基于LTE的车地无线通信技术在地铁信号系统中的应用

康旭

摘要：本文将在LTE的车地无线通信基础上，对LTE技术的应用优势进行详细分析，并对该技术在地铁信号系统中的应用进行系统阐述，最后对本文做出了概括性的总结。

关键词：LTE技术;车地无线通信技术;地铁信号系统;应用

1.LTE技术的应用优势分析

1.1LTE技术拥有完备的抗干扰机制

在WLAN技术的应用中，采用的是免费的的2.4G频段，针对性较低，因此在工作使用中常常无法避免其他信号的设备的干扰。而LTE技术，它所使用的传输频段是专有性的1。8G频段，系统内部具有完善的抗干扰性能，能够在使用当中极大程度的减少外部信号对它的干扰。

1.2LTE技术移动适应性强

WLAN技术所研发的最终目标是针对宾馆、办公场所，因此它的可移动性较差，不适用于高速运行的地铁。LTE技术则是一种专门的针对地铁研发的一种无线传输系统，它的移动性能强，能够适应每小时350千米的高速移动速度。经过在上海的磁悬浮列车上的应用，充分可以证明LTE技术完全可以适应地铁高速运行的状态和要求[1]。

1.3覆盖面广

WLAN技术的覆盖面较小。几乎每隔200米就需要设置一个无线AP，而LTE技术的覆盖范围较广，它所覆盖的区域可达1千米以上，这在地铁无线传输系统的设置上，不仅大大节约了成本，还能够减少地铁轨道旁的设备布设，同时，该技术的应用，还有利于后期的运营和维护。

1.4智能化程度高

在地铁无线通信系统上，LTE技术能够实现一部终端多个功能的服务项目。比如通过一个终端就可以实现地铁上语音、数据、和视频的多重效果，这种应用方式，大大提升了地铁等行业的作业效率及其安全可靠性。

2.LTE的车地无线通信技术在地铁信号系统中的应用

在D市的3号地铁线上，就是运用的LTE车地通信技术建设的车地无线通信系统，当前，它所应用的业务是基于通信的列车自动控制系统，简称CBTC。

2.1系统结构组成

在D市的地铁3号线的车地无线通信系统构造中，AB型的红蓝双网冗余架构设计，在该架构中，分别含有一套基站系统和一套核心网络。使用该种类型的无线通信设计方式，能够实现对沿线轨道以及行车区域的信号全覆盖。

2.2红蓝双网无线资源分配方案

在我国的城市轨道中，专用的无线网络传输频率为1785到1805兆赫，带宽为20兆赫。而D市3号地铁线一共申请到8到10兆赫，其中被用到红网的频率资源为5M，剩余部分则被用于B蓝网。在CBTC列车控制信息的平均承载上，后期如果要实现综合性承载的话，红网将承载5M的带宽资源[2]。

2.3地铁无线网络的覆盖分析

在D市3号线项目信号系统的覆盖分析方面，其中的无线网络采用的是漏缆覆盖形式，这种覆盖形势的抗干扰能力较强。但是在有部分线路上，无线信号的覆盖方式并不理想，其主要受影响区域为线路曲线超高区域。为了改善这一情况，达到信号覆盖的轻度要求。将采用专用的通信系统和CBTC-B系统统一使用一根漏缆的形式，来满足漏缆敷设的设计高度。在试车线和地铁出入段，将全部采用漏缆进行信号覆盖。对于部分不适合漏缆覆盖的区域，如室内、隧道口、列检库等，可以采用定向天线进行覆盖。在地铁正线区域，可以在A/B红蓝双网上分别设置一套核心网和网管。试车线 与培训中心的A/B红蓝双网分别各设置一套小型核心网，共四套小型核心网。并且，在基站划分中，可以将单个基带处理单元和最多6个的射频拉远单元划分为1个基站。基带处理单元的网络线路分布上，可以通过范围网连接到骨干网，然后再通过相应的光纤与射频单元进行连接，在射频单元之间，它们最大的间距可以达到1311米，考虑到一定 的设计余量，D市地铁 3 号线按照单个基带处理单元覆盖不超过1.2km的设置原则来布放基带处理单元和射频单元。

2.4 车载网络设计车载网络包括车头驾驶室网络和车尾驾驶室网络两部分。如图2所示，车顶鲨鱼鳍天线、车载TAU、交换机 等构成一套单端驾驶室网络系统。这些所有的车载设备均可通过两个独立的以太网连接在一起，构成CBTC数 据通信子系统。从而确保在车载设备单端故障的情况下，车地无线通信仍能可靠工作而不对列车正常运行造成影响。

2.5 时钟同步TDD双工方式依靠时分设计控制通道是上传还是下载，决定了其对 时钟同步有着更高的要求。D市地铁3号线LTE网络采用GPS作为主选时钟方案，IEEE1588V2作为备选时钟方案。当主时钟源、辅时钟源都故障时，基站以内部时钟作为同步时钟源，可保证24小时内时钟同步。

结束语

通过以上分析，我们对LTE的车地无线通信技术已经有了初步了解，对它本身的应用优势也已经有了全新的认识，并对LTE的车地无线通信技术在地铁信号系统中的实际应用进行了深度解剖。从LTE通信技术与WLAN技术的对比分析中我们可以看出，LTE通信技术在地铁运行上的应用具有独特的优势，它完全能够完成地铁线路的全覆盖，并且能够完全适应地铁运行的最高速度。

参考文献

[1]黄宇.LTE技術在成都地铁车地无线通信网络中的应用研究[D].四川：西南交通大学，2015.

[2]施运涛，廖梦婕.TD-LTE应用于CBTC车地通信系统的可行性研究[J].铁路通信信号工程技术，2014，11（6）：47-50.