淺談城市軌道交通車地無線通信系統(tǒng)中LTE技術的應用

【摘?要】目前，LTE技術已經(jīng)能被運用于城市軌道交通領域，進而體現(xiàn)了LTE技術特有的實時性、安全性與抗干擾性，確保軌道車輛能夠維持平穩(wěn)的運行。作為全新的無線接入技術手段，LTE技術對于實時性的軌道交通信號可以進行精確的收集，并且具備優(yōu)良的無線抗干擾特性。因此，對于車地無線通信的重要軌道交通系統(tǒng)而言，技術人員需要明確LTE技術的基本特性，結合城市軌道交通現(xiàn)階段的通信需求來布置相應的無線通信系統(tǒng)。

【Abstract】At?present，?LTE?technology?has?been?applied?in?the?field?of?urban?rail?transit，?which?further?reflects?the?real?time，?safety?and?anti-interference?characteristic?of?LTE?technology?to?ensure?the?stable?operation?of?rail?vehicles.?As?a?new?wireless?access?technology，?LTE?technology?can?accurately?collect?real-time?rail?transit?signals?and?has?excellent?wireless?anti-interference?characteristics.?Therefore，?for?the?important?rail?transit?system?of?vehicles?wireless?communication，?technicians?need?to?clarify?the?basic?characteristics?of?LTE?technology?and?arrange?the?corresponding?wireless?communication?system?based?on?the?communication?requirements?of?urban?rail?transit?at?the?current?stage.

【關鍵詞】城市軌道交通;車地無線通信系統(tǒng);LTE技術;應用要點

【Keywords】urban?rail?transit;?vehicle?wireless?communication?system;?LTE?technology;?application?point

【中圖分類號】U285.2???????????????????????????????????????????【文獻標志碼】A????????????????????????????????【文章編號】1673-1069（2019）11-0192-02

【作者簡介】張曉峰（1984-），男，吉林長春人，工程師，從事軌道交通通信系統(tǒng)運營維護管理研究。

1?引言

作為現(xiàn)階段的全新移動通信技術來講，LTE技術著眼于無線接入框架的重新構建，確保無線通信網(wǎng)絡整體可以達到最佳的系統(tǒng)演進性以及低時延的特性。對于城市軌道交通而言，運用車地無線通信系統(tǒng)能夠保證實時性的車輛信號傳輸，因此，具有維持軌道車輛安全運行的重要意義[1]。具體在運用LTE的無線通信技術手段時，關鍵在于結合當前的軌道交通行車狀況予以正確判斷，并且需要保證精確的軌道車輛信號傳輸，以便于地面系統(tǒng)隨時接收當前的軌道車輛狀況信息。

2?LTE技術的基本特征

對于長期演進技術可以縮寫為LTE，該技術結合了多輸入多輸出（MIMO）技術以及正交頻分復用（OFDM）技術，在此前提下體現(xiàn)為更快的信息傳輸速率與更高的頻譜效率[2]。同

時，LTE技術可以實現(xiàn)靈活的頻譜分配，對于新增的無線通信頻段能夠予以有效的支持，從而實現(xiàn)了明顯提升系統(tǒng)覆蓋規(guī)模與無線通信容量的目標。

具體對于車地無線通信的軌道交通網(wǎng)絡來講，運用以上的無線通信方式能夠保證最低的系統(tǒng)通信時延，并且還能用于實現(xiàn)更廣的通信媒體覆蓋范圍與更快的無線傳輸速率。對于車地無線通信的重要通信領域目前應當著眼于構建演進性能良好的無線接入模式，結合多輸入多輸出、正交頻分復用以及自適應調制編碼等各種不同的無線通信手段，最終確保達到明顯優(yōu)化網(wǎng)絡通信整體性能的宗旨與目標[3]。在無線通信方式作為支撐的前提下，車地無線通信網(wǎng)絡可以保證可靠與平穩(wěn)的網(wǎng)絡信號傳輸，同時具備了更好的系統(tǒng)抗干擾特性。

3?車地無線通信系統(tǒng)的總體設計思路

首先是保證安全的軌道通信數(shù)據(jù)傳輸。LTE的全新網(wǎng)絡通信框架對于鑒權技術能夠予以有效地利用，進而體現(xiàn)了最大化的信息傳輸效率，并且達到了保障軌道通信安全的目標。在LTE的網(wǎng)絡框架下，非法用戶不再能夠隨意侵入無線通信網(wǎng)絡。從網(wǎng)絡可靠性的角度講，運用LTE技術至少應當保證同時投入兩個不同的工作節(jié)點，確保達到雙節(jié)點的良好運行效果，對于節(jié)點故障導致的無線通信誤差可以做到切實予以避免。

其次是適應多樣的城市軌道運營環(huán)境。城市軌道運營如果要始終維持平穩(wěn)性與安全性，則需要應對多變并且復雜的軌道運營環(huán)境。對于車地通信系統(tǒng)為了保證其達到較好的網(wǎng)絡適應性，那么目前關于引進LTE的無線通信手段就是要做到適應多樣的軌道運營狀況，確保車輛運營環(huán)境與車輛設備之間具有良好的匹配程度。

最后是構建實時性的信息傳輸網(wǎng)絡。車地無線通信網(wǎng)絡必須具備良好的實時性特征，如此才能體現(xiàn)實時性的無線信息傳輸效果，以便于技術人員做到隨時控制當前的軌道運營狀況。具體在傳輸無線視頻時，基本思路在于構建流暢與清晰的視頻傳輸網(wǎng)絡，對于潛在的通信節(jié)點故障風險予以徹底的消除。

