顧蔡君

（中國(guó)鐵路通信信號(hào)上海工程局集團(tuán)有限公司，上海 200436）

城市軌道的安全高效運(yùn)營(yíng)需要諸多系統(tǒng)共同協(xié)調(diào)工作，車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)列車(chē)控制與運(yùn)行的重要系統(tǒng)之一。城市軌道交通車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信系統(tǒng)主要由基于通信的列車(chē)運(yùn)行控制（CBTC）、乘客信息系統(tǒng)（PIS）和閉路電視監(jiān)控（CCTV）等系統(tǒng)組成。目前，它們絕大數(shù)依靠運(yùn)行在公共開(kāi)放頻段的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（WLAN）技術(shù)。實(shí)踐證明，采用WLAN技術(shù)構(gòu)建的車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)是符合城市軌道交通運(yùn)輸效率高、安全可靠性高、運(yùn)營(yíng)組織與控制自動(dòng)化程度高等需求的最佳技術(shù)手段之一[1]。然而WLAN技術(shù)也存在某些不可避免的缺陷。例如，WLAN一般工作在2.4 G/5.8 G頻段，屬于免費(fèi)頻段，很難避免同樣工作在此免費(fèi)頻段的民用Wi-Fi設(shè)備造成的同頻干擾，這就直接影響正常的車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信。另外，WLAN技術(shù)并不是針對(duì)高速移動(dòng)而研發(fā)的技術(shù)。近些年來(lái)，深圳地鐵2號(hào)線(xiàn)和5號(hào)線(xiàn)曾因?yàn)檐?chē)地?zé)o線(xiàn)通信系統(tǒng)受到干擾影響而觸發(fā)了區(qū)間內(nèi)的多次緊急制動(dòng)，造成諸多乘客滯留車(chē)站，給社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的影響[2]。再者，WLAN網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域有限，對(duì)于單個(gè)無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)（AP）來(lái)說(shuō)，無(wú)線(xiàn)信號(hào)只能覆蓋200 m的軌道區(qū)間范圍，嚴(yán)重增加施工難度和后期工程維護(hù)成本。

為從根本上解決目前車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信中的干擾問(wèn)題，中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)近些年來(lái)已經(jīng)開(kāi)始著手規(guī)劃軌道交通專(zhuān)用頻率的工作，一直致力于引入新技術(shù)來(lái)建立高寬帶、抗干擾能力強(qiáng)、高移動(dòng)性、高擴(kuò)展性、高可靠性的車(chē)地?zé)o線(xiàn)傳輸系統(tǒng)。伴隨第四代移動(dòng)通信LTE技術(shù)的成熟應(yīng)用，基于LTE技術(shù)的車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信系統(tǒng)受到關(guān)注，并逐漸完善和成熟。LTE是由第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）主導(dǎo)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的演進(jìn)，主要采用正交頻分復(fù)用（OFDM）、多輸入多輸出（MIMO）、自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）及混合反饋重發(fā)（HARQ）等技術(shù)[3]。LTE技術(shù)依靠其業(yè)務(wù)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、移動(dòng)接入性強(qiáng)、長(zhǎng)區(qū)間覆蓋、終端掉線(xiàn)率低、維護(hù)簡(jiǎn)單等方面的優(yōu)點(diǎn)[4]，可以成為適合城市軌道交通運(yùn)行的通信系統(tǒng)。本文提出基于LTE技術(shù)的城市軌道交通車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，旨在為城市軌道交通的車(chē)地通信綜合業(yè)務(wù)承載提供更有力的指導(dǎo)和參考。

1 LTE的技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

LTE的設(shè)計(jì)初衷主要著眼于滿(mǎn)足高帶寬的要求。在20 MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100 Mbit/s與上行50 Mbit/s的峰值速率。LTE基于MIMO、OFDM、HARQ等先進(jìn)技術(shù)，顯著提高了頻譜效率、傳輸速率和抗干擾能力[5]。TD-LTE是時(shí)分復(fù)用（TDD）的LTE技術(shù)，它是一種專(zhuān)門(mén)為移動(dòng)寬帶應(yīng)用而設(shè)計(jì)的無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)，是中國(guó)擁有核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第四代移動(dòng)通信技術(shù)（4G）國(guó)際通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。TD-LTE為減少控制平面和用戶(hù)平面的時(shí)延，采用扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠提供優(yōu)先級(jí)調(diào)度和高速移動(dòng)性支持，并通過(guò)抗干擾技術(shù)（如小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)（ICIC）技術(shù)、干擾抑制合并（IRC）技術(shù)等）和安全機(jī)制（如用于空口加密的國(guó)產(chǎn)祖沖之算法等）保證無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/p>

