地鐵中無(wú)線通訊的實(shí)際應(yīng)用分析

余聯(lián)華

（成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司 四川成都 610081）

地鐵中無(wú)線通訊的實(shí)際應(yīng)用分析

余聯(lián)華

（成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司 四川成都 610081）

21世紀(jì)是信息迅速發(fā)展的世紀(jì)。伴隨著信息技術(shù)的無(wú)限進(jìn)步，帶動(dòng)了一系列的通信技術(shù)的巨大進(jìn)步。在地鐵無(wú)線通信多系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，目前地鐵內(nèi)存在多個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)，主要包含專用800MHz集群無(wú)線通信系統(tǒng)、民用移動(dòng)通信引入系統(tǒng)、公安350MHz模擬/數(shù)字集群無(wú)線通信系統(tǒng)，PIS的車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信號(hào)CBTC的車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本文對(duì)地鐵車-地?zé)o線通信服務(wù)系統(tǒng)、典型的無(wú)線通信技術(shù)以及DVB標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望能起到一定的積極意義。

地鐵車-地?zé)o線通信服務(wù)系統(tǒng)；無(wú)線通信技術(shù)；DVB標(biāo)準(zhǔn)

自進(jìn)入21世紀(jì)后，信息技術(shù)步入了快速發(fā)展階段，信息技術(shù)水平的不斷提升給通信行業(yè)的發(fā)展增添了無(wú)窮的動(dòng)力。地鐵無(wú)線通信系統(tǒng)是基于通信技術(shù)為支持的現(xiàn)代交通運(yùn)輸系統(tǒng)重要組成部分，對(duì)推動(dòng)整個(gè)地鐵系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著積極影響。近年來(lái)新建地鐵工程大多設(shè)置了車載電視監(jiān)視（CCTV）及乘客信息系統(tǒng)（PIS）。近年來(lái)由國(guó)內(nèi)技術(shù)人員基于DVB標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)出了一套適應(yīng)地鐵車-地?zé)o線通信業(yè)務(wù)的專用系統(tǒng)，正在國(guó)內(nèi)地鐵項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。

1 地鐵車-地?zé)o線通信服務(wù)系統(tǒng)及特點(diǎn)

1.1 承載的服務(wù)系統(tǒng)

地鐵車-地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)作為地面有線網(wǎng)絡(luò)的延伸，其所承載的業(yè)務(wù)主要包括以下三部分：

（1）車載CCTV系統(tǒng)。車載CCTV有效的監(jiān)控著列車內(nèi)部情況，將相關(guān)情況以圖像的方式進(jìn)行錄像，并通過(guò)車地之間的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)按照調(diào)度員的要求實(shí)時(shí)傳送到OCC，還實(shí)現(xiàn)了與車載其他系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。

運(yùn)作方式：前端攝像機(jī)一般采用半球式廣角攝像機(jī)，在每節(jié)車廂兩端、列車兩端以及司機(jī)室各安裝1部，形成一個(gè)獨(dú)立的實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控系統(tǒng)。每臺(tái)攝像機(jī)設(shè)1臺(tái)數(shù)字編碼器，每節(jié)車廂內(nèi)設(shè)1臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)，各節(jié)車廂的以太網(wǎng)交換機(jī)以環(huán)接方式構(gòu)成1個(gè)自愈局域網(wǎng)，每輛車的兩端配置車載服務(wù)控制器和車載網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)各一臺(tái)，儲(chǔ)存圖像信息和控制攝像機(jī)圖像的傳輸。備份也是必不可少的，由2套視頻服務(wù)器作為備份。前端攝像機(jī)采集的視頻信息經(jīng)編碼器轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號(hào)上傳到車載環(huán)網(wǎng)，供司機(jī)調(diào)看。此外，信號(hào)還要經(jīng)車-地?zé)o線通信系統(tǒng)上傳至地面網(wǎng)絡(luò)，供中心管理人員調(diào)看。