圖1???LTE車地通信系統(tǒng)

4?LTE技術運用于城市軌道交通車地無線通信系統(tǒng)的具體要點

城市軌道通信的基本需求以及LTE技術之間必須達到較好的匹配性，如此才能體現(xiàn)最大程度的無線通信運營效益，對于安全的軌道通信運營予以有效保障。對于軌道交通的特殊領域而言，無線通信系統(tǒng)本身具備明顯的系統(tǒng)復雜性，進而體現(xiàn)了較大的網(wǎng)絡傳輸控制難度。為了實現(xiàn)最大化的網(wǎng)絡通信傳輸效益，那么現(xiàn)階段對于LTE技術主要應當體現(xiàn)如下的技術運用要點。

4.1?選擇合適的無線通信布置方案

技術人員對于車地無線通信系統(tǒng)如果選擇了LTE技術作為重要的技術支撐，那么關鍵前提就在于選擇靈活的通信系統(tǒng)布置模式。具體在區(qū)分各類不同的無線通信傳輸方案時，首先需要區(qū)分差異性的無線傳輸內(nèi)容。

相比而言，如果選擇了完全獨立的雙網(wǎng)運行方式，那么首先需要保留必要的網(wǎng)絡通信冗余，以便于承載綜合性的網(wǎng)絡傳輸信息。在獨立的網(wǎng)絡運營方式下，對于各類不同的網(wǎng)絡通信信息都能做到獨立予以傳輸，通信網(wǎng)絡之間不會產(chǎn)生顯著的相互影響。為了達到隔離各類不同傳輸業(yè)務的目的，那么對于路由設置也要確保獨立性。因此可見，運用雙網(wǎng)冗余的模式可以達到靈活的帶寬分配效果，并且還能夠保留備份網(wǎng)絡，運用以上的網(wǎng)絡通信方式來體現(xiàn)最大化的軌道交通運營效益。

4.2?共用多個軌道交通的通信業(yè)務平臺

共用多個軌道通信業(yè)務平臺的做法符合了現(xiàn)階段的城市軌道運營基本需求，從而達到良好的車地通信效果。即便是處于小區(qū)邊緣的特殊通信節(jié)點，應當也可以接收實時性的軌道運營信號。并且從系統(tǒng)時延的角度來講，通過搭建共用的軌道通信平臺可以縮小至5ms以內(nèi)的傳輸信息延時。

4.3?保障軌道運營的平穩(wěn)與安全

LTE技術目前已經(jīng)可以支持標準化的多種接口協(xié)議，運用混合組網(wǎng)的方式來實現(xiàn)對于各類不同傳輸設備的支撐，因此，體現(xiàn)了較好的組網(wǎng)靈活特征。從網(wǎng)絡移動性的角度來講，來自3GPP技術的LTE無線通信方式可以實現(xiàn)同時接入多個高速運營網(wǎng)絡的目標，對于良好的網(wǎng)絡通信移動性予以有效的保證。通過引進LTE技術，軌道運營系統(tǒng)應當可以保證平穩(wěn)性與安全性。

5?綜合承載的車地無線通信技術及其應用前景

未來在發(fā)展車地無線通信的技術手段時，主要應當著眼于綜合承載系統(tǒng)的構建，確保無線通信系統(tǒng)能夠達到綜合承載PIS、CCTV、專用無線以及CBTC的效果。在此前提下，對于CCTV與PIS信息傳輸相結合的無線通信主要應當致力于PIS信息的下行承載以及CCTV信息的上行承載運行方式相結合，并且對于LTE網(wǎng)絡應當選擇非冗余的單一網(wǎng)絡方式。

為了保證安全的軌道運營狀態(tài)，那么對于構建LTE的網(wǎng)絡通信框架至少需要引進專用頻率技術、多級算法與其他相關技術，在此前提下保證了更廣的通信距離覆蓋以及更強的網(wǎng)絡移動性。運用LTE的通信技術手段還能達到更寬的上下行網(wǎng)絡帶寬，進而體現(xiàn)了清晰度較高的網(wǎng)絡視頻特征，通過靈活運用多種無線通信手段相結合的方式來達到良好的車地通信效果。

6?結語

經(jīng)過分析可見，LTE技術相比于城市軌道通信領域的原有技術方式而言，其本身具備更好的系統(tǒng)可維護性、抗干擾性、移動性以及靈活的組網(wǎng)特征。目前對于LTE技術如果能正確運用于現(xiàn)有的軌道交通體系，則可以通過配置專用性的網(wǎng)絡通信頻段方式來實現(xiàn)針對外界通信干擾的切實避免。同時，用戶對于多樣的組網(wǎng)方式能夠進行充分的篩選，并且LTE的軌道通信網(wǎng)絡可達350km/h的最高移動速度。在此前提下，目前關于構建車地無線通信系統(tǒng)有必要引進LTE的全新技術手段，從而保證體現(xiàn)最佳的無線網(wǎng)絡通信效果。

【參考文獻】

【1】許紅珍.無線通信技術在軌道交通通信與信號業(yè)務中的應用[J].中國新通信，2019，21（15）：1-2.

【2】葉川.LTE技術在城市軌道交通CBTC系統(tǒng)中的應用[J].信息與電腦（理論版），2017（07）：175-177.

【3】趙彥芳.LTE技術在城市軌道交通車地無線通信系統(tǒng)中的應用探索[J].天津建設科技，2016，26（02）：78-80.