目前國(guó)內(nèi)進(jìn)行TD-LTE產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的廠家主要有華為、中興、烽火、普天和信威等，各廠家的LTE產(chǎn)品已經(jīng)商用化多年，并在民用通信、政務(wù)網(wǎng)等通信業(yè)務(wù)領(lǐng)域提供了優(yōu)質(zhì)通信服務(wù)，其產(chǎn)品平臺(tái)已成熟化。TD-LTE無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)與WLAN傳輸技術(shù)相比具備完善的服務(wù)質(zhì)量（QoS）保障機(jī)制。另外在數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)引入了不同于WLAN自由競(jìng)爭(zhēng)的接入技術(shù)，從而使業(yè)務(wù)信息的傳輸穩(wěn)定性較無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)有了較大幅度的提升。與WLAN技術(shù)相比，LTE的技術(shù)優(yōu)勢(shì)具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。

1.1 抗干擾能力強(qiáng)

WLAN網(wǎng)絡(luò)由于工作在開(kāi)放頻段，難以避免干擾；而LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行在專(zhuān)有頻段，具備系統(tǒng)內(nèi)完善的抗干擾機(jī)制。LTE主要基于IRC、ICIC等抗干擾技術(shù)，解決系統(tǒng)內(nèi)的干擾問(wèn)題，能夠發(fā)揮毫秒級(jí)的調(diào)度機(jī)制，有效提高小區(qū)吞吐率，并降低小區(qū)邊緣頻率干擾。

1.2 移動(dòng)接入性強(qiáng)

WLAN的定位初衷是覆蓋辦公、機(jī)場(chǎng)、賓館等場(chǎng)所區(qū)域，旨在解決網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)的問(wèn)題，其協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)確定了支持步行運(yùn)動(dòng)的慢速移動(dòng)；而LTE基于抗頻偏的算法，能夠支持350 km/h的高速移動(dòng)速度。LTE在上海磁懸浮得到的驗(yàn)證，說(shuō)明其完全可以滿(mǎn)足地鐵移動(dòng)速度的要求。

1.3 覆蓋區(qū)域廣

與WLAN相比，LTE由于工作在專(zhuān)有頻段且采用了先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)，使得LTE設(shè)備的發(fā)射功率大幅提升，從而擴(kuò)大了其網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域。LTE的每個(gè)基站射頻處理單元（RRU）覆蓋區(qū)域可以達(dá)到1 km以上。

與WLAN平均每200 m就要設(shè)置一個(gè)AP設(shè)備來(lái)說(shuō)，1 km的覆蓋范圍大幅度減少了軌旁設(shè)備布設(shè)，設(shè)備量大大減少，便于后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)[6]。

1.4 QoS保障

LTE系統(tǒng)為指示不同業(yè)務(wù)的QoS（傳輸延時(shí)、丟包率、誤碼率等）特征，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)承載類(lèi)型，定義9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)標(biāo)識(shí)（QCI）屬性。其中，標(biāo)準(zhǔn)QCI對(duì)應(yīng)的參數(shù)是在各個(gè)設(shè)備中預(yù)先配置的，每個(gè)QCI與一組參數(shù)相對(duì)應(yīng)，具體分配如表1所示。

表1 LTE系統(tǒng)QCI等級(jí)

表1中，保證比三特速率(Guaranteed Bit Rate，GBR)為保證帶寬，表示系統(tǒng)能夠保證業(yè)務(wù)承載的最小帶寬；Non-GBR則與此相反，是指沒(méi)有配置保證帶寬的承載，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁堵的情況下，該承載的帶寬并不能被保障。

