（南京熊貓信息產(chǎn)業(yè)有限公司，江蘇南京 210000）

在當(dāng)前城市發(fā)展中，促進(jìn)軌道交通建設(shè)可有效緩解城市公共的交通壓力，為城市居民提供更加便捷的出行方式。在城市軌道交通建設(shè)中，無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用十分重要，充分應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)，可保證城市軌道交通運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。

1 無(wú)線通信技術(shù)概述

在城市軌道交通建設(shè)中，應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)可獲取乘客信息，監(jiān)控軌道交通的實(shí)際運(yùn)行情況，可根據(jù)列車的具體運(yùn)行情況對(duì)列車調(diào)度方案進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，提升列車調(diào)度工作的合理性，確保調(diào)度工作可滿足軌道交通通信需求，主要包括車載CCTV、信號(hào)系統(tǒng)、通信技術(shù)等各個(gè)環(huán)節(jié)。乘客的網(wǎng)絡(luò)與通信業(yè)務(wù)主要通過(guò)公用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，但公用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性較低，無(wú)法滿足列車運(yùn)行中的通信需求。

軌道交通的公安無(wú)線通信系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性更強(qiáng)，在軌道交通運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)緊急事故時(shí)，可快速與外界進(jìn)行實(shí)時(shí)聯(lián)系，方便對(duì)緊急事故進(jìn)行迅速處理。目前，城市軌道交通中常用的通信網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)突出，運(yùn)載量較大、速度較快，可為乘客提供相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，且其安全性、環(huán)保性更強(qiáng)，可減少通信網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用過(guò)程中的環(huán)境污染情況。

隨著城市化水平的不斷提升，城市軌道交通的運(yùn)行需求越來(lái)越多樣。因此，提高無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用水平，保證無(wú)線通信技術(shù)的傳輸能力、穩(wěn)定性是促進(jìn)城市軌道交通建設(shè)發(fā)展的重要內(nèi)容[1]。

在城市軌道運(yùn)行中，無(wú)線通信技術(shù)有利于提高軌道交通的穩(wěn)定性，確保軌道列車可與外界通信系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)聯(lián)系。例如，北京地鐵在2016年8月早高峰時(shí)間出現(xiàn)停運(yùn)情況，影響了乘客出行，增加了周邊交通設(shè)施的運(yùn)行壓力。由此，可證明在軌道交通運(yùn)行中，無(wú)線通信技術(shù)具有至關(guān)重要的作用，確保無(wú)線通信技術(shù)有效應(yīng)用，可保證軌道交通信號(hào)系統(tǒng)與通信系統(tǒng)正常運(yùn)行，對(duì)軌道交通進(jìn)行科學(xué)調(diào)度和監(jiān)控，保證軌道交通的安全性、穩(wěn)定性。無(wú)線通信技術(shù)可為軌道交通乘客提供需要的通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，使乘客在列車運(yùn)行期間與外界保持通信。

2 無(wú)線通信技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用要求

在應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)的過(guò)程中，車載CCTV、信號(hào)系統(tǒng)CBTC、通信PIDS等均屬于通信業(yè)務(wù)的內(nèi)容。目前，通信系統(tǒng)可為軌道交通行車提供高帶寬、低延遲的通信信號(hào)，且可保證通信信號(hào)的穩(wěn)定性。為了對(duì)無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，應(yīng)遵循以下基本要求：第一，應(yīng)盡量擴(kuò)大無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的覆蓋范圍，防止出現(xiàn)單點(diǎn)故障，可以提升整體的穩(wěn)定性。第二，在對(duì)車載通信系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，系統(tǒng)單元與控制基站間須有效聯(lián)系，保證系統(tǒng)信息可穩(wěn)定有效傳輸。第三，在列車運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)保證基本的通信服務(wù)，使信息傳輸具有及時(shí)性、雙向性。除此之外，在基本通信系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，PIS系統(tǒng)可以保障乘客媒體服務(wù)質(zhì)量，例如可滿足乘客的視頻播放、廣播收聽(tīng)等需求。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以深入分析這一系統(tǒng)，應(yīng)保證視頻播放的分辨率在720P以上，傳輸延遲須在300 ms以下，車載監(jiān)控系統(tǒng)必須保證監(jiān)控的及時(shí)性，應(yīng)將監(jiān)控獲取的相應(yīng)信息及時(shí)傳輸?shù)娇傁到y(tǒng)內(nèi)，根據(jù)獲取的監(jiān)控信息，對(duì)列車的具體運(yùn)行情況進(jìn)行合理安排。

