關(guān)于地鐵乘客信息系統(tǒng)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)募夹g(shù)選擇

楊少勇 張 暉

（1．無錫地鐵集團(tuán)有限公司建設(shè)分公司，江蘇 無錫 214000；2．無錫地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司，江蘇 無錫 214000）

1 城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)

現(xiàn)在，乘客對(duì)列車內(nèi)部信息的獲取實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性要求越來越高，且列車一些信息也要及時(shí)上傳到地面，為提高列車內(nèi)部信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，通常采用無線傳輸進(jìn)行信息的傳輸，將地面的信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)搅熊噧?nèi)部和將列車信息上傳到地面。目前在城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膽?yīng)用中，存在著多種技術(shù)制式的應(yīng)用，它們各有利弊，對(duì)城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸起了積極的推進(jìn)作用。

2 城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)選擇的現(xiàn)狀

城市軌道交通是城市交通的重要出行方式之一，具有準(zhǔn)時(shí)快捷、舒適和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)軌道交通及乘客出行起到了重要作用。作為城市軌道交通通信系統(tǒng)的重要系統(tǒng)之一的乘客信息系統(tǒng)，為城市軌道交通提供實(shí)時(shí)信息及車廂內(nèi)部信息上傳起著重要的作用，進(jìn)而滿足城市軌道交通服務(wù)質(zhì)量的需要。在城市軌道交通的發(fā)展過程中，城市軌道交通列車車廂內(nèi)部信息需要實(shí)時(shí)雙向傳輸，地面直播視頻傳輸?shù)搅熊囓噹⒌孛嫒藛T對(duì)車廂內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，這就需要借助車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸，保證地面信息能夠及時(shí)傳輸?shù)搅熊囓噹麅?nèi)部、車廂內(nèi)部信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控人員。

就我國(guó)近年來城市軌道交通車地?zé)o線傳輸系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展而言，取得了很大進(jìn)步和發(fā)展，主要是對(duì)車地?zé)o線傳輸新技術(shù)進(jìn)行了有效的應(yīng)用，提高了服務(wù)質(zhì)量。然而，由于各個(gè)方面的限制，我國(guó)地鐵乘客信息系統(tǒng)難以滿足公眾的需求，車地?zé)o線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)質(zhì)量普遍不高，不符合信息時(shí)代的要求，這就需要改進(jìn)技術(shù)，不斷進(jìn)行技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，滿足日益提升的需求。

3 城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)募夹g(shù)分析

在城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)使用中，主要的技術(shù)有以下幾種，它們各有利弊，但對(duì)城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸工作起到了很大的作用。

3.1 無線局域網(wǎng)傳輸技術(shù)

基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)在局域網(wǎng)中可以使用不用授權(quán)頻段中的2.4 GHz或5 GHz頻率進(jìn)行無線連接。在城市軌道交通區(qū)間設(shè)置的無線接入點(diǎn)（AP），通過光纖收發(fā)器、光纜等連接至車站乘客信息系統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)。中心無線控制器接入中心的乘客信息系統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)，最后通過有線網(wǎng)絡(luò)與車站乘客信息系統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)相連，管理和控制全線無線網(wǎng)絡(luò)。該項(xiàng)技術(shù)使用比較普遍，國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸都采用此技術(shù)。無線局域網(wǎng)傳輸技術(shù)主要用于接入終端，在低速或者靜止?fàn)顟B(tài)下使用，而城市軌道交通列車是在高速下行駛，而且行駛過程中還涉及無線接入點(diǎn)快速切換，城市軌道交通區(qū)間存在遮擋將會(huì)對(duì)無線信號(hào)造成一定影響，如果城市軌道交通部分區(qū)段有高架區(qū)間，周邊民用熱點(diǎn)也會(huì)不可避免地造成干擾，最終導(dǎo)致無線傳輸過程中丟失大量數(shù)據(jù)包。為了保證城市軌道交通車廂內(nèi)部直播視頻質(zhì)量的清晰度，出現(xiàn)了一種直播視頻軟件補(bǔ)包技術(shù)，列車對(duì)收到視頻流數(shù)據(jù)先進(jìn)行緩存，再和中心比對(duì)數(shù)據(jù)包，如果丟失，中心將在緩存數(shù)據(jù)播出以前重新下發(fā)丟失的數(shù)據(jù)包，這樣在一定程度上彌補(bǔ)了無線局域網(wǎng)傳輸技術(shù)在不同無線接入點(diǎn)高速切換過程中造成的直播視頻數(shù)據(jù)丟包率高的問題，但補(bǔ)包技術(shù)不能完全解決數(shù)據(jù)包丟失問題，且數(shù)據(jù)傳輸存在很大延時(shí)。

