支 偉

（中國鐵通集團南京分公司，江蘇南京210036）

乘客信息系統(tǒng)（PIS）是依托多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以計算機系統(tǒng)為核心，以車站顯示終端和車載顯示終端為媒介向乘客提供信息服務(wù)的系統(tǒng)。乘客信息系統(tǒng)車-地?zé)o線通信系統(tǒng)是將地面乘客信息系統(tǒng)和車載乘客信息系統(tǒng)聯(lián)系起來的紐帶，車載乘客信息系統(tǒng)可以通過車-地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)實時接收地面乘客信息系統(tǒng)各種信息（包括緊急事件信息、運營相關(guān)信息、緊急事件處置視頻、運營設(shè)備介紹視頻、重大新聞等實時動態(tài)信息、車門監(jiān)視視頻等），在車載顯示終端上播放；同時，車載乘客信息系統(tǒng)利用車-地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)，將車輛上的視頻監(jiān)控信息傳輸至線路控制中心及公交總隊，供運營、公安人員及政府相關(guān)部門調(diào)看。

城市軌道交通信號系統(tǒng)主要采用基于通信的列車自動控制系統(tǒng)（CBTC系統(tǒng)）。CBTC信號系統(tǒng)主要由列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS子系統(tǒng)）、列車自動防護子系統(tǒng)（ATP子系統(tǒng)）、列車自動運行子系統(tǒng)（ATO子系統(tǒng)）、計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)（CI子系統(tǒng)）、以及數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)（DCS子系統(tǒng)）等構(gòu)成。其中DCS子系統(tǒng)中的無線通信系統(tǒng)是溝通地面信號設(shè)備與車載信號設(shè)備的關(guān)鍵系統(tǒng)，必須安全、可靠、穩(wěn)定的運行。

1 車地?zé)o線通信技術(shù)應(yīng)用存在的問題

1.1 DVB-T技術(shù)存在的問題

（1）單向傳輸

DVB-T系統(tǒng)為廣播電視系統(tǒng)，僅支持單向傳輸，即只支持下行傳輸，只能將控制中心的視頻下發(fā)至列車，而無法將車載視頻監(jiān)控上傳至控制中心。如果需實現(xiàn)車載視頻監(jiān)控上傳，則仍需再建設(shè)一套無線通信系統(tǒng)。

（2）頻點問題

DVB-T系統(tǒng)使用的頻點為廣電頻段，目前該頻段均由廣電部門掌握，頻點協(xié)商困難，且受制于獨家運營商。

（3）實際效果

采用DVB-T的線路目前下行傳輸效果較好，能夠?qū)崿F(xiàn)緊急事件的應(yīng)急處理及信息發(fā)布、重大新聞事件視頻直播功能，但受制于技術(shù)體制和頻點限制，無法實現(xiàn)車門監(jiān)視視頻、車廂視頻監(jiān)控上傳功能，對應(yīng)急事件處理的支持不夠。

1.2 WLAN技術(shù)存在的問題

（1）高速移動

無線局域網(wǎng)（WLAN）技術(shù)從誕生之日起就并不完全適合高速移動情況下傳輸數(shù)據(jù)，在高速移動狀態(tài)下，WLAN數(shù)據(jù)傳輸帶寬會急速下降，造成數(shù)據(jù)丟包，從而影響數(shù)據(jù)傳送效果。

（2）頻繁切換

無線局域網(wǎng)（WLAN）主要承載在2.4G及5.8G的高頻頻段，信號傳輸衰耗大，導(dǎo)致無線接入點設(shè)備（AP）布置密集，而頻繁的切換浪費了帶寬，同時導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟包。針對此問題，雖然部分廠家針對軌道交通特點進行了設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，但并沒有完全解決這個問題。

（3）實際效果差

采用WLAN的線路目前基本能夠?qū)崿F(xiàn)緊急事件的應(yīng)急處理及信息發(fā)布、重大新聞事件視頻直播功能和車廂視頻監(jiān)控上傳功能，無法實現(xiàn)車門監(jiān)視視頻功能，同時受制于技術(shù)體制原因，重大新聞事件視頻直播功能和車廂視頻監(jiān)控上傳的實際效果較差，視頻流馬賽克、延時、中斷頻繁發(fā)生。

1.3 車地?zé)o線技術(shù)綜合應(yīng)用分析

WLAN技術(shù)，在列車高速行駛中車載天線頻繁在各個軌旁無線接入點間切換，數(shù)據(jù)傳輸帶寬會急速下降，造成數(shù)據(jù)丟包，不能保證下傳和上傳的傳輸質(zhì)量，部分既有線并未實現(xiàn)視頻的實時下傳，而是采用了車載錄像等方式來保障車廂內(nèi)視頻的播放。同樣DVBT技術(shù)不能實現(xiàn)車載CCTV視頻的上傳。

面對新的安全需求和提升地鐵運營服務(wù)水平目標(biāo)，WLAN、DVB-T這兩種車地?zé)o線技術(shù)無法完全滿足新的需要。在這種情況下，需要尋找新的技術(shù)制式滿足當(dāng)前地鐵建設(shè)需求。

