城市軌道交通無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

梁日雄

摘要：在我國(guó)的城市化進(jìn)程加速之后，軌道交通在城市交通中發(fā)揮的作用越來(lái)越大。本文首先通過(guò)對(duì)城市軌道就城市無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并對(duì)系統(tǒng)的就解決方案和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析，最后對(duì)軌道交通各系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通：無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)：設(shè)計(jì)

前言

在我國(guó)的大多數(shù)大中型城市，城軌可有效減輕城市交通的壓力，車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信系統(tǒng)為提高軌道交通運(yùn)輸效率起到了決定性的作用。在無(wú)線(xiàn)通信科技飛速發(fā)展的今天，城市軌道交通系統(tǒng)中將會(huì)融合多種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)發(fā)揮重要的作用。隨著系統(tǒng)建設(shè)復(fù)雜化，無(wú)線(xiàn)通信投資金額數(shù)目也會(huì)逐漸增加，各系統(tǒng)的資源共享受到影響。

1.目前城市軌道交通無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)狀

在城市軌道交通飛速發(fā)展的今天，城市軌道交通中的應(yīng)用對(duì)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的要求也隨著提高了。但是，因?yàn)榧夹g(shù)和歷史多方面的原因，國(guó)內(nèi)的城市軌道交通無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)普遍規(guī)劃不佳。城市軌道交通的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)一般分為兩種，一種是無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，另一種就是公共無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。前者主要包括了這些系統(tǒng)：無(wú)線(xiàn)調(diào)度通信系統(tǒng)、公安無(wú)線(xiàn)、導(dǎo)乘信息及視頻監(jiān)控車(chē)-地?zé)o線(xiàn)傳輸?shù)认到y(tǒng)。從現(xiàn)在的軌道交通對(duì)于通信的實(shí)際需求的角度來(lái)看，TETRA系統(tǒng)屬于第2代移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)，因?yàn)槠鋷挷蛔?，傳輸寬帶?shù)據(jù)容量有限，難以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電視、視頻監(jiān)控等寬帶數(shù)據(jù)應(yīng)用。有一些寬帶接入技術(shù)，比如wLAN技術(shù)，存在效率不高的缺陷，從而很難為用戶(hù)提供質(zhì)量可靠的語(yǔ)音功能。目前，就實(shí)際需求來(lái)看，現(xiàn)有的寬帶接入技術(shù)發(fā)展成為一個(gè)完整通用的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的難度是比較大的。因此，怎樣在穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)之上為城市軌道交通無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)提供更高質(zhì)量的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成為下一個(gè)目標(biāo)。

2.系統(tǒng)解決方案及其社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

舊有的城市軌道交通通信建設(shè)中的無(wú)線(xiàn)調(diào)度通信、數(shù)字調(diào)度、公眾移動(dòng)通信等都是相互獨(dú)立狀態(tài)的，其各自有各自的系統(tǒng)，容易出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)而導(dǎo)致資源浪費(fèi)的現(xiàn)象發(fā)生。在城市軌道交通中的新一代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)可建立一個(gè)將多種無(wú)線(xiàn)技術(shù)融合在一起的多通道綜合通信平臺(tái)，借助這個(gè)平臺(tái)，輔以IP技術(shù)和TETRA系統(tǒng)，可達(dá)到集群調(diào)度的目的。圖1華為城市軌道交通無(wú)線(xiàn)集群調(diào)度解決方案。

在最新的4G技術(shù)的支持下，為專(zhuān)業(yè)用戶(hù)提供的數(shù)據(jù)帶寬更寬，客戶(hù)體驗(yàn)更好。除外，該無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)更加穩(wěn)定和可靠，可為用戶(hù)帶來(lái)更大容量和更可靠的數(shù)據(jù)通信功能，甚至可以通過(guò)軌道交通看電視直播、緊急報(bào)警、視頻監(jiān)控等功能，這樣就不僅可以滿(mǎn)足人們出現(xiàn)的娛樂(lè)需求，還能滿(mǎn)足人們的安全需要。該系統(tǒng)還能整合無(wú)線(xiàn)資源平臺(tái)，將頻譜效率提高，如此就能有效預(yù)防系統(tǒng)之間的干擾現(xiàn)象的發(fā)生。在工程建設(shè)方面，在新一代城市軌道交通通信系統(tǒng)的建設(shè)中，基站數(shù)量不必像以前那么多，漏纜重復(fù)建設(shè)率降低。不僅可以降低設(shè)備的投資金額，還能大幅度減少施工費(fèi)用。

