談城市軌道交通車無線通信網絡化

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摘要：TDD—LTE技術又被稱為TD—LTE無線網絡技術，對TD—LTE無線網絡技術的概念和特點進行介紹，對城市軌道交通信號系統現狀進行分析，對TDD—LTE技術在城市軌道交通車—地無線通信網絡建設中的應用方式以及優化對策進行詳細探究。

關鍵詞：城市軌道交通；車—地無線通信網絡；TD—LTE技術

0引言

當前國內軌道交通通信系統一般采用WALN（無線局域網技術），但實際應用時很難適用于快速移動的環境，而且在信號切換過程中，數據傳輸穩定性比較差。而TD—LTE技術采用專用頻段傳輸，數據傳輸穩定性和安全性均比較高，逐漸被應用于軌道交通通信建設中，因此，對該項技術的應用要點進行詳細探究至關重要。

1TD—LTE技術概述

TD—LTE網絡結構主要是由CN（核心網）以及U—TRAN（無線接入網）所組成的，其無線網絡結構通過分組交換的具體運行模式，突破了傳統網絡規劃的架構模式，大大提升了傳輸速度。在此變化過程中，LTE無線網絡結構不僅在無線數據結口方面得到了良好的改進與完善，而且在整個網絡運行系統中通過EPC這一分組交換的核心網絡，構建了科學的EPS演進分組系統。與此同時，分組交換核心網EPC與E—UTRAN一同結合實際的網絡業務有效釋放IP承載數據流以及建立用戶的請求架構。3G以及2G網絡都屬于分層架構的部署形式，因此這一網絡架構的網絡節點較多，準備發送或從天線發射的網絡信號解調主要依靠BTS和NodeB，然后經過解調處理的射頻信息進行重傳或糾錯處理。在此結構中，很多不同的BTS或NodeB都受到BSC和RNC的控制，這兩大結構的主要任務是負責及控制BTS、NodeB基站中的數據交換以及信令傳輸，并通過對無線網絡資源的管理，從而將其與CN相連接。同時，TD—LTE無線網絡主要采用了扁平化以及單節點的網絡結構，能夠有效減少數據和信息的網絡傳輸路徑，縮短數據信息的傳輸周期[1]。將TD—LTE技術應用于網絡規劃中，其優勢是：①TD—LTE技術采用蜂窩同頻組網技術，根據這項技術的特點，即使在網絡覆蓋是處于滿負荷還是空載的情況，僅受到鄰近地區的同頻信號干擾，而GSM終端僅受到相鄰小區的同頻干擾，這樣干擾信號不容易被高層建筑物遮擋。②TD—LTE網絡覆蓋規劃需要基站的布局結構與業務的需求，相匹配才能發揮最大的作用。如果基站與業務的實際不相匹配，則會導致小區信號吞吐不均勻信號受到影響。

2軌道交通信號系統現狀

在軌道交通通信工程建設中，主要采用以下幾種系統：基于通信業的自動控制系統；列車的自動監控子系統；列車自動防護子系統；列車自動運行子系統等。在無線通信系統方面，主要采用免費開放的無線局域網絡技術，通過應用這項技術，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信號的不穩定性[2]。