3.2 3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)（LTE）

長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)（LTE）是由3GPP（第三代合作伙伴計(jì)劃）組織制定的通用移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期演進(jìn)，系統(tǒng)引入了正交頻分復(fù)用和多輸入多輸出等關(guān)鍵傳輸技術(shù)，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率。LTE系統(tǒng)同時(shí)定義了頻分雙工和時(shí)分雙工兩種方式。LTE在地鐵沿線軌道區(qū)間部署分布式基站射頻單元。分布式基站射頻單元通過光纖鏈路遠(yuǎn)程與基帶處理單元連接，一個(gè)基帶處理單元可以管理和連接多個(gè)分布式基站射頻單元，分布式基站射頻單元接入漏纜對(duì)區(qū)間進(jìn)行覆蓋。LTE系統(tǒng)具有高帶寬、高移動(dòng)性、長(zhǎng)區(qū)間覆蓋、高擴(kuò)展性等特點(diǎn)，運(yùn)行在電信運(yùn)營(yíng)級(jí)的架構(gòu)及設(shè)備，可解決既有無線系統(tǒng)存在的不穩(wěn)定、移動(dòng)性差等問題，且可以提供一套滿足城市軌道交通運(yùn)營(yíng)需求的高帶寬、無縫漫游的車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。目前主流的城市軌道交通乘客信息車地?zé)o線通信，存在切換頻繁、移動(dòng)性弱、移動(dòng)場(chǎng)景帶寬低、干擾源多等問題，而LTE車地?zé)o線通信方案采用專用頻段及抗頻偏的專用優(yōu)化算法，具有抗干擾能力更強(qiáng)、高速移動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。LTE技術(shù)主要用于電信運(yùn)營(yíng)商，在地鐵使用中案例較少，成本相對(duì)較高，目前在軌道交通車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸上有應(yīng)用業(yè)績(jī)的企業(yè)只有一家。

3.3 烽火車地?zé)o線通信系統(tǒng)（Wireless Fiber）

烽火第一代車地?zé)o線通信系統(tǒng)（RealView）是在數(shù)字視頻廣播（DVB-T）技術(shù)的基礎(chǔ)上根據(jù)軌道交通特點(diǎn)和需求定制開發(fā)的以太網(wǎng)無線寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)，由于此技術(shù)投資成本較高，在20 MHz的頻寬下，帶寬相對(duì)較低，為了提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，烽火在2012年開發(fā)出新一代車地?zé)o線通信系統(tǒng)—Wireless Fiber，支持2～6 GHz頻段，可在專有頻段或者公有頻段工作，在20 MHz頻譜帶寬下能夠提供50 Mbit/s的峰值速率。烽火車地?zé)o線寬帶通信系統(tǒng)在區(qū)間部署微型基站，基站通過有線傳輸系統(tǒng)與控制中心車地?zé)o線設(shè)備連接，地鐵沿線軌道區(qū)間則采用定向天線進(jìn)行覆蓋，通過車載移動(dòng)終端向車輛發(fā)送中心傳來的視頻信息、接收車輛視頻監(jiān)控等信息，具有抗干擾能力強(qiáng)、覆蓋距離較遠(yuǎn)、高速移動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，在地鐵實(shí)際應(yīng)用中效果較好，但此系統(tǒng)僅此一家，后期維護(hù)成本較高，也存在一定的局限性。

3.4 EUHT超高速無線通信系統(tǒng)（Enhanced Ultra High Throughput）

EUHT(Enhanced Ultra High Throughput)是結(jié)合移動(dòng)通信系統(tǒng)高可靠、低時(shí)延、高移動(dòng)性能等需求設(shè)計(jì)的超高速無線通信系統(tǒng)，適用于高鐵、地鐵的車地?zé)o線通信。車站交換機(jī)實(shí)現(xiàn)所在區(qū)域的無線系統(tǒng)的接入，構(gòu)成EUHT有線網(wǎng)絡(luò)，將相關(guān)信息傳回EUHT中心。軌旁設(shè)備由沿線400～500 m間距覆蓋的EBU基站及其天線組成，每個(gè)基站采取就近原則通過兩芯光纖傳到車站交換機(jī)，車載設(shè)備EAU（EUHT接入單元）進(jìn)行無線信號(hào)的收發(fā)控制與地面EBU無線通信。車載服務(wù)單元與車載PIS通過以太網(wǎng)連接。

4 結(jié)語

總之，車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪x擇既要考慮列車高速運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性，又要考慮各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和局限性，爭(zhēng)取最大限度地降低建設(shè)和維護(hù)成本，提高乘客信息系統(tǒng)服務(wù)的質(zhì)量和水平。隨著各項(xiàng)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，人們對(duì)城市軌道交通的服務(wù)水平的要求也越來越高，這就需要對(duì)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和升級(jí)，為乘客信息系統(tǒng)車地之間數(shù)據(jù)傳輸提供有力的技術(shù)保障，LTE具有抗干擾能力更強(qiáng)、高速移動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，在未來地鐵乘客信息系統(tǒng)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)中具有廣闊的應(yīng)用前景。