3 無(wú)線通信技術(shù)在軌道交通行業(yè)中的應(yīng)用

3.1 ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)是無(wú)線通信技術(shù)在軌道交通通信中應(yīng)用的主要技術(shù)類型，屬于一種低功耗的局域網(wǎng)協(xié)議。與其他無(wú)線通信技術(shù)相比，ZigBee技術(shù)功耗及成本相對(duì)較低，但其容量和安全性較高，是一種中短距離的無(wú)線通信技術(shù)。一般情況下，在10～100 m間能夠滿足通信需求，利用一些方法提高其發(fā)射功率，可以增加其通信距離，使通信距離變?yōu)? 000～3 000 m左右。除此之外，ZigBee的響應(yīng)速度較快，從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間為15 ms，將節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間為30 ms。城市軌道交通運(yùn)行過(guò)程中，備電系統(tǒng)處于電池狀態(tài)時(shí)，會(huì)對(duì)軌道交通的供電系統(tǒng)產(chǎn)生影響。因此，在電池?cái)?shù)量相對(duì)較多的情況下，僅利用電纜完成通信可能會(huì)導(dǎo)致其操作難度、成本增加。利用ZigBee技術(shù)不僅能夠保證通信數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，還可以降低操作難度、應(yīng)用成本。

3.2 LTE技術(shù)

在無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，LTE技術(shù)是一種不斷演變發(fā)展而形成的新技術(shù)類型，利用結(jié)合正交頻分復(fù)用技術(shù)以及多信道輸入輸出技術(shù)，其作用效果能夠減小多徑衰弱，提高無(wú)線頻道的綜合利用效率，保證無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸處理效率和能力。LTE技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中形成的通信系統(tǒng)主要以分組域?qū)崟r(shí)完成業(yè)務(wù)管理為目標(biāo)，在LTE設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，可有效避免不同傳輸設(shè)備射頻信號(hào)產(chǎn)生的干況。在20 MHz波譜頻段帶寬下，LTE技術(shù)提供的信號(hào)傳輸率及峰值信號(hào)速率為50～100 Mbps[2]。在軌道交通通信系統(tǒng)中對(duì)該技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用具有良好的通信效果。

3.3 SDH技術(shù)

在城市軌道交通運(yùn)行中應(yīng)用通信系統(tǒng)時(shí)，信息傳輸系統(tǒng)是核心部分，設(shè)計(jì)信息傳輸系統(tǒng)過(guò)程中應(yīng)保證應(yīng)用的穩(wěn)定性、安全性，同時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)前的先進(jìn)技術(shù)發(fā)展方向，提高其創(chuàng)新性，確保設(shè)計(jì)的信息系統(tǒng)滿足軌道交通未來(lái)發(fā)展過(guò)程中的通信需求。

目前，SDH技術(shù)已經(jīng)比較成熟完善，在操作過(guò)程中可靠性較高。利用SDH技術(shù)，可以保證點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)男Ч?。在?shí)際應(yīng)用過(guò)程中，SDH技術(shù)仍然存在一些問(wèn)題，但可以將SDH技術(shù)與IP技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用，有利于彌補(bǔ)SDH技術(shù)存在的缺陷，并可以突出IP技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3.4 WiFi技術(shù)

現(xiàn)階段，WiFi技術(shù)是使用最為廣泛的無(wú)線通信技術(shù)之一，在軌道交通的通信系統(tǒng)中應(yīng)用WiFi技術(shù)有明顯優(yōu)勢(shì)。WiFi技術(shù)具有較強(qiáng)的靈活性、可靠性，但在實(shí)際的應(yīng)用中需要降低WiFi技術(shù)受到的干擾問(wèn)題，確保該技術(shù)在軌道交通中的正常應(yīng)用。

第一，設(shè)置固定頻段，將頻段固定為5.8 GHz，可減少其他因素對(duì)其產(chǎn)生的干擾，但頻段固定后，設(shè)備無(wú)法有效聯(lián)系2.4 GHz智能終端，會(huì)對(duì)WiFi的未來(lái)發(fā)展產(chǎn)生影響。