（2）車載PIS。PIS是Passenger Information System（乘客信息系統(tǒng)）的縮寫。是地鐵里為乘客提供各類資訊的服務(wù)系統(tǒng)。它服務(wù)于列車多媒體視頻以及LED（發(fā)光二極管）字幕的顯示。車載PIS系統(tǒng)為乘客和中央控制室提供音頻廣播平臺(tái)、視頻節(jié)目播放平臺(tái)、應(yīng)急情況報(bào)警、告警平臺(tái)和緊急呼叫平臺(tái)。也為中央控制室提供視頻監(jiān)控、監(jiān)聽監(jiān)視存儲(chǔ)和干預(yù)系統(tǒng)。

運(yùn)作方式：多媒體數(shù)字信號(hào)由地面網(wǎng)絡(luò)經(jīng)車-地?zé)o線通信系統(tǒng)下發(fā)至車載視頻服務(wù)器，再經(jīng)車載環(huán)網(wǎng)發(fā)送至播放控制器，最后由顯示器進(jìn)行播放。傳輸?shù)男畔⒁砸曨l流、音頻流為主。

（3）列車運(yùn)行狀態(tài)信息系統(tǒng)。它簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)AIS，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)列車當(dāng)前運(yùn)行速度、位置、編組、操縱狀態(tài)和正晚點(diǎn)情況的跟蹤監(jiān)視，以及實(shí)現(xiàn)機(jī)車設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷、報(bào)警、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

運(yùn)作方式：通過(guò)與列車運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的接口，列車通過(guò)車-地?zé)o線通信系統(tǒng)向中心傳遞實(shí)時(shí)列車運(yùn)行參數(shù)及故障報(bào)警。

車載CCTV與列車運(yùn)行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)流向?yàn)閺母髁熊囅蛑行纳蟼鳌＼囕dPIS數(shù)據(jù)流向?yàn)閺牡孛婢W(wǎng)絡(luò)向各列車下發(fā)。車載CCTV與列車運(yùn)行狀態(tài)信息，一般要求每列車上傳cctv圖像不低于2路，不超過(guò)14路。列車上傳的監(jiān)視圖像分辨率必須不低于D1。圖像在上傳時(shí)，采用MEPG-2/MEPG-4/H.264編碼方式，其數(shù)據(jù)傳輸碼率能夠根據(jù)有效帶寬進(jìn)行自適應(yīng)處理。數(shù)據(jù)傳輸碼率在0.5～4Mbit/s范圍內(nèi)可供調(diào)整，一般調(diào)為2Mbit/s。如果列車下行帶寬沒(méi)有保證在正常范圍（一般列車下行帶寬在7.8Mbit/s），網(wǎng)絡(luò)將會(huì)難以穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致視頻會(huì)出現(xiàn)馬賽克或中斷，聲音會(huì)出現(xiàn)停頓等現(xiàn)象。

1.2 地鐵車-地?zé)o線通信系統(tǒng)的特點(diǎn)

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在地鐵隧道區(qū)間呈線狀覆蓋。車-地?zé)o線通信系統(tǒng)要求切換迅速，具有極短的切換時(shí)延。車載設(shè)備體積盡量小、具有較高的防護(hù)等級(jí)和較小的散熱量、抗干擾能力強(qiáng)。工作人員需要對(duì)各系統(tǒng)所使用頻率進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，避免相互干擾。

2 無(wú)線通信的技術(shù)分類和應(yīng)用

2.1 無(wú)線通信技術(shù)的分類

典型的無(wú)線通信技術(shù)包括數(shù)字集群通信技術(shù)、地面數(shù)字視頻廣播技術(shù)、無(wú)線局域網(wǎng)通信技術(shù)、3G技術(shù)。具體內(nèi)容如下：

2.1.1 TETRA

TETRA是數(shù)字集群通信技術(shù)的縮寫。它具有快速接入、系統(tǒng)靈活、通信安全、設(shè)備可靠的特點(diǎn)。它具有很強(qiáng)大的調(diào)度能力，但是成本很高。隨著科技的發(fā)展，當(dāng)前TETRA技術(shù)已逐漸用在車輛定位、圖像傳輸、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢等新領(lǐng)域。

