張曉坡

（中鐵電氣化局集團有限公司，北京 100036）

1 概述

乘客信息系統(tǒng)（PIS）是利用計算機技術(shù)和多媒體顯示技術(shù)，面向乘客，提供運營相關(guān)信息及實時動態(tài)的多媒體信息服務(wù)的系統(tǒng)。隧道內(nèi)乘客信息的車地無線技術(shù)主要為WLAN、TD-LTE和Wireless Fiber，其中WLAN為傳統(tǒng)技術(shù)本文不做研究。

TD-LTE和Wireless Fiber均為近幾年發(fā)展起來的新興車地無線技術(shù)。本文立足于石家莊地鐵1號線和長沙地鐵5號線兩條不同的地鐵項目對兩個技術(shù)進行介紹和對比。

2 TD-LTE和Wireless Fiber無線技術(shù) 介紹

2.1 TD-LTE無線技術(shù)

LTE無線技術(shù)改進并增強了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為標準。在20MHz頻譜帶寬下，下行峰值速率能達到100Mbit/s，上行峰值速率能達到50Mbit/s。乘客信息TD-LTE無線技術(shù)在地鐵項目應用頻段多為1.8G，單個RRU覆蓋距離1.2km以上，建設(shè)方為節(jié)省建設(shè)成本多與專用無線或者信號專業(yè)共用同一條漏纜。例如石家莊地鐵1號線乘客信息采用LTE技術(shù)，隧道內(nèi)與專用無線系統(tǒng)共用漏纜，在超過700m的區(qū)間內(nèi)增加RRU及合路器，保障系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時，大大減少了乘客信息系統(tǒng)區(qū)間設(shè)備，減少了維修單元，節(jié)約了投資成本。圖1為TD-LTE組網(wǎng)圖。

圖1 TD-LTE組網(wǎng)圖

2.2 Wireless Fiber無線技術(shù)

Wireless Fiber車地無線基于802.11n/AC標準，在基站切換、空口QoS等方面進行了優(yōu)化，使其更適用軌道交通運行環(huán)境。車地無線系統(tǒng)通過在隧道區(qū)間部署無線基站設(shè)備、在列車上部署車載無線單元設(shè)備，建立的高帶寬、低延時、抗干擾強的車地無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。乘客信息Wireless Fiber無線技術(shù)在地鐵項目已有應用，應用頻段為5.8G，單個基站覆蓋距離大于1.0km。長沙地鐵5號線乘客信息采用Wireless Fiber無線技術(shù)，隧道內(nèi)采用基站加天線方式進行覆蓋，基站間隔700米，采用重復覆蓋，任意基站出現(xiàn)問題時相鄰基站可以同時覆蓋問題區(qū)域，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。圖2為基站設(shè)備連接圖，圖3為實體照片。TD-LTE和Wireless Fiber無線技術(shù)在地鐵項目均有應用案例，已有成熟的應用，下面表1就兩者之間的區(qū)別和優(yōu)缺點進行對比。

圖2 基站設(shè)備連接圖

圖3 基站設(shè)備及天線

3 TD-LTE和Wireless Fiber無線技術(shù)方案對比

表1 思政課程融入方案

比較內(nèi)容 TD-LTE Wireless Fiber 采用頻段 1.8GHz和2.4GHz，主要應用于1.8GHz 4.9-6 GHz，主要應用于5.8GHz采用標準 LTE 基于802.11n/AC標準隧道覆蓋方式可采用RRU+天線獨立覆蓋或采用漏纜覆蓋，一般采用和專用無線或者信號共用漏纜覆蓋，以節(jié)約成本采用基站+天線覆蓋頻段抗干擾能力一般采用的1.8GHz與中國移動的DCS下行頻段相鄰，與電信CDMA2000接近，需要分析兩者之間的干擾情況車地無線通信系統(tǒng)采用5.8GHz工作頻段，與信號系統(tǒng)的專用工作頻段1.8GHz或WLAN 2.4GHz、專用無線通信系統(tǒng)數(shù)字集群工作頻段800MHz有較大的差距，從頻率隔離度上直接排除了車地無線通信系統(tǒng)與信號系統(tǒng)、專用無線通信系統(tǒng)相互干擾的可能性，不會影響列車運營安全問題；警用通信系統(tǒng)包括公安、消防、列調(diào)等通信系統(tǒng)均工作在300～400MHz的頻段范圍內(nèi)。與車地無線通信系統(tǒng)5.8GHz頻段差距較大，車地無線系統(tǒng)不會與警用無線通信系統(tǒng)產(chǎn)生相互干擾；由于商用通信頻段已確定的原因，商用通信3G、4G、5G等系統(tǒng)設(shè)備均工作于其他頻段（移動最高4.9G頻段），與5.8G頻段差距較大，因此車地無線系統(tǒng)也不會與公共移動通信系統(tǒng)產(chǎn)生相互干擾建設(shè)成本一般采用漏纜覆蓋且與其他專業(yè)共用，節(jié)約成本，成本較低采用基站+天線覆蓋，雖然基站覆蓋距離約1km，但受地形影響較大，受遮擋時影響傳輸距離，需額外增加基站，成本較高施工難度 與專用通信或者信號專業(yè)共用漏泄同軸電纜，區(qū)間施工難度較小，僅需在超出覆蓋范圍時增加RRU和合路器視現(xiàn)場實際情況而定，直線區(qū)間遮擋較少的區(qū)間基站覆蓋距離較遠，施工難度小；曲線段多、遮擋多得區(qū)間基站覆蓋距離短，基站數(shù)量增多，施工難度增大優(yōu)點專用頻段，抗干擾強；設(shè)備少，易維護；高速移動狀態(tài)下大帶寬；多業(yè)務(wù)承載，資源共享；可以與其他系統(tǒng)共用覆蓋資源，節(jié)約成本抗干擾強；設(shè)備少，易維護；高帶寬、高速率；多業(yè)務(wù)承載；無縫切換、低時延

缺點采用的頻段無論是1.8GHz還是2.4GHz都有其他專業(yè)有臨近頻段需要考慮干擾情況成本較高，易受遮擋物影響

4 結(jié)束語

通過對石家莊地鐵1號線和長沙地鐵5號線兩個項目隧道內(nèi)乘客信息車地無線技術(shù)的對比研究，發(fā)現(xiàn)TDLTE和Wireless Fiber無線技術(shù)在抗干擾、施工難度、施工成本、設(shè)備維護、時延等方面相交WLAN都有了很大的提升，滿足現(xiàn)行軌道交通建設(shè)的需求。TD-LTE和Wireless Fiber無線技術(shù)兩者相比，各有各的優(yōu)缺點。TD-LTE在資源共享、節(jié)約成本、應對復雜線路上優(yōu)勢明顯，在頻段抗干擾上略差一些，建設(shè)費用緊張，考慮節(jié)省成本時可以考慮選用TD-LTE；Wireless Fiber在抗干擾、高帶寬上優(yōu)勢明顯，在建設(shè)成本和地勢應對上略差一些，Wireless Fiber在抗干擾和獨立建設(shè)，高帶寬、高速率，更能適應高清的圖像、視頻的收發(fā)，更能滿足長遠考慮。隨著車載視頻及車載監(jiān)控清晰度要求的越來越高；媒體新聞、賽事直播、廣告等實時動態(tài)的多媒體信息對帶寬、時延的要求越來越高。兩者的優(yōu)勢會越來越明顯，在軌道交通應用中前景廣闊。