城市軌道交通車(chē)地寬帶移動(dòng)通信技術(shù)選擇分析之我見(jiàn)

方志鵬

摘 要：隨著城市交通軌道發(fā)展，城市軌道交通已經(jīng)成為了人們?nèi)粘３鲂械慕煌ǚ绞街?。交通軌道的客流量也在持續(xù)增加。為了更好地發(fā)揮城市軌道交通的作用，同時(shí)保證城市軌道交通運(yùn)行安全，就必須要加強(qiáng)運(yùn)輸過(guò)程中的信息傳遞與溝通工作，目前在城市軌道交通中應(yīng)用的通信技術(shù)比較多，該文就城市軌道交通車(chē)地寬帶移動(dòng)通信技術(shù)選擇分析作簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通 寬帶移動(dòng)通信技術(shù) 選擇

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）06（b）-0162-02

城市交通網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，雖然在規(guī)模上有限，但是其內(nèi)容十分豐富。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，確保信息在不同流通環(huán)節(jié)暢通，從而確保城市交通軌道更好地為市民服務(wù)。

1 無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)

無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)包括了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在可靠性高，速度快，開(kāi)放性區(qū)域內(nèi)通信的距離遠(yuǎn)。而且在封閉性區(qū)域內(nèi)通信的距離也能保持很好的效果。與以太網(wǎng)進(jìn)行組合，組網(wǎng)的成本低。在實(shí)現(xiàn)形式上主要有兩種方式。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)在97年定義了多樣的物理層與單一的MAC層。并且在物理層標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展到IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)。在城市交通軌道用來(lái)測(cè)試的技術(shù)基本都是基于IEEE802.11這一系列標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)。

IEEE802.11a與IEEE802.11b在出現(xiàn)時(shí)間上幾乎是一致的。二者的不同在于使用了不同頻率標(biāo)準(zhǔn)，并且二者是不兼容的。二者在數(shù)據(jù)傳輸頻率上也存在差異。前者的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸速度非常高，并且信號(hào)的抗干擾性強(qiáng)。但是其不足之處在于，應(yīng)用成本比較高，信號(hào)容易被障礙物所阻擋。

在802.11的標(biāo)準(zhǔn)上，IEEE又?jǐn)U大了標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)相比。擴(kuò)大后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾蚀蠓鹊奶嵘?。新的?biāo)準(zhǔn)繼承了原有的頻率。但是由于使用了不受規(guī)范的擴(kuò)大頻率，其無(wú)線局域網(wǎng)容易被其他事物發(fā)出的頻率所干擾，如微波爐，移動(dòng)電話，或者是其他的電器設(shè)備等。因此在使用相關(guān)設(shè)備時(shí)，需要和其他有可能造成干擾的設(shè)備保持在安全可靠的距離外。擴(kuò)展后的標(biāo)準(zhǔn)其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在成本低，不容易被阻隔，而且信號(hào)輻射也比較好。但是其不足之處則體現(xiàn)在寬帶的速率低，信號(hào)容易被干擾。新擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)采用新的技術(shù)來(lái)提升參數(shù)的傳輸速率。因?yàn)閭鬏數(shù)乃俾史浅８?，均衡與調(diào)制也非常的復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)有一定的難度。為了解決這個(gè)問(wèn)題又引入了新的調(diào)制技術(shù)，從而將標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步的拓展。傳輸速率也進(jìn)一步提升。新的標(biāo)準(zhǔn)將之前的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合到一起。具有二者的優(yōu)點(diǎn)，是以一種混合的標(biāo)準(zhǔn)而存在的。新的標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)速率高，信號(hào)的質(zhì)量好，具有較強(qiáng)的抗阻隔性。但其不足之處是成本比較高，而且某一頻段的信號(hào)可能會(huì)受到電器設(shè)備的影響。

