談城市軌道交通車無線通信網(wǎng)絡(luò)化

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摘要：TDD—LTE技術(shù)又被稱為TD—LTE無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)TD—LTE無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的概念和特點(diǎn)進(jìn)行介紹，對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)TDD—LTE技術(shù)在城市軌道交通車—地無線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用方式以及優(yōu)化對(duì)策進(jìn)行詳細(xì)探究。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；車—地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)；TD—LTE技術(shù)

0引言

當(dāng)前國內(nèi)軌道交通通信系統(tǒng)一般采用WALN（無線局域網(wǎng)技術(shù)），但實(shí)際應(yīng)用時(shí)很難適用于快速移動(dòng)的環(huán)境，而且在信號(hào)切換過程中，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性比較差。而TD—LTE技術(shù)采用專用頻段傳輸，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性和安全性均比較高，逐漸被應(yīng)用于軌道交通通信建設(shè)中，因此，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究至關(guān)重要。

1TD—LTE技術(shù)概述

TD—LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要是由CN（核心網(wǎng)）以及U—TRAN（無線接入網(wǎng)）所組成的，其無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通過分組交換的具體運(yùn)行模式，突破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的架構(gòu)模式，大大提升了傳輸速度。在此變化過程中，LTE無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不僅在無線數(shù)據(jù)結(jié)口方面得到了良好的改進(jìn)與完善，而且在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行系統(tǒng)中通過EPC這一分組交換的核心網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建了科學(xué)的EPS演進(jìn)分組系統(tǒng)。與此同時(shí)，分組交換核心網(wǎng)EPC與E—UTRAN一同結(jié)合實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)有效釋放IP承載數(shù)據(jù)流以及建立用戶的請(qǐng)求架構(gòu)。3G以及2G網(wǎng)絡(luò)都屬于分層架構(gòu)的部署形式，因此這一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)較多，準(zhǔn)備發(fā)送或從天線發(fā)射的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)解調(diào)主要依靠BTS和NodeB，然后經(jīng)過解調(diào)處理的射頻信息進(jìn)行重傳或糾錯(cuò)處理。在此結(jié)構(gòu)中，很多不同的BTS或NodeB都受到BSC和RNC的控制，這兩大結(jié)構(gòu)的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)及控制BTS、NodeB基站中的數(shù)據(jù)交換以及信令傳輸，并通過對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)資源的管理，從而將其與CN相連接。同時(shí)，TD—LTE無線網(wǎng)絡(luò)主要采用了扁平化以及單節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠有效減少數(shù)據(jù)和信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑，縮短數(shù)據(jù)信息的傳輸周期[1]。將TD—LTE技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，其優(yōu)勢是：①TD—LTE技術(shù)采用蜂窩同頻組網(wǎng)技術(shù)，根據(jù)這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)，即使在網(wǎng)絡(luò)覆蓋是處于滿負(fù)荷還是空載的情況，僅受到鄰近地區(qū)的同頻信號(hào)干擾，而GSM終端僅受到相鄰小區(qū)的同頻干擾，這樣干擾信號(hào)不容易被高層建筑物遮擋。②TD—LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)劃需要基站的布局結(jié)構(gòu)與業(yè)務(wù)的需求，相匹配才能發(fā)揮最大的作用。如果基站與業(yè)務(wù)的實(shí)際不相匹配，則會(huì)導(dǎo)致小區(qū)信號(hào)吞吐不均勻信號(hào)受到影響。

2軌道交通信號(hào)系統(tǒng)現(xiàn)狀

在軌道交通通信工程建設(shè)中，主要采用以下幾種系統(tǒng)：基于通信業(yè)的自動(dòng)控制系統(tǒng)；列車的自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)；列車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)；列車自動(dòng)運(yùn)行子系統(tǒng)等。在無線通信系統(tǒng)方面，主要采用免費(fèi)開放的無線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，能夠有效滿足很多城市軌道通信需要，但是其缺陷是：①易被干擾。②信號(hào)的不穩(wěn)定性[2]。

