地铁中无线通讯的实际应用分析

余联华

（成都地铁运营有限公司 四川成都 610081）

地铁中无线通讯的实际应用分析

余联华

（成都地铁运营有限公司 四川成都 610081）

21世纪是信息迅速发展的世纪。伴随着信息技术的无限进步，带动了一系列的通信技术的巨大进步。在地铁无线通信多系统的发展过程中，目前地铁内存在多个无线通信系统，主要包含专用800MHz集群无线通信系统、民用移动通信引入系统、公安350MHz模拟/数字集群无线通信系统，PIS的车地无线网络系统、信号CBTC的车地无线网络系统。本文对地铁车-地无线通信服务系统、典型的无线通信技术以及DVB标准的实际应用进行了分析，希望能起到一定的积极意义。

地铁车-地无线通信服务系统；无线通信技术；DVB标准

自进入21世纪后，信息技术步入了快速发展阶段，信息技术水平的不断提升给通信行业的发展增添了无穷的动力。地铁无线通信系统是基于通信技术为支持的现代交通运输系统重要组成部分，对推动整个地铁系统的安全稳定运行发挥着积极影响。近年来新建地铁工程大多设置了车载电视监视（CCTV）及乘客信息系统（PIS）。近年来由国内技术人员基于DVB标准开发出了一套适应地铁车-地无线通信业务的专用系统，正在国内地铁项目中推广应用。

1 地铁车-地无线通信服务系统及特点

1.1 承载的服务系统

地铁车-地无线网络作为地面有线网络的延伸，其所承载的业务主要包括以下三部分：

（1）车载CCTV系统。车载CCTV有效的监控着列车内部情况，将相关情况以图像的方式进行录像，并通过车地之间的无线网络按照调度员的要求实时传送到OCC，还实现了与车载其他系统的联动。

运作方式：前端摄像机一般采用半球式广角摄像机，在每节车厢两端、列车两端以及司机室各安装1部，形成一个独立的实时图像监控系统。每台摄像机设1台数字编码器，每节车厢内设1台以太网交换机，各节车厢的以太网交换机以环接方式构成1个自愈局域网，每辆车的两端配置车载服务控制器和车载网络录像机各一台，储存图像信息和控制摄像机图像的传输。备份也是必不可少的，由2套视频服务器作为备份。前端摄像机采集的视频信息经编码器转化为数字视频信号上传到车载环网，供司机调看。此外，信号还要经车-地无线通信系统上传至地面网络，供中心管理人员调看。

（2）车载PIS。PIS是Passenger Information System（乘客信息系统）的缩写。是地铁里为乘客提供各类资讯的服务系统。它服务于列车多媒体视频以及LED（发光二极管）字幕的显示。车载PIS系统为乘客和中央控制室提供音频广播平台、视频节目播放平台、应急情况报警、告警平台和紧急呼叫平台。也为中央控制室提供视频监控、监听监视存储和干预系统。

运作方式：多媒体数字信号由地面网络经车-地无线通信系统下发至车载视频服务器，再经车载环网发送至播放控制器，最后由显示器进行播放。传输的信息以视频流、音频流为主。

（3）列车运行状态信息系统。它简称为LAIS，能够实现对列车当前运行速度、位置、编组、操纵状态和正晚点情况的跟踪监视，以及实现机车设备的远程诊断、报警、实时监测。

运作方式：通过与列车运行监控系统的接口，列车通过车-地无线通信系统向中心传递实时列车运行参数及故障报警。

车载CCTV与列车运行状态信息数据流向为从各列车向中心上传。车载PIS数据流向为从地面网络向各列车下发。车载CCTV与列车运行状态信息，一般要求每列车上传cctv图像不低于2路，不超过14路。列车上传的监视图像分辨率必须不低于D1。图像在上传时，采用MEPG-2/MEPG-4/H.264编码方式，其数据传输码率能够根据有效带宽进行自适应处理。数据传输码率在0.5～4Mbit/s范围内可供调整，一般调为2Mbit/s。如果列车下行带宽没有保证在正常范围（一般列车下行带宽在7.8Mbit/s），网络将会难以稳定运行，导致视频会出现马赛克或中断，声音会出现停顿等现象。

1.2 地铁车-地无线通信系统的特点

无线网络在地铁隧道区间呈线状覆盖。车-地无线通信系统要求切换迅速，具有极短的切换时延。车载设备体积尽量小、具有较高的防护等级和较小的散热量、抗干扰能力强。工作人员需要对各系统所使用频率进行统一规划，避免相互干扰。

2 无线通信的技术分类和应用

2.1 无线通信技术的分类

典型的无线通信技术包括数字集群通信技术、地面数字视频广播技术、无线局域网通信技术、3G技术。具体内容如下：

2.1.1 TETRA

TETRA是数字集群通信技术的缩写。它具有快速接入、系统灵活、通信安全、设备可靠的特点。它具有很强大的调度能力，但是成本很高。随着科技的发展，当前TETRA技术已逐渐用在车辆定位、图像传输、数据库查询等新领域。