第二，充分發(fā)揮PIDS和CBTC系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但在應(yīng)用過(guò)程中需要改造升級(jí)地鐵通信系統(tǒng)，因此，執(zhí)行難度相對(duì)較大。

第三，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展。在城市軌道交通建設(shè)中，需要加強(qiáng)專業(yè)性WiFi技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)。例如，將WiFi與軌道交通信息系統(tǒng)分別設(shè)置在不同的信道中，可有效避免干擾的情況。

3.5 4G技術(shù)

現(xiàn)階段，4G技術(shù)是應(yīng)用相對(duì)廣泛的無(wú)線通信技術(shù)類型，傳輸速度較快，且近些年4G技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越快、越來(lái)越成熟完善。在軌道交通通信系統(tǒng)中對(duì)4G技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可完成軌道交通高清視頻傳輸，使軌道交通工作人員獲取更清晰的運(yùn)行情況信息，并為公安部門(mén)提供比較穩(wěn)定、及時(shí)的視頻監(jiān)控資料。

在軌道交通運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)突發(fā)事故，4G技術(shù)可優(yōu)先處理緊急事故的相關(guān)信息，可將信息傳輸給工作人員及相關(guān)技術(shù)人員，有利于工作人員及時(shí)處理緊急事件，保證軌道交通乘客的人身安全。

3.6 5G技術(shù)

5G技術(shù)是近些年來(lái)受關(guān)注度較高的無(wú)線通信技術(shù)，以4G通信技術(shù)為基礎(chǔ)的新一代無(wú)線通信技術(shù)，5G技術(shù)除了應(yīng)用原有的技術(shù)外，還將納米技術(shù)與數(shù)據(jù)加密技術(shù)融合在通信技術(shù)中。

在5G技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，除了可利用更靈活的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)外，還可以保證數(shù)據(jù)的私密性、安全性。5G技術(shù)的數(shù)據(jù)信息傳輸速度更快，數(shù)據(jù)傳輸基站可以利用新的IP地址，推動(dòng)5G技術(shù)的突破性發(fā)展。

5G技術(shù)在軌道交通信系統(tǒng)中的有效應(yīng)用，可保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋岣邤?shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、私密性。在?shí)際應(yīng)用中能夠?yàn)槌丝吞峁┑土髁康囊苿?dòng)寬帶服務(wù)，并可以利用5G技術(shù)獲取更多高清監(jiān)控視頻和圖片，可對(duì)車輛運(yùn)行軌道進(jìn)行可視化監(jiān)控，提高車輛運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性。

4 無(wú)線通信技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

在我國(guó)未來(lái)的軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)發(fā)展和應(yīng)用過(guò)程中，很多因素均會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，特別是一些不可控的因素，會(huì)導(dǎo)致無(wú)線通信系統(tǒng)的應(yīng)用出現(xiàn)問(wèn)題。需要根據(jù)當(dāng)前的無(wú)線通信系統(tǒng)結(jié)合我國(guó)軌道交通的通信需求，選擇更科學(xué)、更合理的設(shè)計(jì)理念，使無(wú)線通信系統(tǒng)適應(yīng)不同的運(yùn)行環(huán)境，確保軌道交通系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。

未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)發(fā)展中，需要優(yōu)化各個(gè)設(shè)備的接口，促進(jìn)軌道交通信息傳輸系統(tǒng)與通信接口的有效結(jié)合，推動(dòng)子系統(tǒng)的更新與升級(jí)，提升無(wú)線通信技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用水平，提高軌道交通通信系統(tǒng)的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

在城市軌道交通運(yùn)行中，充分應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)可以提高城市軌道交通的安全性、便捷性。隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，利用更先進(jìn)的無(wú)線通信技術(shù)，可提高軌道交通信息數(shù)據(jù)傳輸效率，保證數(shù)據(jù)的安全性及私密性，降低軌道交通出現(xiàn)故障后帶來(lái)的不利影響。利用先進(jìn)的通信技術(shù)可滿足乘客通信需求，相關(guān)研究人員應(yīng)根據(jù)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展實(shí)際進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，提高無(wú)線通信技術(shù)的智能化水平，推動(dòng)現(xiàn)代城市軌道交通的進(jìn)一步發(fā)展。