淺談城市軌道交通車地無線通信系統(tǒng)中LTE技術(shù)的應(yīng)用

張曉峰

（長春市軌道交通集團有限公司，長春130000）

1 引言

作為現(xiàn)階段的全新移動通信技術(shù)來講，LTE技術(shù)著眼于無線接入框架的重新構(gòu)建，確保無線通信網(wǎng)絡(luò)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(shù)手段時，關(guān)鍵在于結(jié)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(shù)的基本特征

對于長期演進技術(shù)可以縮寫為LTE，該技術(shù)結(jié)合了多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)以及正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，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(shù)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(luò)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(lǐng)域目前應(yīng)當著眼于構(gòu)建演進性能良好的無線接入模式，結(jié)合多輸入多輸出、正交頻分復(fù)用以及自適應(yīng)調(diào)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(luò)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(luò)可以保證可靠與平穩(wěn)的網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(luò)通信框架對于鑒權(quán)技術(shù)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(luò)框架下，非法用戶不再能夠隨意侵入無線通信網(wǎng)絡(luò)。從網(wǎng)絡(luò)可靠性的角度講，運用LTE技術(shù)至少應(yīng)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(dǎo)致的無線通信誤差可以做到切實予以避免。

其次是適應(yīng)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(yīng)對多變并且復(fù)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(luò)適應(yīng)性，那么目前關(guān)于引進LTE的無線通信手段就是要做到適應(yīng)多樣的軌道運營狀況，確保車輛運營環(huán)境與車輛設(shè)備之間具有良好的匹配程度。

最后是構(gòu)建實時性的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。車地無線通信網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(gòu)建流暢與清晰的視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)，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(shù)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(shù)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(lǐng)域而言，無線通信系統(tǒng)本身具備明顯的系統(tǒng)復(fù)雜性，進而體現(xiàn)了較大的網(wǎng)絡(luò)傳輸控制難度。為了實現(xiàn)最大化的網(wǎng)絡(luò)通信傳輸效益，那么現(xiàn)階段對于LTE技術(shù)主要應(yīng)當體現(xiàn)如下的技術(shù)運用要點。

4.1 選擇合適的無線通信布置方案

技術(shù)人員對于車地無線通信系統(tǒng)如果選擇了LTE技術(shù)作為重要的技術(shù)支撐，那么關(guān)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(luò)通信冗余，以便于承載綜合性的網(wǎng)絡(luò)傳輸信息。在獨立的網(wǎng)絡(luò)運營方式下，對于各類不同的網(wǎng)絡(luò)通信信息都能做到獨立予以傳輸，通信網(wǎng)絡(luò)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(wù)的目的，那么對于路由設(shè)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(luò)，運用以上的網(wǎng)絡(luò)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(wù)平臺

共用多個軌道通信業(yè)務(wù)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(yīng)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(shù)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(shè)備的支撐，因此，體現(xiàn)了較好的組網(wǎng)靈活特征。從網(wǎng)絡(luò)移動性的角度來講，來自3GPP技術(shù)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(luò)的目標，對于良好的網(wǎng)絡(luò)通信移動性予以有效的保證。通過引進LTE技術(shù)，軌道運營系統(tǒng)應(yīng)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(shù)及其應(yīng)用前景

未來在發(fā)展車地無線通信的技術(shù)手段時，主要應(yīng)當著眼于綜合承載系統(tǒng)的構(gòu)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(jié)合的無線通信主要應(yīng)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(jié)合，并且對于LTE 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當選擇非冗余的單一網(wǎng)絡(luò)方式。

為了保證安全的軌道運營狀態(tài)，那么對于構(gòu)建LTE的網(wǎng)絡(luò)通信框架至少需要引進專用頻率技術(shù)、多級算法與其他相關(guān)技術(shù)，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(luò)移動性。運用LTE的通信技術(shù)手段還能達到更寬的上下行網(wǎng)絡(luò)帶寬，進而體現(xiàn)了清晰度較高的網(wǎng)絡(luò)視頻特征，通過靈活運用多種無線通信手段相結(jié)合的方式來達到良好的車地通信效果。

6 結(jié)語

經(jīng)過分析可見，LTE技術(shù)相比于城市軌道通信領(lǐng)域的原有技術(shù)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(shù)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(luò)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(luò)可達350km/h的最高移動速度。在此前提下，目前關(guān)于構(gòu)建車地無線通信系統(tǒng)有必要引進LTE的全新技術(shù)手段，從而保證體現(xiàn)最佳的無線網(wǎng)絡(luò)通信效果。