鐵車-地?zé)o線通信系統(tǒng)帶寬需求達到48 Mbps，在盡量提高頻譜利用率的前提下，可供選擇的無線制式較少，綜合DVB-T、WLAN、LTE等技術(shù)體制，目前已經(jīng)進入商用階段的LTE技術(shù)是唯一的選擇。此種技術(shù)可以解決地鐵PIS系統(tǒng)目前存在的問題，也是今后無線通信技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的趨勢。

2 LTE技術(shù)概述

LTE作為3G技術(shù)的演進，目前主要分為FDDLTE和TDD-LTE兩種。

FDD-LTE是在分離的兩個對稱頻率信道上進行接收和發(fā)送，用保護頻段來分離接收和發(fā)送信道。FDD必須采用成對的頻率，依靠頻率來區(qū)分上下行鏈路，其單方向的資源在時間上是連續(xù)的。FDD在支持對稱業(yè)務(wù)時，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對稱業(yè)務(wù)時，頻譜利用率將大大降低。

TDD-LTE用時間來分離接收和發(fā)送信道。在TDD方式的移動通信系統(tǒng)中，接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時隙作為信道的承載，其單方向的資源在時間上是不連續(xù)的，時間資源在兩個方向上進行了分配。在支持非對稱業(yè)務(wù)時，其頻譜利用率較高。

FDD-LTE源于WCDMA與CDMA2000技術(shù)的演進，知識產(chǎn)權(quán)絕大部分掌握在歐美企業(yè)手中；而TDD-LTE源于TD-SCDMA技術(shù)的研究，中國企業(yè)擁有較多的知識產(chǎn)權(quán)，華為、中興、大唐等國內(nèi)企業(yè)約擁有TDD-LTE 20%以上的專利權(quán)。

從提高頻譜利用率及對國內(nèi)自主研發(fā)技術(shù)支持等多方面考慮，建議采用TDD-LTE。

目前國內(nèi)能提供TDD-LTE設(shè)備的生產(chǎn)廠商有華為、中興、大唐、摩托羅拉、阿爾卡特朗訊、諾基亞西門子等，這些廠家為中國移動在國內(nèi)6個城市建設(shè)了實驗網(wǎng)，其中深圳和廣州兩個實驗網(wǎng)已經(jīng)建成，其余4個預(yù)計今年底前也將全部建成開通。

從以上可知，地鐵PIS系統(tǒng)使用TDD-LTE在設(shè)備選擇和實施上是可以保證的。

3 LTE方案系統(tǒng)構(gòu)成

設(shè)備包括設(shè)置在控制中心的LTE交換設(shè)備、設(shè)置在車站的LTE基帶設(shè)備（BBU）、沿途隧道內(nèi)的光纜、設(shè)置在區(qū)間的LTE遠(yuǎn)端設(shè)備（RRU）及合路設(shè)備、車載的無線單元和天線等設(shè)備，LTE中心交換設(shè)備通過傳輸系統(tǒng)與各車站LTE基帶設(shè)備（BBU）相連，車站LTE基帶設(shè)備通過隧道內(nèi)敷設(shè)的光纜與區(qū)間LTE遠(yuǎn)端設(shè)備（RRU）相連，LTE遠(yuǎn)端設(shè)備通過跳線及合路設(shè)備與漏纜連接。

本方案中BBU，放置于車站機房內(nèi)，主要作用是完成Uu接口的基帶處理功能（適合空中傳輸?shù)男诺谰幋a、復(fù)用、調(diào)制和擴頻等）。RRU為射頻處理單元，放置于隧道，主要功能是發(fā)送和接收射頻信號。信號從RRU射頻口輸出后經(jīng)過衰減器饋入無線覆蓋系統(tǒng)漏纜中。

4 結(jié)束語

采用LTE技術(shù)方案對提高軌道交通安全水平及提升地鐵服務(wù)質(zhì)量帶來重大意義。目前世界上多個國家都發(fā)生了針對軌道交通的恐怖襲擊行動，對我國的軌道交通安全也提出了警示，而LTE技術(shù)方案可以很好解決這些問題，它能在列車高速行駛中保證12路車載CCTV視頻的實時上傳和1路視頻的下傳，在出現(xiàn)突發(fā)緊急事件時不但能使相關(guān)人員能迅速了解車廂內(nèi)部情況，并且可以把上級部門的處置意見通過文字、視頻等方式下傳到車廂內(nèi)部，及時對乘客進行安撫及疏導(dǎo)提示。

根據(jù)業(yè)務(wù)需求發(fā)展，建議整合TETRA、CBTC、流媒體、車載視頻VMS、列車狀態(tài)、車載FAS等業(yè)務(wù)。

鑒于信號系統(tǒng)的安全可靠性需求，建議向無線電管理部門申請LTE專用頻點，建設(shè)兩張獨立運行的A／B兩張網(wǎng)，兩張網(wǎng)絡(luò)完全獨立，并行工作，互不影響。A網(wǎng)承載TETRA、流媒體、車載視頻VMS、列車狀態(tài)、車載FAS等業(yè)務(wù)信息。B網(wǎng)獨立為信號專用，僅承載CBTC列控信號信息，以提升信號系統(tǒng)可靠性。

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