2.1.2 DVB-T

DVB-T是地面數(shù)字視頻廣播技術(shù)的縮寫，它發(fā)展迅速，且依附于COFDM技術(shù)。DVB-T抗干擾能力強(qiáng)、組網(wǎng)靈活、容量大。

2.1.3 無(wú)線局域網(wǎng)通信技術(shù)wlan

無(wú)線局域網(wǎng)應(yīng)用廣泛，且構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低、傳輸速度快、兼容性好、支持移動(dòng)傳輸。當(dāng)前的WLAN技術(shù)主要是基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)之上，可在射頻波段為5.8GHz和2.4GHz進(jìn)行無(wú)線連接。IEEE802.11b的接入速度最高位11Mb/s，一般在家庭或企業(yè)辦公環(huán)境下實(shí)施無(wú)線局域網(wǎng)，即Wifi。同樣是在2.4GHz頻段，IEEE802.11g卻采用與IEEE802.11a相同的OFDM技術(shù)，因此其最高傳輸速度可達(dá)54Mb/s。由于頻段相同，可與IEEE802.11b實(shí)現(xiàn)完美兼容。

2.1.4 3G技術(shù)

3G是第三代移動(dòng)通信技術(shù)，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)。不僅有著良好的傳輸速率，而且可同時(shí)傳送實(shí)時(shí)通信、電子郵件等信息和通話等聲音。

2.2 無(wú)線通信技術(shù)在地鐵中的實(shí)際應(yīng)用

2.2.1 無(wú)線信號(hào)的選擇

無(wú)線信號(hào)在選擇時(shí)，要追求高質(zhì)量、低成本、高通性和兼容性強(qiáng)的信號(hào)。其中Traincom與WLAN是比較符合要求的，其他如3G、DVB-T等技術(shù)，傳輸速度較慢，技術(shù)還差些火候，不大符合對(duì)無(wú)線信號(hào)的要求。Traincom是一種較先進(jìn)的技術(shù)，但在系統(tǒng)維護(hù)或升級(jí)過(guò)程中仍然需要專門的技術(shù)人員指導(dǎo)工作改善其兼容性差的現(xiàn)狀。為了更加完善該技術(shù)，可以采用專門的軟、硬件，但是又會(huì)帶來(lái)一個(gè)缺點(diǎn)——成本較高。WLAN無(wú)線信號(hào)是目前應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，在PIS和信號(hào)系統(tǒng)中運(yùn)用都比較成熟。所以，為保證數(shù)工作人員要采用合理的標(biāo)準(zhǔn)并科學(xué)分配信道來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸速度和防止頻率干擾。

2.2.2 無(wú)線信號(hào)的新型引入

傳統(tǒng)的無(wú)線信號(hào)引入方式是在已有的商用通信系統(tǒng)引入TETRA或WLAN等，這種方式雖然可以充分利用已有資源，但是發(fā)生頻率干擾的概率很高。為了改善這種情況，可以在車廂內(nèi)安裝手機(jī)信號(hào)接入系統(tǒng)，使用同一個(gè)無(wú)線信道與PIS系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系。

3 DVB標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵

DVB是Digital video Broadcasting（數(shù)字視頻廣播）的縮寫，是1993年由DVB項(xiàng)目維護(hù)的一系列國(guó)際承認(rèn)的數(shù)字電視公開標(biāo)準(zhǔn)。DVB標(biāo)準(zhǔn)包括DVB廣播系統(tǒng)、DVB基帶系統(tǒng)的額外信息，互動(dòng)服務(wù)體系，DVB條件訪問(wèn)和接口標(biāo)準(zhǔn)。其中DVB-T（數(shù)字地面廣播電視）標(biāo)準(zhǔn)為靜止和移動(dòng)用戶傳輸無(wú)線寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供了一種強(qiáng)大的手段，但其本身是一個(gè)單向系統(tǒng)，無(wú)法滿足人們對(duì)交互式地面數(shù)字電視業(yè)務(wù)的需求。隨著互動(dòng)項(xiàng)目的市場(chǎng)需求，一些電視節(jié)目和互動(dòng)服務(wù)本身和密切相關(guān)的實(shí)現(xiàn)強(qiáng)勁，它需要一個(gè)低延遲返回地面數(shù)字電視的頻道啟用交互式服務(wù)。因此，DVB組織著手制定出一系列用于交互業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)，其中與DVB-T相配套的是DVB-RCT標(biāo)準(zhǔn)——即通過(guò)DVB-T信道的回傳交互標(biāo)準(zhǔn)。2001年DVB-RCT標(biāo)準(zhǔn)獲得DVB委員批準(zhǔn)，2002年3月由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）采用和出版。DVB-RCT為用戶與業(yè)務(wù)提供者之間提供了一個(gè)雙向的寬帶無(wú)線傳輸通道，從而可以在此基礎(chǔ)上開辟新的業(yè)務(wù)。