2 城市軌道交通車(chē)地?zé)o線(xiàn)綜合承載需求

城市軌道交通中的車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信綜合傳輸平臺(tái)一般需承載CBTC、PIS、CCTV和列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)等4項(xiàng)基本業(yè)務(wù)。車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信傳輸系統(tǒng)能夠在列車(chē)高速行駛過(guò)程中，提供低時(shí)延、高寬帶、穩(wěn)定性較強(qiáng)，并且具有QoS機(jī)制的列車(chē)運(yùn)行控制信息、PIS/CCTV信息的車(chē)地?zé)o線(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載。

CBTC技術(shù)主要涉及自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及無(wú)線(xiàn)電通信技術(shù)。CBTC車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信系統(tǒng)支撐實(shí)現(xiàn)車(chē)載信號(hào)設(shè)備、軌旁信號(hào)設(shè)備、車(chē)站設(shè)備以及控制中心設(shè)備之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的信息連續(xù)交換功能，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)[7-8]。CBTC系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的高效安全控制，大容量、雙向連續(xù)的車(chē)地?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)應(yīng)具備幾點(diǎn)要求：1）車(chē)地?zé)o線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍包括正線(xiàn)車(chē)站及區(qū)間、折返線(xiàn)、存/停車(chē)線(xiàn)、渡線(xiàn)區(qū)域；2）采用A/B雙網(wǎng)覆蓋，物理上完全冗余，確保信號(hào)系統(tǒng)的安全性不受單點(diǎn)故障影響；3）車(chē)載無(wú)線(xiàn)單元與基站之間在傳遞數(shù)據(jù)前，須建立授權(quán)并關(guān)聯(lián)；4）車(chē)頭、車(chē)尾分別提供與A、B網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)傳輸通道。單網(wǎng)傳輸速率上下行至少達(dá)到100 kbit/s；單網(wǎng)信息丟包率應(yīng)低于1%，單網(wǎng)信息誤碼率小于10-6；單網(wǎng)跨區(qū)切換時(shí)間為100 ms以?xún)?nèi)，信息經(jīng)有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延應(yīng)在150 ms以?xún)?nèi)；應(yīng)實(shí)現(xiàn)不低于120 km/h運(yùn)行速度下車(chē)地實(shí)時(shí)雙向通信。

PIS系統(tǒng)主要承載車(chē)載PIS直播業(yè)務(wù)（含緊急文本業(yè)務(wù)），通過(guò)車(chē)載PIS顯示終端實(shí)時(shí)顯示媒體新聞、乘車(chē)須知、政府公告、賽事直播等服務(wù)信息。按照規(guī)范，PIS視頻信息流需采用720P以上標(biāo)清碼流，每路圖像帶寬需求為下行4～6 Mbit/s，傳輸時(shí)延要求不超過(guò)300 ms。緊急文本為上行信息，按照點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式傳輸，帶寬需求為10 kbit/s。

車(chē)載CCTV系統(tǒng)需能保證列車(chē)車(chē)廂內(nèi)部情況得到有效可靠地監(jiān)控，并將相關(guān)情況以圖像方式實(shí)施錄像，同時(shí)基于車(chē)地通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)回傳給控制中心（OCC）。當(dāng)列車(chē)在正線(xiàn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，全線(xiàn)需向OCC傳送2路客室監(jiān)控圖像信息，監(jiān)控圖像最大分辨率不低于720P。根據(jù)使用要求和覆蓋情況，每路圖像的傳輸碼率應(yīng)為1～2 Mbit/s。

列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)業(yè)務(wù)為周期性數(shù)據(jù)，需能夠進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，要求傳輸時(shí)延不超過(guò)300 ms的概率不小于98%。另外，列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視業(yè)務(wù)要求上行每路寬帶傳輸速率不小于24 kbit/s，最大傳輸速率100 kbit/s，信息丟包率應(yīng)低于1%。

城市軌道交通車(chē)地通信業(yè)務(wù)承載需求如表2所示。

表2 城市軌道交通車(chē)地通信業(yè)務(wù)承載需求匯總

3 基于LTE技術(shù)的車(chē)地?zé)o線(xiàn)傳輸通信

綜上所述，城市軌道交通車(chē)地?zé)o線(xiàn)傳輸通信系統(tǒng)可采用大帶寬、低時(shí)延、高可靠性的LTE技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建和設(shè)計(jì)，同時(shí)滿(mǎn)足CBTC、CCTV、PIS等系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息的綜合承載需求。

