唐劍華

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平也在不斷的提高，人們的出行的方式也越來越多樣化?，F(xiàn)階段，地鐵已經(jīng)成為了人們?nèi)粘９ぷ骷吧钪胁豢扇鄙俚囊环N交通出行工具?；诖?，本文將對LTE無線通信技術(shù)應(yīng)用到地鐵中進(jìn)行研究，并以廣東佛山地區(qū)的地鐵三號線為例，分析該地鐵線路LTE的車地的無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用的情況，最后提出一些優(yōu)化LTE在地鐵信號系統(tǒng)中的應(yīng)用，以期能夠?yàn)榈奈覈鞘薪煌ㄜ壍赖慕ㄔO(shè)提供一定的理論指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：TD-LTE;WLAN;城市軌道交通;車地?zé)o線通信

一、LTE無線通信技術(shù)的概述

城市交通軌道的信號系統(tǒng)是利用有線以及無線的網(wǎng)絡(luò)來完成雙向的通信。分布在各處的子系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備之間是利用有限的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的傳輸，而對于地面之上的設(shè)備以及車中裝載的設(shè)備是靠無線的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的傳輸?，F(xiàn)階段，我國的城市交通軌道在車地的無線通信主要的利用2.4G的開放式的WLAN技術(shù)。有相關(guān)試驗(yàn)做了驗(yàn)證，盡管在車地之中利用WLAN的相關(guān)技術(shù)能夠滿足我國城市交通軌道在日常運(yùn)行中的需求，但是在實(shí)際的使用過程中，該技術(shù)仍然存在著局限性，例如：WLAN的頻段是2.4G，并且是開放式的，這就使其容易受到來自同一頻段及開放式的WIFI與藍(lán)牙等的干擾;同時，WLAN網(wǎng)絡(luò)在涵蓋的范圍是有限的，并且該WLAN網(wǎng)絡(luò)在相隔200米左右就安裝一個AP設(shè)備，這一切都加大了施工的工作以及后期在維護(hù)方面需要花費(fèi)掉較多的成本。而LTE4G技術(shù)擁有傳輸?shù)乃俾士?，失效時高的特點(diǎn)，能夠較為有效解決地鐵中無線通信存在的問題。LTE系統(tǒng)按其雙工方式的差異被分為了FDD-LET（分頻長期演進(jìn)）以及TDD-LTE（分時長期演進(jìn)）兩種類型。

TDD-LTE（分時長期演進(jìn)）：TDD指的是上行與下行在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候，利用計時器等媒介將數(shù)據(jù)進(jìn)行分時段的傳輸，就像是平常見到的有交通指引燈的路口，當(dāng)人行道的綠燈亮起時，行人便可以開始行走，而汽車則要等到交通燈變?yōu)榫G色時才能夠行駛，不然就必須要在相關(guān)的規(guī)定范圍之內(nèi)等待。TDD就是利用了這種方式，利用“信號燈”作為媒介，對上行及下行的相關(guān)操作進(jìn)行控制。

二、應(yīng)用LTE技術(shù)的優(yōu)勢

（一）抗干擾性較強(qiáng)

因?yàn)橐酝腤LAN技術(shù)利用的是一種免費(fèi)的，頻段在2.4G的技術(shù)，因此在實(shí)際的工作中時，其在改換頻段容易被其他設(shè)備所干擾。而LTE技術(shù)是采用1.8G的專有頻段來進(jìn)行信息的傳輸，并且在該系統(tǒng)之內(nèi)還配備了IRC以及ICIC相關(guān)抗干擾的技術(shù)，促使LTE系統(tǒng)具有了完整的抗干擾的機(jī)制。

（二）移動的適應(yīng)能力強(qiáng)

以往的WLAN定位功能的設(shè)計是為來涵蓋辦公樓、機(jī)場以及賓館等相關(guān)區(qū)域，其能夠支持相似于步行的速度較慢的移動模式，而LTE卻是對移動的模式進(jìn)行了升級，能夠支持高速式的移動，在350km/h的范圍之內(nèi)的移動都是能夠接受的，最能夠說明其具有該功能的案例就是在上海的磁懸浮列車的應(yīng)用，因此，其能夠較好的滿足地鐵移動速度的要求。

（三）覆蓋的范圍廣

以往的WLAN技術(shù)運(yùn)用的是無線AP設(shè)備，這樣在相距200m就需要的安裝一個AP設(shè)備，無疑是加大了施工的工作以及后期在維護(hù)方面損耗的成本，而對于LTE技術(shù)來講，LTE的每一個基站折射出來的信號覆蓋的范圍可達(dá)到1km以上，這樣能夠縮減軌道旁的設(shè)備的建設(shè)，能夠有效降低成本的支出，也有利于日后對設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)工作。

三、佛山地區(qū)地鐵三號線LTE技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)階段，佛山地區(qū)地鐵三號線所使用的車地?zé)o線信號系統(tǒng)主要為TD-LTE的技術(shù)，其主要是承載CBTC的業(yè)務(wù)。