在DVB-RCT系統(tǒng)模型中，運(yùn)營(yíng)商和用戶之間建立了以下兩個(gè)信道：

（1）廣播信道。運(yùn)營(yíng)商與用戶之間建立的一條單向?qū)拵V播信道，用于傳輸視頻、音頻及數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)。

（2）交互信道。運(yùn)營(yíng)商與用戶之間建立的一條用于信息交互的雙向信道，由反向交互信道和前向交互信道兩部分組成。

整個(gè)交互系統(tǒng)由2個(gè)單向物理通道實(shí)現(xiàn)下行碼流和上行碼流的傳輸，其中攜帶廣播內(nèi)容和前向傳輸數(shù)據(jù)的下行碼流遵循DVB-T標(biāo)準(zhǔn)，攜帶反向交互數(shù)據(jù)的上行碼流遵循DVB-RCT標(biāo)準(zhǔn)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)技術(shù)人員在重慶及武漢地鐵采用DVB標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)組建車-地?zé)o線通信系統(tǒng)，進(jìn)行試驗(yàn)段測(cè)試并取得了良好的結(jié)果。套用DVBRCT系統(tǒng)模型，可以將地鐵區(qū)間內(nèi)的列車看作是移動(dòng)的交互終端，而線路中心則是廣播服務(wù)源和交互服務(wù)源。結(jié)合實(shí)際工程，整個(gè)系統(tǒng)由下行鏈路和上行鏈路兩部分組成。車-地?zé)o線通信系統(tǒng)使用下行鏈路實(shí)現(xiàn)PIS節(jié)目、控制命令的下傳；使用上行鏈路實(shí)現(xiàn)CCTV圖像及列車運(yùn)行狀態(tài)信息的上傳。下行鏈路主要由地面無(wú)線發(fā)射網(wǎng)關(guān)、光纖直放站和車載無(wú)線接收網(wǎng)關(guān)等設(shè)備構(gòu)成；上行鏈路主要由車載無(wú)線發(fā)射網(wǎng)關(guān)、地面無(wú)線接收基站等設(shè)備構(gòu)成。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，信息技術(shù)的無(wú)限進(jìn)步，帶動(dòng)了一系列的通信技術(shù)的巨大進(jìn)步。無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展對(duì)地鐵的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有極為重要的意義，因此在實(shí)際工作中要對(duì)無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行科學(xué)的選擇，并在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不斷改進(jìn)。地鐵在高速運(yùn)行過(guò)程中，需要與地面指揮中心進(jìn)行實(shí)時(shí)的通信。這樣的通訊一方面方便地鐵上的駕駛員及時(shí)手打地面發(fā)過(guò)的指令，另一方面也便于地面指揮中心及時(shí)了解列車運(yùn)行的狀態(tài)?；贒VB標(biāo)準(zhǔn)的車-地?zé)o線通在當(dāng)下地鐵中應(yīng)用也日益增多，比如專用及民用WLAN設(shè)備的廣泛使用。

[1]迪麗拜爾·阿不拉江.無(wú)線通信技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2016（03）.

[2]李飛.關(guān)于地鐵無(wú)線通信系統(tǒng)的一些探討[J].中國(guó)新通信，2014（20）.

[3]徐 剛.地鐵無(wú)線通信系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展研究[J].通信觀察，2013（11）.

U285

A

1004-7344（2016）14-0155-02

2016-4-28

余聯(lián)華（1984-），男，技師，本科，主要從事地鐵通信檢修工作。