3.1 總體方案設(shè)計(jì)

應(yīng)用LTE技術(shù)進(jìn)行組建的車(chē)地?zé)o線(xiàn)傳輸通信系統(tǒng)整體架構(gòu)，如圖1所示。

TD-LTE系統(tǒng)的基本構(gòu)成包括核心網(wǎng)設(shè)備（EPC）、車(chē)載無(wú)線(xiàn)終端設(shè)備（TAU）、網(wǎng)管設(shè)備、基站系統(tǒng)、天饋系統(tǒng)、漏泄同軸電纜等設(shè)備，其中基站系統(tǒng)主要由基站基帶處理單元（BBU）和基站射頻處理單元（RRU）組成。TD-LTE采用冗余設(shè)計(jì)架構(gòu)，因此考慮采用A/B雙網(wǎng)覆蓋方式，如圖1所示。A/B雙網(wǎng)采用獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)方式，每張網(wǎng)內(nèi)各有1套核心網(wǎng)和基站系統(tǒng)，完全覆蓋行車(chē)區(qū)域，因此A/B雙網(wǎng)共需要設(shè)置2套核心網(wǎng)和基站系統(tǒng)，A/B雙網(wǎng)的基站天饋接口通過(guò)合路器匯接后與泄漏電纜或天線(xiàn)連接，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)信號(hào)的覆蓋。

控制中心機(jī)房部署無(wú)線(xiàn)核心網(wǎng)和網(wǎng)管等設(shè)備，通過(guò)LTE軌旁以太網(wǎng)與車(chē)站連接。CBTC服務(wù)器基于以太網(wǎng)交換機(jī)接口將計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)（CI）、區(qū)域控制器（ZC）、列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）等信號(hào)系統(tǒng)的相關(guān)信息通過(guò)TD-LTE無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳送到列車(chē)上。

車(chē)輛段、停車(chē)場(chǎng)、設(shè)備集中站以及試車(chē)線(xiàn)主要部署無(wú)線(xiàn)基站BBU，LTE基站通過(guò)以太網(wǎng)接入車(chē)站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，通過(guò)LTE軌旁以太網(wǎng)與無(wú)線(xiàn)核心網(wǎng)和網(wǎng)管連接。在未部署B(yǎng)BU的車(chē)站，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)信號(hào)的覆蓋主要依靠相鄰設(shè)備集中站的BBU接入實(shí)現(xiàn)。

在作為車(chē)輛通行通道的軌旁站臺(tái)區(qū)域，主要部署LTE的RRU設(shè)備，覆蓋站臺(tái)鄰邊區(qū)域。在高架以及隧道軌旁主要布置RRU和漏纜（1.8 GHz）等設(shè)備；車(chē)輛段分布較多道岔，是列車(chē)編組以及檢修的地方，一般布置RRU、BBU等設(shè)備，采用天線(xiàn)進(jìn)行覆蓋。

試車(chē)線(xiàn)與正線(xiàn)共用核心網(wǎng)，無(wú)線(xiàn)側(cè)物理設(shè)備區(qū)分，分別部署1套雙網(wǎng)，利用虛擬專(zhuān)用網(wǎng)（VPN）隔離。

在列車(chē)車(chē)頭，車(chē)尾的司機(jī)室分別部署2個(gè)TDLTE系統(tǒng)的車(chē)載終端TAU，這2套TAU分別駐留在A/B網(wǎng)上。TAU天線(xiàn)安裝在司機(jī)車(chē)廂外側(cè)上方或側(cè)面，并控制與漏纜盡量短的距離以及視線(xiàn)的無(wú)遮擋，保持良好無(wú)線(xiàn)傳輸。TAU通過(guò)以太網(wǎng)接口與車(chē)載列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)/列車(chē)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（ATP/ATO）和PIS/CCTV連接，傳輸信號(hào)系統(tǒng)的控制信息、列車(chē)狀態(tài)、PIS/CCTV及票務(wù)等信息。