（一）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

佛山地區(qū)地鐵三號線的車地?zé)o線通信的系統(tǒng)LTE運(yùn)用的是A/B紅色與藍(lán)色的雙網(wǎng)冗余的結(jié)構(gòu)，在A/B紅色與藍(lán)色的雙網(wǎng)之中安裝了一整套的核心網(wǎng)以及基站的系統(tǒng)，能夠?qū)\(yùn)行線路的相關(guān)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時的信號覆蓋。

（二）A、B 網(wǎng)無線資源合理分配

在我國，對于城市交通軌道方面所使用的專有的頻率是（1785～1805MHz），一共有20MHz 的帶寬，而佛山地區(qū)地鐵三號線所運(yùn)用的帶寬為8～10MHz，這個范圍的頻率是在國家中申請到的，并且不能夠自行進(jìn)行更換的，在10MHz之中，有5M用在了A網(wǎng)，剩下的5M或者是3M被運(yùn)用在B網(wǎng)之中，不管是A網(wǎng)還是B網(wǎng)，都承載了信號CBTC列車中的相關(guān)的控制信息，之后若是想要實(shí)現(xiàn)綜合性的承載過程，則是需要利用5M帶寬的A網(wǎng)進(jìn)行承載。

（三）無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍分析

佛山地區(qū)的三號線在信號系統(tǒng)運(yùn)用的正線無線網(wǎng)絡(luò)的是漏纜式的涵蓋過程，這種的方式的剛干擾能力是較強(qiáng)的。但是其會因曲線式的線路的影響，使得無線涵沒有得到應(yīng)有的效果，因此，使用專用通信與與CBTC-B系統(tǒng)共同運(yùn)用一根漏纜，從而來達(dá)到信號覆蓋范圍廣，并且覆蓋的重量較輕等需求。

（四）車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

佛山地區(qū)的三號線車上所承載的網(wǎng)絡(luò)涵蓋了車頭的駕駛室網(wǎng)絡(luò)以及車尾駕駛室網(wǎng)絡(luò)這個方面。在車頂上的頂鯊魚鰭式的天線、車上所承載TAU以及交換機(jī)等設(shè)備形成了一套完整的單端駕駛室網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在車上，所有的設(shè)備都是利用兩個獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)而連接在一起的，形成了CBTC數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)。其能夠在車上所承載單端出現(xiàn)故障的時候，不會影響到其他設(shè)備的使用。

四、LTE應(yīng)用的過程中的優(yōu)化對策

（一）漏纜合設(shè)優(yōu)化對策

佛山地區(qū)三號線一些地段的線路受到了曲線的影響，因此，把CBTC-B網(wǎng)連接在800M的專用無線系統(tǒng)之中，將它們利用同一一根漏纜連接在一起。

第一，這一做法能夠較好的將頻率很好的隔離，但是實(shí)際上，兩種信號在同一跟漏纜之中，是不能夠完成物理層面的隔離的;并且將漏纜組合在一起也會使得出現(xiàn)故障時，排查的難度劇增，使得整個使用的效率下降。在此，建議在地鐵建設(shè)的時候充分考慮漏纜的設(shè)置需求，從而讓LTE 系統(tǒng)A/B雙網(wǎng)信號傳輸以及其他類型的網(wǎng)絡(luò)傳輸預(yù)留足夠多的空間。

第二，漏纜在合并設(shè)立的時候，會使用到很多的合路器，這會使得故障出現(xiàn)得較為頻繁。因此，可以使用同一品牌以及型號相同的合路器，這樣也有利于合路器的儲備以及維護(hù)。

（二）業(yè)務(wù)承載的優(yōu)化對策

在地鐵之中使用LTE無線通信技術(shù)已經(jīng)成了地鐵運(yùn)輸行業(yè)日后的發(fā)展的一種趨勢，在LTE技術(shù)還不是很成熟的時候，該技術(shù)主要的運(yùn)用于承載CBTC信號系統(tǒng)方面的業(yè)務(wù)，隨著LTE無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展及完善，LTE技術(shù)也必將運(yùn)用在地鐵運(yùn)中的各個方面。在初步設(shè)計就確定后期線路需綜合承載，能夠減少軌旁漏纜數(shù)量以及軌旁無線設(shè)備數(shù)量，能夠有效的降低成本上的耗費(fèi)。

五、結(jié)論

綜上所述，在我國的一些一線城市之中，由于人流量較多，人們的日常工作及生活出行都離不開地鐵，因此，地鐵運(yùn)行的安全就變得尤為的重要。本文以佛山地區(qū)的三號線為例，分析了該線路TD-LTE車地?zé)o線通信系統(tǒng)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，并提出了要在地鐵建設(shè)的時候充分考慮漏纜的設(shè)置需求，從而讓LTE 系統(tǒng)A/B雙網(wǎng)信號傳輸以及其他類型的網(wǎng)絡(luò)傳輸預(yù)留足夠多的空間等方式來完善TD-LTE技術(shù)在我國的使用。

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