2.1.2 DVB-T

DVB-T是地面数字视频广播技术的缩写，它发展迅速，且依附于COFDM技术。DVB-T抗干扰能力强、组网灵活、容量大。

2.1.3 无线局域网通信技术wlan

无线局域网应用广泛，且构造简单、成本低、传输速度快、兼容性好、支持移动传输。当前的WLAN技术主要是基于IEEE802.11标准之上，可在射频波段为5.8GHz和2.4GHz进行无线连接。IEEE802.11b的接入速度最高位11Mb/s，一般在家庭或企业办公环境下实施无线局域网，即Wifi。同样是在2.4GHz频段，IEEE802.11g却采用与IEEE802.11a相同的OFDM技术，因此其最高传输速度可达54Mb/s。由于频段相同，可与IEEE802.11b实现完美兼容。

2.1.4 3G技术

3G是第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。不仅有着良好的传输速率，而且可同时传送实时通信、电子邮件等信息和通话等声音。

2.2 无线通信技术在地铁中的实际应用

2.2.1 无线信号的选择

无线信号在选择时，要追求高质量、低成本、高通性和兼容性强的信号。其中Traincom与WLAN是比较符合要求的，其他如3G、DVB-T等技术，传输速度较慢，技术还差些火候，不大符合对无线信号的要求。Traincom是一种较先进的技术，但在系统维护或升级过程中仍然需要专门的技术人员指导工作改善其兼容性差的现状。为了更加完善该技术，可以采用专门的软、硬件，但是又会带来一个缺点——成本较高。WLAN无线信号是目前应用最为广泛的技术，在PIS和信号系统中运用都比较成熟。所以，为保证数工作人员要采用合理的标准并科学分配信道来保证数据传输速度和防止频率干扰。

2.2.2 无线信号的新型引入

传统的无线信号引入方式是在已有的商用通信系统引入TETRA或WLAN等，这种方式虽然可以充分利用已有资源，但是发生频率干扰的概率很高。为了改善这种情况，可以在车厢内安装手机信号接入系统，使用同一个无线信道与PIS系统进行联系。

3 DVB标准的内涵

DVB是Digital video Broadcasting（数字视频广播）的缩写，是1993年由DVB项目维护的一系列国际承认的数字电视公开标准。DVB标准包括DVB广播系统、DVB基带系统的额外信息，互动服务体系，DVB条件访问和接口标准。其中DVB-T（数字地面广播电视）标准为静止和移动用户传输无线宽带数据业务提供了一种强大的手段，但其本身是一个单向系统，无法满足人们对交互式地面数字电视业务的需求。随着互动项目的市场需求，一些电视节目和互动服务本身和密切相关的实现强劲，它需要一个低延迟返回地面数字电视的频道启用交互式服务。因此，DVB组织着手制定出一系列用于交互业务的标准，其中与DVB-T相配套的是DVB-RCT标准——即通过DVB-T信道的回传交互标准。2001年DVB-RCT标准获得DVB委员批准，2002年3月由欧洲电信标准协会（ETSI）采用和出版。DVB-RCT为用户与业务提供者之间提供了一个双向的宽带无线传输通道，从而可以在此基础上开辟新的业务。

在DVB-RCT系统模型中，运营商和用户之间建立了以下两个信道：

（1）广播信道。运营商与用户之间建立的一条单向宽带广播信道，用于传输视频、音频及数据等业务。

（2）交互信道。运营商与用户之间建立的一条用于信息交互的双向信道，由反向交互信道和前向交互信道两部分组成。

整个交互系统由2个单向物理通道实现下行码流和上行码流的传输，其中携带广播内容和前向传输数据的下行码流遵循DVB-T标准，携带反向交互数据的上行码流遵循DVB-RCT标准。

近年来，国内技术人员在重庆及武汉地铁采用DVB标准技术组建车-地无线通信系统，进行试验段测试并取得了良好的结果。套用DVBRCT系统模型，可以将地铁区间内的列车看作是移动的交互终端，而线路中心则是广播服务源和交互服务源。结合实际工程，整个系统由下行链路和上行链路两部分组成。车-地无线通信系统使用下行链路实现PIS节目、控制命令的下传；使用上行链路实现CCTV图像及列车运行状态信息的上传。下行链路主要由地面无线发射网关、光纤直放站和车载无线接收网关等设备构成；上行链路主要由车载无线发射网关、地面无线接收基站等设备构成。

4 结束语

总而言之，信息技术的无限进步，带动了一系列的通信技术的巨大进步。无线通信技术的发展对地铁的安全、稳定运行具有极为重要的意义，因此在实际工作中要对无线通信技术进行科学的选择，并在实际运行过程中不断改进。地铁在高速运行过程中，需要与地面指挥中心进行实时的通信。这样的通讯一方面方便地铁上的驾驶员及时手打地面发过的指令，另一方面也便于地面指挥中心及时了解列车运行的状态。基于DVB标准的车-地无线通在当下地铁中应用也日益增多，比如专用及民用WLAN设备的广泛使用。

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[2]李飞.关于地铁无线通信系统的一些探讨[J].中国新通信，2014（20）.

[3]徐 刚.地铁无线通信系统现状及发展研究[J].通信观察，2013（11）.

U285

A

1004-7344（2016）14-0155-02

2016-4-28

余联华（1984-），男，技师，本科，主要从事地铁通信检修工作。