城市轨道交通1800MHz车地无线通信网络方案研究分析.docx

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城市轨道交通1800MHz车地无线通信网络方案研究

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宋子良

Summary：随着城市轨道交通服务和管理水平的不断提高，对行车安全的要求也不断提高，因此对车地无线通信系统的性能提出了更高的要求。为了更好地满足高速行车过程中的无线通信传输质量、速度和效率的要求，城市轨道交通车地无线通信网络方案的合理与否起着重要的作用。

Key：城市轨道交通；车地无线通信；网络方案；行车安全；车地信息传输：A

：U231：1009-2374（2017）03-0014-03DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.03.007

1概述

目前，车地信息传输业务主要有集群语音调度系统、CBTC系统、PIS系统、车载视频监控系统及其他数据信息传输等。

集群语音调度系统为控制中心调度员、车辆段调度员、车站值班员等固定用户与列车司机、防灾、维修等移动用户之间提供迅速、有效的通信手段，是提高运输效率、确保行车安全及应对突发事件的必要保障。

CBTC系统主要作用为列车间距及速度防护、列车自动运行与调度，是城市轨道交通自动化系统中的关键部分，是保证列车和乘客安全，实现列车高效运行、指挥管理有序的自动控制系统。CBTC系统车地传输数据主要为列车位置、运行控制、移动授权等信息。该业务应用层要求低速的准实时数据的可靠传输；控制层要求最高优先级的低速逻辑通道；通道层要求独立、高可靠性及冗余的信道。

PIS系统用于列车车厢内资讯发布、乘客指引信息的视频展播。PIS系统车地传输数据主要为视频信息。该业务应用层要求直播（广播）为主、录播（点播）为辅、录播要考虑批量数据传输的带宽利用效率；控制层要求广播数据优先级高、小区切换不丢包、限制錄播数据带宽、以组播点播结合的方式进行节目数据传送；通道层要求高传输质量的广播通道、组播通道。

车载视频监控系统用于车内情况的视频监视，并为应急调度指挥提供实时的车内高清动态图像信息。CCTV车地传输数据主要为视频信息。该业务应用层要求海量的实时视频数据传输、带宽要求上行远大于下行及流媒体形式的录像回放；控制层要求实时视频数据优先级高、小区切换不丢。限制录像回放带宽；通道层要求大带宽、高质量的实时数据通道，减少重传。

车况信息等主要是传输列车状况信息，一般为低速率的数据信息。

2轨道交通现状分析

2.1集群语音调度系统

目前，地铁内均采用TETRA系统单独组网建设，采用800MHzTETRA数字集群技术，该系统成熟可靠。主要设备厂家有国外的MOTO和EADS两家，均有开通运营业绩；国内的主要有中电54所、东方通信、海能达，均处于试验或建设中。

在国内地铁行业内，目前有温州市域铁路、广州地铁等采用基于LTE技术承载集群语音调度通信。

2.2CBTC系统

既有的国内地铁CBTC系统基本上都采用2.4GHz或5.8GHz频段WLAN技术建设车地无线网络。国际上提供CBTC-R系统的主要厂家有阿尔斯通、泰雷兹、西门子、安萨尔多和庞巴迪。西门子采用的是IEEE802.11a/b/g技术，为直接序列扩频方式或正交频分复用方式；泰雷兹采用的是IEEE802.11技术，为跳频扩频方式；阿尔斯通采用的是IEEE802.11a/g技术，为正交频分复用调制方式；安萨尔多不直接提供车地传输系统，而是将此部分由分包商（H3C或思科）提供，目前采用的无线通信技术是IEEE802.11g技术，为正交频分复用调制方式；庞巴迪采用的是专有无线通信技术，采用直接序列扩频方式。

近年来，多地地铁公司已开始采用LTE技术进行CBTC系统承载，如武汉地铁、上海地铁等。

2.3PIS系统和车载视频监控系统

根据乘客信息系统和车载视频监控系统和其他信息传送需要，建设的车地无线网络，主要采用了以下三种技术：

2.3.1WLAN技术。WLAN技术是目前应用最为广泛的一种移动宽带传输技术，其标准先后经历802.11a、802.11g、802.11n、802.11ac。采用无线局域网技术，可以实现列车与地面之间的双向高速通信。提供高带宽，可满足120km/h运行状态下的视频数据传送需求。由于无线局域网技术成熟、产业化水平高，目前国内轨道交通PIS系统建设中，车地无线双向宽带传输网大部分采用了无线局域网技术，工作频段多数采用2.4GHz频段，也有部分城市采用了5.8GHz频段。

2.3.2LTE技术。LTE方案是近来推行的一种方案，该方案利用4G技术，在移动性和带宽方面均有大幅提高，20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbps与上行50Mbps的峰值速率，可以满足系统需求。目前，郑州地铁、杭州地铁等地利用1800MHzLTE技术传输PIS和CCTV视频监控信息已顺利开通。国内有数十家厂商能够提供整套的LTE解决方案，产品成熟度较