3.軌道交通各系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能需求

3.1專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)

通過(guò)專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調(diào)度的使用，可對(duì)軌道交通固定用戶(hù)與移動(dòng)用戶(hù)之間的數(shù)據(jù)信息和視頻信息等進(jìn)行傳輸及交換。專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調(diào)度主要包括三大部分：行車(chē)調(diào)度、維修調(diào)度、環(huán)控調(diào)度等部分。如果TD-LTE小區(qū)產(chǎn)生并發(fā)10路無(wú)線(xiàn)通話(huà)，根據(jù)每路呼叫帶寬需要達(dá)到速度32 Kbit/s，10路并發(fā)可達(dá)320Kbit/s。與此同時(shí)，在同一個(gè)小區(qū)內(nèi)配備視頻通話(huà)1-2路，傳輸帶寬升級(jí)為384Kbit/s。

3.2乘客信息系統(tǒng)

PIS車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信的功能是由控制中心給運(yùn)營(yíng)車(chē)輛發(fā)送信息和視頻，為車(chē)輛通行提供服務(wù)。當(dāng)列車(chē)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，每列車(chē)可接收1路高清晰數(shù)字視頻信息，視頻編碼采用MPEG-2、MPEG-4或H.264格式，每路占用帶寬區(qū)間為[4，6]Mbit/s。

3.3列車(chē)視頻監(jiān)視

列車(chē)視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)為上行車(chē)輛服務(wù)，把運(yùn)營(yíng)車(chē)輛將列車(chē)內(nèi)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控圖像傳輸至控制中心。當(dāng)列車(chē)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，軌道交通內(nèi)的工作人員通過(guò)視頻監(jiān)控設(shè)施對(duì)列車(chē)內(nèi)的事實(shí)狀況進(jìn)行監(jiān)控，采集圖像。通常情況下，在每一節(jié)車(chē)廂內(nèi)，可安裝兩臺(tái)攝像機(jī)。在列車(chē)的首部和尾部分別安裝一臺(tái)攝像機(jī)。6輛編組列車(chē)共14路視監(jiān)視頻信息，控制中心根據(jù)需要可實(shí)時(shí)隨意調(diào)看其中2-4路圖像，每列車(chē)通過(guò)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)將圖像信息上傳至車(chē)站，再經(jīng)主干網(wǎng)絡(luò)傳到控制中心。按每路視頻圖像占帶寬1.5 Mbit/s考慮，視頻業(yè)務(wù)需要6Mbit/s以上帶寬。

3.4信號(hào)系統(tǒng)

車(chē)地通信信號(hào)系統(tǒng)的車(chē)地通信不僅能為乘客提供安全保障，還能使列車(chē)實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。信號(hào)系統(tǒng)具有一些特征：安全性高、可靠性強(qiáng)、自動(dòng)化程度較高等，車(chē)地通信一般采用CBTC業(yè)務(wù)，該系統(tǒng)使用的帶寬可達(dá)到100Kbit/s。

4.小結(jié)

城市軌道交通無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)將語(yǔ)音、視頻等多業(yè)務(wù)融合在一起，當(dāng)用戶(hù)需求不斷增加，專(zhuān)網(wǎng)通信由窄帶、獨(dú)立設(shè)置的無(wú)線(xiàn)通信向著各業(yè)務(wù)融合一體的寬帶無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)發(fā)展。在城市軌道交通車(chē)地?zé)o線(xiàn)平臺(tái)中，使用TD-LTE技術(shù)方案是一種比較靠譜的方案，可作為未來(lái)發(fā)展的參考。與此同時(shí)，為使軌道交通無(wú)線(xiàn)通信更加安全和可靠，TD-LTE技術(shù)方案需盡早進(jìn)行專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)頻段的申請(qǐng)，這樣才能更好地方便業(yè)務(wù)的實(shí)施和開(kāi)展。