地鐵無(wú)線(xiàn)通信中LTE技術(shù)的應(yīng)用

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【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的全面發(fā)展，LTE技術(shù)在地鐵無(wú)線(xiàn)通信中的應(yīng)用也逐步廣泛。論文主要針對(duì)lte技術(shù)在地鐵無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

【關(guān)鍵詞】LTE技術(shù);地鐵;無(wú)線(xiàn)通信;應(yīng)用

1引言

在地鐵通信系統(tǒng)中LTE技術(shù)的應(yīng)用十分常見(jiàn)。不僅具備高帶寬、低時(shí)延、廣覆蓋、QOS保證和高速移動(dòng)性的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而且還不需要對(duì)稱(chēng)頻譜，得到了政府的支持，專(zhuān)網(wǎng)頻段。但依舊需要結(jié)合多方面的因素對(duì)LTE技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的分析，最終達(dá)到理想的通信效果。

2LTE無(wú)線(xiàn)通信在地鐵中的應(yīng)用基礎(chǔ)

2.1地鐵中無(wú)線(xiàn)通信需要完成的任務(wù)

（1）通過(guò)對(duì)車(chē)廂內(nèi)的監(jiān)控來(lái)提高列車(chē)運(yùn)行的安全性；（2）通過(guò)車(chē)載的PIS業(yè)務(wù)以及車(chē)內(nèi)的寬帶接入業(yè)務(wù)，提高乘客出行體驗(yàn)；（3）通過(guò)車(chē)內(nèi)的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)承載列車(chē)列控信息，做到對(duì)列車(chē)狀況的實(shí)時(shí)控制。根據(jù)以上3個(gè)方面的需求，對(duì)LTE技術(shù)與地鐵需求做了匹配。

2.2LTE技術(shù)與地鐵需求的匹配度

1）LTE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)：在寬帶的要求上，上下行寬帶要求擁有靈活的配置，必須支持常用頻率；降低系統(tǒng)延時(shí)，降低周邊干擾，增加小區(qū)覆蓋范圍；在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上，要變得簡(jiǎn)單化。2）安全運(yùn)營(yíng)：（1）要使用多級(jí)QoS算法；（2）要使用專(zhuān)用的頻率，要擁有專(zhuān)業(yè)的抗干擾技術(shù)；（3）要做到高移動(dòng)性、遠(yuǎn)距離覆蓋以及無(wú)縫切換。3）平臺(tái)共用：CCTV、CBTC及PIS要做到集群通信多業(yè)務(wù)共平臺(tái)。4）定制化服務(wù)：對(duì)于不同頻寬配置方式要做到能滿(mǎn)足其不同的需要，對(duì)于不同的業(yè)務(wù)也要進(jìn)行靈活的配置，滿(mǎn)足其需求。

2.3LTE技術(shù)對(duì)相關(guān)位置的基礎(chǔ)設(shè)備要求

（1）控制中心。在控制中心應(yīng)該放置LTE的核心設(shè)備，并和PIS系統(tǒng)相連，同時(shí)設(shè)置路由保證業(yè)務(wù)的隔離性。（2）車(chē)站設(shè)備。在大區(qū)間內(nèi)設(shè)置RRU設(shè)備，使LTE基站能夠與控制中心連接。（3）列車(chē)設(shè)備。地鐵的車(chē)頭和車(chē)尾接入TAU，使得地鐵能夠接收控制中心的圖像信息以及能夠上傳地鐵內(nèi)的監(jiān)控視頻等[1]。

3LTE技術(shù)在地鐵無(wú)線(xiàn)通信中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

LTE技術(shù)主要具有2大優(yōu)勢(shì)：具有抗干擾的技術(shù)和具有高移動(dòng)性。其具體的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下2個(gè)方面。

3.1LTE技術(shù)的抗干擾性

LTE在抗干擾方面有著比較完善的技術(shù)：（1）從干擾的檢測(cè)上來(lái)看，LTE技術(shù)能夠保證對(duì)信道頻域的變化進(jìn)行及時(shí)的跟蹤，并能夠快速做出響應(yīng)；（2）在干擾的控制上，LTE技術(shù)擁有比較完善的功率控制機(jī)制，能對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的控制；（3）LTE技術(shù)擁有比較完善的編碼、重傳、干擾抑制合并機(jī)制以及擁有毫秒級(jí)的調(diào)度機(jī)制。