3.2 業(yè)務(wù)承載設(shè)計(jì)

對(duì)CBTC業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，需要在單點(diǎn)故障（核心網(wǎng)、基站、車(chē)載無(wú)線(xiàn)主機(jī)或者傳輸鏈路故障）下確保業(yè)務(wù)不間斷地傳輸。

要實(shí)現(xiàn)CBTC車(chē)地?cái)?shù)據(jù)的連續(xù)穩(wěn)定傳輸，CBTC業(yè)務(wù)系統(tǒng)需確保數(shù)據(jù)信息的雙份冗余及處理。CBTC業(yè)務(wù)系統(tǒng)在發(fā)送端對(duì)一樣的數(shù)據(jù)采取發(fā)送2份信息的方法，在接收端CBTC業(yè)務(wù)系統(tǒng)獲得2份信息，只要正確接收到其中1份信息，就可以正確獲取發(fā)送端的數(shù)據(jù)。

基于CBTC業(yè)務(wù)系統(tǒng)傳輸車(chē)地?cái)?shù)據(jù)的特征，LTE網(wǎng)絡(luò)可以采取A/B獨(dú)立雙網(wǎng)的冗余設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來(lái)承載CBTC等系統(tǒng)業(yè)務(wù)。A/B獨(dú)立雙網(wǎng)主要由A/B雙核心網(wǎng)和A/B無(wú)線(xiàn)雙網(wǎng)組成。

A/B無(wú)線(xiàn)雙網(wǎng)能夠保證在軌旁由2張無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)信號(hào)的冗余覆蓋。A/B無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分別基于不一樣的頻點(diǎn)F1和F2進(jìn)行交織組網(wǎng)，如圖2所示。而A無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和B無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)均采用同頻組網(wǎng)的方式。A/B雙核心網(wǎng)即是2個(gè)獨(dú)立的核心網(wǎng)。A無(wú)線(xiàn)網(wǎng)和A核心網(wǎng)構(gòu)成能夠進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)通信的LTE-A 網(wǎng)絡(luò)，B無(wú)線(xiàn)網(wǎng)和B核心網(wǎng)構(gòu)成能夠進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)通信的LTE-B網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋通過(guò)共用漏纜來(lái)完成。

根據(jù)城市軌道交通車(chē)地?zé)o線(xiàn)綜合業(yè)務(wù)承載不同業(yè)務(wù)的要求，結(jié)合LTE對(duì)優(yōu)先級(jí)和服務(wù)質(zhì)量分類(lèi)，將各業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)和服務(wù)質(zhì)量（延時(shí)、丟包等）定義如表3所示?；贚TE網(wǎng)絡(luò)的QoS保障策略，需為CBTC業(yè)務(wù)分配最需要的優(yōu)先級(jí)，從而滿(mǎn)足CBTC業(yè)務(wù)的速率、時(shí)延和丟包率要求，因此將CBTC業(yè)務(wù)設(shè)置為GBR承載類(lèi)型并賦予其相對(duì)較高的優(yōu)先級(jí)；CCTV和PIS業(yè)務(wù)可以設(shè)置為Non-GBR承載類(lèi)型，并賦予其較低的優(yōu)先級(jí)，這樣即使在一張網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)傳輸CBTC、CCTV及PIS業(yè)務(wù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通道擁塞時(shí)，也會(huì)優(yōu)先保證CBTC業(yè)務(wù)信息的順利傳輸。

表3 業(yè)務(wù)QCI劃分

3.3 測(cè)試方法和手段

為了驗(yàn)證采用LTE技術(shù)設(shè)計(jì)的城市軌道交通車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信系統(tǒng)的應(yīng)用可行性，需要在真實(shí)的軌道線(xiàn)路現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施測(cè)試。測(cè)試基本流程：首先，LTE的組網(wǎng)方式基于實(shí)際工程進(jìn)行構(gòu)建，測(cè)試LTE系統(tǒng)在真實(shí)環(huán)境中的各項(xiàng)性能是否達(dá)標(biāo)；其次，當(dāng)完成LTE系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試后，分析該LTE系統(tǒng)是否能夠滿(mǎn)足當(dāng)前城市軌道交通車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信的綜合承載業(yè)務(wù)需求；最后，基于結(jié)果分析，判斷LTE技術(shù)在城市軌道交通車(chē)地通信中應(yīng)用是否具備現(xiàn)實(shí)可行性。