3TD—LTE技術在城市軌道交通車—地無線通信網絡中的應用

3.1漏纜設置

漏纜設置TD—LTE應用MIMO技術，可以對空間資源進行有效利用，從而有效提升通信系統的穩定性。城市軌道的運行環境比較特殊，因此，為了保證系統可靠性，一個隧道區間應設置2條漏纜實現區間覆蓋，每條漏纜同時承載A、B網信息，當一根漏纜出現問題時，另外一根漏纜還可以繼續發揮作用。通常情況下，雙漏纜覆蓋區間既可以新設2條漏纜，也可共享其他系統漏纜，以降低投資成本、節約空間資源。但在城市軌道交通線路中，出于管理及使用機制方面的考慮，基本不采用與移動運營商共用漏纜，而與專用無線TETRA系統共用漏纜存在以下問題：專用無線TETRA系統的工作頻段為800MHz，該系統漏纜已經于公安350MHz無線通信系統共用，因此，若再與1800MHz頻段合用，頻點跨度較大，會降低漏纜傳輸性能；同時信號頻率越高，傳輸距離越短，每個RRU的小區覆蓋半徑約為600M，專用無線TETRA基站小區覆蓋半徑約為1300M，與1800MHz合用漏纜，中繼斷點增多，增加專用無線TETRA系統信號合路及接頭等損耗[3]。

3.2區間覆蓋網絡冗余方案

對于區間覆蓋網絡冗余方案，采用A、B網2套無線子系統網絡同址設置方法。其中。A網中的BBU和RRU設置位置以及二者之間的關系保持不變，另外，對于B網RRU，采用交織配置方式，

3.3干擾分析

（1）同頻小區間干擾。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、側式站軌行區等區域，兩側線路小區若不滿足隔離度要求，無線鏈路質量將受到極為嚴重的同頻干擾影響。為解決兩側線路間小區干擾，主要采用小區合并的方式，即使用同一小區信號覆蓋兩側線路。而由此可能造成無線帶寬不足的情況，需要通過控制小區內的用戶數量來加以解決。加大列車間隔和控制RRU發射功率、減小小區覆蓋范圍均能達到較少小區內用戶數量的目的，比較而言，后者更易實現。（2）系統間干擾。由很多干擾類型所組成的，包括接收機互調干擾、各移動運營商系統間的鄰頻干擾等，對此，為了盡量減少系統間干擾，在各個系統之間，應該注意保持一定的隔離度。通過理論計算，并綜合考慮各廠家設備的性能指標，一般80DB的隔離度即可滿足要求。同時，TD—LTE系統頻段處于1785～1805MHz之間，與中國移動通信的DCS1800下行1805～1830MHz鄰頻，這樣就可能會出現鄰頻干擾問題，對此，在各個系統之間，可以設置5MHz的保護間隔。

3.4TD—LTE網絡優化策略

在TD—LTE網絡運行中，SINR的運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，也就是對基站的設計是網絡優化的關鍵技術之一。基站以及天線夾角對于網絡的影響較大，在外界環境不發生巨大變化的情況下，合理設計天線的夾角可以有效增加移動無線網絡覆蓋面積。在這一基礎上，實施對劣化小區的治理，針對性的設計基站，改善劣化小區的用戶感知，提高移動網絡覆蓋的整體效率。此外，在網絡運行中，網絡信號受到來自外界因素的影響，減少網絡負荷是降低網絡信號干擾的重要手段，也是TD—LTE無線網絡的核心技術之一。尤其是針對4G網用戶流量，熱點小區的負荷不斷升高，要盡量保持小區內的網絡分布合理。

4結語

綜上所述，TD—LTE是一種先進的通信技術，TD—LTE系統的安全性和可靠性比較高，現如今已經被廣泛應用于城市軌道交通通信建設中。根據本文分析，在城市軌道交通車—地無線通信施工中應用TD—LTE技術，能夠有效提升城市軌道交通車—地無線通信的網絡水平，合理利用頻率、空間、漏纜等資源，保證通信系統運行穩定性。

參考文獻：

[1]賈萍，徐淑鵬.TDD-LTE技術在城市軌道交通CBTC系統中應用[J].城市軌道交通研究，2015（12）：113-116.

[2]莫宏波，朱新寧，果敢，等.LTETDD與LTEFDD的關鍵過程差異分析[J].電信科學，2010（2）：74-79.

[3]陳山枝，秦飛.LTE-Hi——無線移動寬帶網絡演進路線[J].電信科學，2012（11）：6-12.

作者:牛宇 單位:中鐵十二局集團電氣化工程有限公司