802.11g與802.11a的傳輸速率都非常高，但是其數(shù)據(jù)寬帶由于非重疊信道不同而不同。前者支持的非重疊信道有12條，而后者支持的只有3條。如果接入的客戶端數(shù)量較少，那么二者在傳輸速率上幾乎沒(méi)有任何差別。但是一旦接入的客戶端的數(shù)量出現(xiàn)了變化，那么數(shù)據(jù)傳輸速度也會(huì)發(fā)生變化。前者會(huì)越來(lái)越慢。

2 WiMAX技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)是無(wú)線局域網(wǎng)接入技術(shù)，針對(duì)的是毫米與微波段提出的一種新的接口標(biāo)準(zhǔn)。能夠在不同環(huán)境下保持傳輸性能最優(yōu)，包括了非視距，近視距，視距。該項(xiàng)技術(shù)是建立在無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上的數(shù)字通信技術(shù)，其支持點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)或者是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)?？梢詾楣潭ㄕ咎峁拵Ы尤霕I(yè)務(wù)，也可以為移動(dòng)站提供一定的無(wú)線接入。該項(xiàng)技術(shù)可以減少傳統(tǒng)技術(shù)的干擾問(wèn)題。為解決寬帶接入最后一公里問(wèn)題，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的范圍十分廣泛，并且與LMDS有非常多的相似之處，但是其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在可以利用非許可頻段，并且成本非常的低。

WiMAX作為寬帶移動(dòng)性實(shí)現(xiàn)的無(wú)障礙途徑，同時(shí)也是4G技術(shù)的基礎(chǔ)，具有高度的自由移動(dòng)性。與其他的有線或者是無(wú)線接入技術(shù)相比，其特點(diǎn)體現(xiàn)在傳輸?shù)乃俾矢?，并且覆蓋的范圍大，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。自身的這些優(yōu)勢(shì)促使其在設(shè)備的操作性與成本控制，規(guī)模經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)方面更容易實(shí)現(xiàn)。該項(xiàng)技術(shù)是開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)模式，具備核心技術(shù)，基于IP無(wú)線寬帶，對(duì)于不確定網(wǎng)也能夠支持。比如專(zhuān)門(mén)針對(duì)移動(dòng)用戶的802.16e，而將其應(yīng)用于城市軌道交通中，其技術(shù)特點(diǎn)也比較復(fù)雜。

3 超移動(dòng)寬帶技術(shù)

超移動(dòng)寬帶技術(shù)作為CDMA2000的升級(jí)，在頻段與波段，帶寬選擇方面其范圍更大，網(wǎng)絡(luò)也更加的靈活。UMB系統(tǒng)是以正交頻分復(fù)用接入技術(shù)作為基礎(chǔ)，具體針對(duì)的是優(yōu)化的無(wú)線寬帶系統(tǒng)以及無(wú)線寬帶環(huán)境。系統(tǒng)傳輸?shù)乃俾矢??；靖采w的范圍更大，而語(yǔ)音通話的質(zhì)量更高，與WiMAX技術(shù)相比具有一定的優(yōu)勢(shì)。

該項(xiàng)技術(shù)繼承了DO系統(tǒng)自適應(yīng)編碼調(diào)制，物理層混合重傳，業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量控制機(jī)制，結(jié)合到低密度奇偶校驗(yàn)碼技術(shù)，以及其他的一些先進(jìn)技術(shù)。并基于多路輸入與輸出，空分復(fù)用接入，波束縛性等多天線技術(shù)，系統(tǒng)傳輸?shù)男蚀蠓忍嵘?/p>

4 移動(dòng)通信技術(shù)

移動(dòng)通信系統(tǒng)以WCDMA技術(shù)作底層標(biāo)準(zhǔn)。支持較高的傳輸速率，強(qiáng)調(diào)結(jié)合3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并且是GSM標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)。但是在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，其傳輸?shù)乃俣冗h(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到理論的傳輸速度。但是即使如此，其傳輸?shù)乃俣纫惨呀?jīng)高于傳統(tǒng)技術(shù)下數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?。技術(shù)通過(guò)不斷的升級(jí)，在今后發(fā)展過(guò)程中，其傳輸?shù)乃俾蔬€將會(huì)有更大幅度的提升。

