duì)稱設(shè)計(jì)、上、下行采用統(tǒng)一正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，但系統(tǒng)采用競(jìng)爭(zhēng)接入模式，業(yè)務(wù)的接入無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)保障性的帶寬控制，多業(yè)務(wù)的QOS保障存在局限性，同時(shí)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)針對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行上下、下行數(shù)據(jù)的按需靈活配置。

1.2 TD-LTE技術(shù)介紹

LTE是由3GPP組織制定的通用移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期演進(jìn)。LTE系統(tǒng)引入了OFDM和MIMO等關(guān)鍵技術(shù)，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率，在20MHz頻譜帶寬，2×2MIMO天線的模式下，理論下行最大傳輸速率為201Mbit/s，但根據(jù)實(shí)際組網(wǎng)以及終端能力限制，一般認(rèn)為下行峰值速率為100Mbit/s，上行為50Mbit/s。結(jié)合軌道交通的環(huán)境特性，其主要技術(shù)特性如下：

1.2.1在軌道交通領(lǐng)域，系統(tǒng)僅支持1.8GHz專用頻率，選擇較為單一。使用1.8GHz頻率時(shí)需要進(jìn)行專項(xiàng)申請(qǐng)，一般在合法的情況下能夠爭(zhēng)取到10MHz的頻率帶寬。

1.2.2 TD-LTE技術(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于網(wǎng)絡(luò)層，系統(tǒng)開銷相對(duì)較大，采用64-QAM調(diào)整方式下靜止?fàn)顟B(tài)下頻譜轉(zhuǎn)化率可達(dá)到1：5，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下利用率接近1：1：5，采用10MHz的無(wú)線頻率資源，靜止?fàn)顟B(tài)可提供不小于50Mbit/s的傳輸速率，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的邊緣有效傳輸帶寬可達(dá)15Mbit/s。

1.2.3網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用雙向非對(duì)稱設(shè)計(jì)，上行采用單載波頻分多址（SC-FDMA），下行采用正交頻分多址（OFDMA）。

1.2.4系統(tǒng)采用TDD（時(shí)分雙工）方式，同時(shí)引入同步時(shí)鐘系統(tǒng)，能夠在有效劃分業(yè)務(wù)的同時(shí)，確保各業(yè)務(wù)的QOS。業(yè)務(wù)保障性能力強(qiáng)【1】。

2通信技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用

2.1 WLAN局域網(wǎng)

WLAN（WirelessLocalAreaNetworks，局域網(wǎng)）的多媒體信息傳輸技術(shù)基于802.11協(xié)議族，IEEE802.11a規(guī)定WLAN的頻點(diǎn)為5GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率為1-2Mb/s是一種適用于室內(nèi)移動(dòng)環(huán)境的通信技術(shù)。

2.2 3G技術(shù)

3G（第三代移動(dòng)通信技術(shù)）具有TD-SCDMA、CDMA200和WCDMA三種不同的制式，3G技術(shù)不僅可以對(duì)音頻等多媒體形式進(jìn)行處理，還能為客戶提供電子商務(wù)、網(wǎng)頁(yè)瀏覽和電話會(huì)議等多種服務(wù)。其中，3G數(shù)據(jù)服務(wù)的重點(diǎn)是多媒體業(yè)務(wù)，因而3G技術(shù)必須具備較高的傳輸速率才能要求。

2.3 Wi-Fi技術(shù)

Wi-Fi（WIreless-Fidelity，保真技術(shù)）和藍(lán)牙技術(shù)有一定的相似性，Wi-Fi也屬于短距通信技術(shù)。

3.無(wú)線通信技術(shù)在城軌交通車地通信中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

3.1多種網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性

無(wú)線通信站點(diǎn)是通過(guò)基站進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，單個(gè)分布在隧道的基站覆蓋范圍可達(dá)1.2km。另外，基站的組網(wǎng)設(shè)置原則比較靈活，依據(jù)列車的運(yùn)行速度設(shè)置基站的安裝位置，增大或者減少基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋的重疊長(zhǎng)度，可保證高速環(huán)境下成功的進(jìn)行越區(qū)切換，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

3.2使用專用頻段，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力強(qiáng)

移動(dòng)通信技術(shù)采用的是專用頻段，不同于WLAN的公共頻段，其干擾源少，抗干擾能力強(qiáng)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

3.3蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸容量大

移動(dòng)通信技術(shù)也稱為蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信，通過(guò)設(shè)置基站，劃分小區(qū)，成百上千倍地增大了頻率的空間復(fù)用率，極大提高了數(shù)據(jù)傳輸量。

3.4多種數(shù)據(jù)加密方式，數(shù)據(jù)安全性高

無(wú)線通信的鑒權(quán)中心主要有兩個(gè)功能：一是對(duì)用戶的IMSI號(hào)進(jìn)行鑒權(quán)，防止非本網(wǎng)絡(luò)用戶接入網(wǎng)絡(luò)；二是為無(wú)線路徑上的通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保證了通信數(shù)據(jù)的安全性。

3.5網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，降低組網(wǎng)成本

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具有多種業(yè)務(wù)功能，除了基本語(yǔ)音通信業(yè)務(wù)之外，也可實(shí)現(xiàn)高速傳輸數(shù)據(jù)、音頻、視頻和圖像等大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)。

結(jié)語(yǔ)

無(wú)線通信技術(shù)是城市軌道交通車地通 信的命脈，它直接影響著城軌控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性?；跓o(wú)線通信系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以及良好的發(fā)展形式，移動(dòng)通信車地通信系統(tǒng)的優(yōu)越性也值得我們?nèi)リP(guān)注和研究，為城軌交通業(yè)務(wù)的發(fā)展需求提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。

【參考文獻(xiàn)】：

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