城市轨道交通车地无线通信的应用

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一、城市轨道交通车地无线通信的应用要求

以地铁的无线通信需求为依据，可具体分为数据、语音、服务、控制、安全等类的信息。城市轨道交通车地无线通信的应用要求可概括为如下几点：

（1）要求拥有大带宽的传输能力，可顺利完成各种语音以及视频业务，更好地适应地铁系统的带宽需求，划分各种等级的业务，体现出信息传输的选择性，即是主次分明。

（2）拥有高速移动性，目前我国的地铁时速大约为80km/h，要求车地无线通信可满足在此时速之下的稳定传输需求，同时要求其具备足够的发展余地，可满足日后地铁时速高达120km/h的传输需求。具备一定的先进性，保证其核心技术在未来的30年之间不会被完全淘汰，系统标准化鲜明，满足相关的国家标准，适应产业链的发展需求。

（3）具有高度的可实施性，适应高架、隧道、轨道交通地下等特殊场合的实施需求，预留后期工程系统扩容的余地。

二、城市轨道交通车地无线通信应用的系统方案

1总体方案

该系统采用的是TD-LTE系设备，以4级架构的形式进行设置，分别是中心级、车站级、区间级、车辆级。其中，中心级担任TD-LTE核心网设备角色，车站级是BBU设备，区间级是RRU设备，车辆级则是TAU设备。在区间覆盖方面，该系统采用的是合路方式，即是区间覆盖结合民用通信区间漏泄电缆，有助于扩大TD-LTE车地无线信号在隧道区间内的覆盖率。

2控制中心方案

在控制中心设置一套网管设备以及TD-LTE核心网，以乘客信息系统核心交换机连接，依靠专属的通信传输系统所提供的以太网（ethernet）通道实现与各个车站的BBU相互连接。同时连接控制中心FAS、控制中心PIS的心互联接口，车辆内的全部FAS信息与检测信息均通过TD-LTE车地无线通信系统传输到控制中心核心网之上，随后再通过PIS实现转发，传输至车辆维修中心以及控制中心FAS。

3车站与隧道方案

车站乘客信息系统跟数据交换机相互连接，同时在车站内设置一套BBU设备，以光纤为连接载体，实现与区间RRU的相互连接。RRU的主要作用是接收车辆TAU信息，随后再经过车站BBU乘客信息系统以及专用通信传输系统，将所接收的车辆TAU信息传输到控制中心之上。将合路器设备设置在隧道之内，整合TD-LTE车地无线信号与各个电信运营商的无线信号，随后馈入区间民用漏泄电缆之内，实现无线信号传输，以期覆盖整个区间。

4车载与车辆段方案

将两套TAU设备分别安装在列车的两端司机室，并且在车顶的位置加装一套TAU天线设备，连接车辆控制总线、车载乘客信息系统、车载视频等。在此基础下，车辆的全部信息，包括检测信息、视频画面等均可实现上传至控制终端，同时接收PIS的多媒体播放信息。针对全部的车辆段均设置天馈系统、BBU、RRU，以期将整个地面场区进行覆盖，包括运用检修库、出入段线等。

三、城市轨道交通车地无线通信的应用测试

（1）RRC建立成功率。进行信号业务网络服务质量的测试，包括TAU与RRC的连接成功率，经测试，RRC建立成功率为100%。

（2）ERAB建立成功率。对ERAB与TAU的建立成功率进行测试，经测试，ERAB建立成功率为100%。

（3）切换成功率测试。计算总切换的次数与成功的次数比值，＞97%视为正常，经测试，在列车运动的状态下，切换成功率达到98%以上。

（4）单用户上行吞吐率测试。经测试，单用户上行吞吐率最小为6.5Mbit/s，最大为8.2Mbit/s，平均为7.4Mbit/s。

（5）单用户下行吞吐率测试。经测试，单用户行吞吐率最小为6.1Mbit/s，最大为13Mbit/s，平均为8.5Mbit/s。

（6）切换时延测试。所谓的切换时延，即是在进行切换操作的过程当中，移动台切换至通信链路的所需时间，控制面的合理切换时延为50ms，而用户面则是控制面的两倍左右。

四、结语

综上所述，TD-LTE技术在城市轨道交通专网当中具有高度的应用价值，克服了地铁的电磁环境，实现了大带宽传输以及高速移动的重要目的，完成了多业务承载，有助于搭建可靠的地铁车地无线通信传输平台。当前，TD-LTE技术已经突破了支持集群调度通信系统的技术难关，因此，TETRA被TD-LTE技术所取代是大势所趋，有助于打破地铁内部各个系统之间所存在的连接障碍，促进资源整合，以期全面提高我国城市轨道交通车地无线通信的应用水平。

作者：杨粹 单位：中铁电气化局集团有限公司城铁公司西南分公司