UMTS結(jié)合WCDMA的接口，GSM系統(tǒng)的核心部分，主要是MAP，該協(xié)議主要作用是提供到用戶或者是從用戶的呼叫路由功能。GSM語(yǔ)音編碼算法，比如全速率EFR與多速率AMR。WCDMA只是一個(gè)接口。UMTS技術(shù)所強(qiáng)調(diào)的是GSM標(biāo)準(zhǔn)后續(xù)，是為了GSM與3G之間平滑過(guò)度而提出的。無(wú)論是公眾服務(wù)或者是運(yùn)營(yíng)商發(fā)展都可以滿足寬帶發(fā)展的要求。并且體現(xiàn)了一定的經(jīng)濟(jì)性與現(xiàn)實(shí)性。而對(duì)于城市軌道交通而言，其局限性也主要是體現(xiàn)在寬帶方面，因此其專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展的前景也不是特別樂(lè)觀。

5 3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)

3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)也可以將其簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)TE。該項(xiàng)目的主要目標(biāo)包括了在一定的寬帶頻譜下能夠提供更高的上下行峰值速率，對(duì)于小區(qū)邊緣用戶的性能改善有著巨大的作用。小區(qū)的容量得以提升，系統(tǒng)延遲也能夠有效地延遲。在用戶平面內(nèi)部單向傳輸?shù)臅r(shí)間延遲可以將其控制在5ms之內(nèi)。而將控制狀態(tài)從睡眠到激活的時(shí)間能夠控制在50ms之內(nèi)，駐留狀態(tài)與激活狀態(tài)二者間的遷移時(shí)間能夠控制在100ms之內(nèi)。其覆蓋的范圍半徑能夠達(dá)到100 km。對(duì)于移動(dòng)用戶而言，即使用戶的移動(dòng)速率在350km/h，也能夠?yàn)橛脩籼峁┯行У慕尤敕?wù)。支持非成對(duì)或者是成對(duì)頻譜，并可以對(duì)寬帶進(jìn)行靈活的配置。

作為對(duì)3G技術(shù)的演進(jìn)，增加并對(duì)3G空中接入技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，在網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)方面，采用的是OFDM、MIMO。小區(qū)邊緣用戶的性能能夠有效地被改善，技術(shù)對(duì)此分析如圖1。在降低系統(tǒng)延遲與改善小區(qū)容量方面有明顯的提升。在整體架構(gòu)上，LTE系統(tǒng)將基于分組交換，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)確保服務(wù)的質(zhì)量，如實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。LTE研究的內(nèi)容包括了減少等待時(shí)間，提升用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，增大系統(tǒng)的容量與覆蓋范圍，對(duì)運(yùn)營(yíng)成本進(jìn)行合理控制等。由于更高的傳輸速率，以及可能會(huì)用到的頻譜，需要傳輸寬帶提供一定的支持。

6 結(jié)語(yǔ)

寬帶接入技術(shù)從整體可以將其分為兩個(gè)類(lèi)別。一是以IEEE802標(biāo)準(zhǔn)為主的寬帶接入系統(tǒng)，包括了無(wú)線局域網(wǎng)與寬帶移動(dòng)接入技術(shù)。該類(lèi)技術(shù)主要是提供大覆蓋范圍，低移動(dòng)性，高傳輸速率覆蓋。另一類(lèi)技術(shù)則是以相關(guān)演進(jìn)技術(shù)為主。3G技術(shù)最初的設(shè)計(jì)主要針對(duì)的就是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與語(yǔ)音通信。對(duì)于后者而言，其核心網(wǎng)絡(luò)利用的是電路交換方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于其基礎(chǔ)是針對(duì)公眾移動(dòng)通信，由此專(zhuān)網(wǎng)的應(yīng)用有一定的局限性。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，尤其是移動(dòng)通信技術(shù)，在城市軌道交通寬帶通信技術(shù)選擇方面（如圖2），未來(lái)可選擇的范圍將會(huì)更加的廣泛，在通信方面，其性能將會(huì)更加的優(yōu)異，交通安全保障也將更加可靠。

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