3TD—LTE技術(shù)在城市軌道交通車—地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

3.1漏纜設(shè)置

漏纜設(shè)置TD—LTE應(yīng)用MIMO技術(shù)，可以對(duì)空間資源進(jìn)行有效利用，從而有效提升通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性。城市軌道的運(yùn)行環(huán)境比較特殊，因此，為了保證系統(tǒng)可靠性，一個(gè)隧道區(qū)間應(yīng)設(shè)置2條漏纜實(shí)現(xiàn)區(qū)間覆蓋，每條漏纜同時(shí)承載A、B網(wǎng)信息，當(dāng)一根漏纜出現(xiàn)問題時(shí)，另外一根漏纜還可以繼續(xù)發(fā)揮作用。通常情況下，雙漏纜覆蓋區(qū)間既可以新設(shè)2條漏纜，也可共享其他系統(tǒng)漏纜，以降低投資成本、節(jié)約空間資源。但在城市軌道交通線路中，出于管理及使用機(jī)制方面的考慮，基本不采用與移動(dòng)運(yùn)營商共用漏纜，而與專用無線TETRA系統(tǒng)共用漏纜存在以下問題：專用無線TETRA系統(tǒng)的工作頻段為800MHz，該系統(tǒng)漏纜已經(jīng)于公安350MHz無線通信系統(tǒng)共用，因此，若再與1800MHz頻段合用，頻點(diǎn)跨度較大，會(huì)降低漏纜傳輸性能；同時(shí)信號(hào)頻率越高，傳輸距離越短，每個(gè)RRU的小區(qū)覆蓋半徑約為600M，專用無線TETRA基站小區(qū)覆蓋半徑約為1300M，與1800MHz合用漏纜，中繼斷點(diǎn)增多，增加專用無線TETRA系統(tǒng)信號(hào)合路及接頭等損耗[3]。

3.2區(qū)間覆蓋網(wǎng)絡(luò)冗余方案

對(duì)于區(qū)間覆蓋網(wǎng)絡(luò)冗余方案，采用A、B網(wǎng)2套無線子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)同址設(shè)置方法。其中。A網(wǎng)中的BBU和RRU設(shè)置位置以及二者之間的關(guān)系保持不變，另外，對(duì)于B網(wǎng)RRU，采用交織配置方式，

3.3干擾分析

（1）同頻小區(qū)間干擾。由于城市軌道交通中上、下行線路間隔較小，尤其是在高架單橋雙線、側(cè)式站軌行區(qū)等區(qū)域，兩側(cè)線路小區(qū)若不滿足隔離度要求，無線鏈路質(zhì)量將受到極為嚴(yán)重的同頻干擾影響。為解決兩側(cè)線路間小區(qū)干擾，主要采用小區(qū)合并的方式，即使用同一小區(qū)信號(hào)覆蓋兩側(cè)線路。而由此可能造成無線帶寬不足的情況，需要通過控制小區(qū)內(nèi)的用戶數(shù)量來加以解決。加大列車間隔和控制RRU發(fā)射功率、減小小區(qū)覆蓋范圍均能達(dá)到較少小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)量的目的，比較而言，后者更易實(shí)現(xiàn)。（2）系統(tǒng)間干擾。由很多干擾類型所組成的，包括接收機(jī)互調(diào)干擾、各移動(dòng)運(yùn)營商系統(tǒng)間的鄰頻干擾等，對(duì)此，為了盡量減少系統(tǒng)間干擾，在各個(gè)系統(tǒng)之間，應(yīng)該注意保持一定的隔離度。通過理論計(jì)算，并綜合考慮各廠家設(shè)備的性能指標(biāo)，一般80DB的隔離度即可滿足要求。同時(shí)，TD—LTE系統(tǒng)頻段處于1785～1805MHz之間，與中國移動(dòng)通信的DCS1800下行1805～1830MHz鄰頻，這樣就可能會(huì)出現(xiàn)鄰頻干擾問題，對(duì)此，在各個(gè)系統(tǒng)之間，可以設(shè)置5MHz的保護(hù)間隔。

3.4TD—LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略

在TD—LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，SINR的運(yùn)行受到重疊覆蓋高低的影響，而影響重疊覆蓋的主要因素為天線的夾角，也就是對(duì)基站的設(shè)計(jì)是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。基站以及天線夾角對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的影響較大，在外界環(huán)境不發(fā)生巨大變化的情況下，合理設(shè)計(jì)天線的夾角可以有效增加移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積。在這一基礎(chǔ)上，實(shí)施對(duì)劣化小區(qū)的治理，針對(duì)性的設(shè)計(jì)基站，改善劣化小區(qū)的用戶感知，提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的整體效率。此外，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)受到來自外界因素的影響，減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷是降低網(wǎng)絡(luò)信號(hào)干擾的重要手段，也是TD—LTE無線網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一。尤其是針對(duì)4G網(wǎng)用戶流量，熱點(diǎn)小區(qū)的負(fù)荷不斷升高，要盡量保持小區(qū)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)分布合理。

4結(jié)語

綜上所述，TD—LTE是一種先進(jìn)的通信技術(shù)，TD—LTE系統(tǒng)的安全性和可靠性比較高，現(xiàn)如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于城市軌道交通通信建設(shè)中。根據(jù)本文分析，在城市軌道交通車—地?zé)o線通信施工中應(yīng)用TD—LTE技術(shù)，能夠有效提升城市軌道交通車—地?zé)o線通信的網(wǎng)絡(luò)水平，合理利用頻率、空間、漏纜等資源，保證通信系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

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[3]陳山枝，秦飛.LTE-Hi——無線移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)路線[J].電信科學(xué)，2012（11）：6-12.

作者:牛宇 單位:中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司