因測(cè)試要求，基于LTE技術(shù)的車(chē)地?zé)o線(xiàn)傳輸通信系統(tǒng)采用A/B雙網(wǎng)、全線(xiàn)冗余覆蓋的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行搭建，一同承載測(cè)試CBTC等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。如果能申請(qǐng)到20 MHz的頻寬資源，則可用15 MHz和5 MHz分成A/B雙網(wǎng)組網(wǎng)或兩個(gè)10 MHz組成A/B雙網(wǎng)，兩種組網(wǎng)方式及業(yè)務(wù)承載如表4所示。LTE系統(tǒng)的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都含有核心網(wǎng)、BBU、RRU以及車(chē)載無(wú)線(xiàn)終端等設(shè)備。基站基帶處理單元與2套LTE的EPC主要通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行連接，與軌旁的RRU主要通過(guò)光纜進(jìn)行連接。

表4 A/B組網(wǎng)方式及業(yè)務(wù)承載

測(cè)試手段可以采用業(yè)界著名的Ixchariot工具，服務(wù)器端設(shè)置在地面，分別在車(chē)載和地面布置測(cè)試節(jié)點(diǎn)。LTE的CBTC、CCTV和PIS的業(yè)務(wù)承載測(cè)試內(nèi)容基本包含列車(chē)狀態(tài)信息靜態(tài)測(cè)試、傳輸延時(shí)性能測(cè)試、丟包性能測(cè)試、切換延時(shí)性能測(cè)試、切換丟包性能測(cè)試、傳輸中斷概率測(cè)試、擁塞場(chǎng)景性能測(cè)試、干擾性能測(cè)試和異頻異帶寬切換場(chǎng)景測(cè)試等。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上分析，無(wú)論是抗干擾能力、可維護(hù)性還是服務(wù)質(zhì)量，LTE相比WLAN都有很大的優(yōu)點(diǎn)和潛力。采用LTE技術(shù)設(shè)計(jì)的城市軌道交通車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信系統(tǒng)，滿(mǎn)足承載CBTC、CCTV、PIS等業(yè)務(wù)信息的綜合需求，為城市軌道交通的高效運(yùn)營(yíng)提供有力的保障。當(dāng)然，LTE近些年來(lái)才在城市軌道交通綜合承載中獲得應(yīng)用，在一些方面和領(lǐng)域還需要改進(jìn)和提高，比如各廠家互聯(lián)互通、切換邊緣速率低等問(wèn)題?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)城市軌道交通領(lǐng)域是LTE最重要的應(yīng)用市場(chǎng)之一。

[1] ZHU L,YU F R,NING B,et al.Cross-layer handoff design in MIMO enabled WLANS for communication-based train control(CBTC)system[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications,2012,30(4)：719-728.

[2]施運(yùn)濤.TD-LTE RRM終端一致性系統(tǒng)隨機(jī)接入測(cè)試?yán)膶?shí)現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2013.

[3]沈嘉，索士強(qiáng)，全海洋，等.3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[4]尹?？?TD-LTE無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)在鐵路上的應(yīng)用[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2013，10（3）：1-5.

[5]曾召華.LTE基礎(chǔ)原理與關(guān)鍵技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2010.

[6]單瑛.LTE技術(shù)在城市軌道交通車(chē)-地?zé)o線(xiàn)通信中的應(yīng)用探討[J].中國(guó)信息化，2014 (7) ：54-55.

[7]張喜，唐濤.城市軌道交通信號(hào)與通信概論[M].北京：北京交通大學(xué)出版社，2011.

[8]畢危危.西門(mén)子CBTC信號(hào)系統(tǒng)在中國(guó)城市軌道交通的應(yīng)用[J].鐵路通信信號(hào)，2010，46（6）：30-31.

[9]夏冷，趙亮. 基于LTE車(chē)地通信的市域快線(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)研究[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2017，14（3）：5-9.