3.2LTE技術(shù)的高移動(dòng)性

LTE技術(shù)在移動(dòng)性方面也要優(yōu)于Wi-Fi，后者的覆蓋范圍較小，比較適用固定的場(chǎng)所，而地鐵在運(yùn)行時(shí)是處于一個(gè)移動(dòng)的狀態(tài)，此時(shí)，LTE技術(shù)就能夠滿(mǎn)足運(yùn)行中地鐵的需要，因?yàn)樗捎玫氖菬o(wú)縫切換算法和遠(yuǎn)距離的覆蓋，這就使得其具有高移動(dòng)性，能夠滿(mǎn)足地鐵運(yùn)行時(shí)也能連接網(wǎng)絡(luò)。

4LTE技術(shù)的5大設(shè)計(jì)原則

LTE技術(shù)有5大設(shè)計(jì)原則。（1）可靠性原則。CBTC信號(hào)系統(tǒng)要求任何節(jié)點(diǎn)都是兩份，夠保證出現(xiàn)意外時(shí)，不受影響[2]。（2）安全性原則。主要是能夠保證數(shù)據(jù)的安全，使其不受到攻擊。（3）實(shí)時(shí)性原則。能夠?qū)崟r(shí)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行控制，在數(shù)據(jù)的傳輸上也能夠做到實(shí)時(shí)。（4）高帶寬原則。在傳輸視頻時(shí)，要保證高清從而需要高帶寬。（5）環(huán)境適應(yīng)性原則。對(duì)于無(wú)線(xiàn)的覆蓋，要充分考慮周邊的環(huán)境能夠滿(mǎn)足乘客的需求。

5LTE技術(shù)在地鐵無(wú)線(xiàn)通信中的綜合應(yīng)用

5.1LTE的信道應(yīng)用

LTE網(wǎng)絡(luò)需要完成CBTC+CCTV+PIS綜合承載，在進(jìn)行承載工作準(zhǔn)備的過(guò)程中，需要注意以下3個(gè)方面的問(wèn)題：（1）A、B雙網(wǎng)冗余，雙網(wǎng)完全獨(dú)立，并行工作，互不影響。（2）A網(wǎng)承載雙向CBTC，上行CCTV，下行PIS，分配較大帶寬。（3）B網(wǎng)只承載雙向CBTC信息作為備份網(wǎng)絡(luò)；分配較小帶寬。其交通信道的相關(guān)參數(shù)如表1所示。

5.2LTE的接收性能

在列車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中，信號(hào)的接收質(zhì)量會(huì)有一定的變化。經(jīng)過(guò)測(cè)試和分析，相同接收功率時(shí)，LTE技術(shù)可支持的列車(chē)速度明顯高于平均接收速度，LTE技術(shù)具有更高的靈敏度。除了要做好信號(hào)的接收工作之外，還需要做好GPS接收的設(shè)計(jì)工作，時(shí)鐘同步是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)要點(diǎn)。

6LTE技術(shù)應(yīng)用于CBTC的探討

6.1LTE技術(shù)的安全機(jī)制

地鐵通信在進(jìn)行LTE技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，要做好安全密鑰的生產(chǎn)與相互認(rèn)證，以保證系統(tǒng)的安全性。安全密鑰的設(shè)置工作也是非常重要的一個(gè)部分。在之前的分析中，可以知道，LTE技術(shù)的傳輸效率以及工作性能都比Wi-Fi要高，可以更好地滿(mǎn)足CBTC的安全性要求。

6.2LTE技術(shù)的時(shí)延

總體上來(lái)看，LTE技術(shù)的傳輸速度非常快，那么對(duì)于時(shí)延方面的要求，也就不會(huì)太高。在當(dāng)前的地鐵使用情況下，一定要對(duì)時(shí)延指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男剩约靶盘?hào)接收的及時(shí)性，保證地鐵無(wú)線(xiàn)通信的質(zhì)量，滿(mǎn)足地鐵通信的要求。

7結(jié)語(yǔ)

LTE技術(shù)能夠有效地提升地鐵無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的應(yīng)用效率。在進(jìn)行LTE技術(shù)的整體應(yīng)用過(guò)程中，可以結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)其無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。并采用多種方式讓LTE技術(shù)能夠安全地應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)之中，讓地鐵無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的效率得到全面性的提升。

【參考文獻(xiàn)】

【1】于振.軌道交通無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)覆蓋及干擾問(wèn)題研究[J].中國(guó)新通信，2015(18):56-57.

【2】李德勝.地鐵無(wú)線(xiàn)通信抗干擾性研究[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2014(7):45-47.

作者:杜彪 葛華 單位:河北遠(yuǎn)東通信系統(tǒng)工程有限公司