關于地鐵乘客信息系統車地無線網絡傳輸的技術選擇

楊少勇 張 暉

（1．無錫地鐵集團有限公司建設分公司，江蘇 無錫 214000；2．無錫地鐵集團有限公司運營分公司，江蘇 無錫 214000）

1 城市軌道交通乘客信息系統車地無線網絡傳輸的特點

現在，乘客對列車內部信息的獲取實時性和準確性要求越來越高，且列車一些信息也要及時上傳到地面，為提高列車內部信息傳輸的實時性，通常采用無線傳輸進行信息的傳輸，將地面的信息實時傳輸到列車內部和將列車信息上傳到地面。目前在城市軌道交通乘客信息系統車地無線網絡傳輸的應用中，存在著多種技術制式的應用，它們各有利弊，對城市軌道交通乘客信息系統車地無線網絡傳輸起了積極的推進作用。

2 城市軌道交通乘客信息系統車地無線網絡傳輸技術選擇的現狀

城市軌道交通是城市交通的重要出行方式之一，具有準時快捷、舒適和環保等優點，對軌道交通及乘客出行起到了重要作用。作為城市軌道交通通信系統的重要系統之一的乘客信息系統，為城市軌道交通提供實時信息及車廂內部信息上傳起著重要的作用，進而滿足城市軌道交通服務質量的需要。在城市軌道交通的發展過程中，城市軌道交通列車車廂內部信息需要實時雙向傳輸，地面直播視頻傳輸到列車車廂、地面人員對車廂內部進行實時監控，這就需要借助車地無線網絡傳輸，保證地面信息能夠及時傳輸到列車車廂內部、車廂內部信息實時傳輸到地面監控人員。

就我國近年來城市軌道交通車地無線傳輸系統技術的應用發展而言，取得了很大進步和發展，主要是對車地無線傳輸新技術進行了有效的應用，提高了服務質量。然而，由于各個方面的限制，我國地鐵乘客信息系統難以滿足公眾的需求，車地無線傳輸的數據質量普遍不高，不符合信息時代的要求，這就需要改進技術，不斷進行技術的創新與應用，滿足日益提升的需求。

3 城市軌道交通乘客信息系統車地無線網絡傳輸的技術分析

在城市軌道交通乘客信息系統車地無線網絡傳輸技術使用中，主要的技術有以下幾種，它們各有利弊，但對城市軌道交通乘客信息系統車地無線網絡傳輸工作起到了很大的作用。

3.1 無線局域網傳輸技術

基于IEEE802.11標準的無線局域網在局域網中可以使用不用授權頻段中的2.4 GHz或5 GHz頻率進行無線連接。在城市軌道交通區間設置的無線接入點（AP），通過光纖收發器、光纜等連接至車站乘客信息系統以太網交換機。中心無線控制器接入中心的乘客信息系統以太網交換機，最后通過有線網絡與車站乘客信息系統以太網交換機相連，管理和控制全線無線網絡。該項技術使用比較普遍，國內大多數城市軌道交通乘客信息系統車地無線網絡傳輸都采用此技術。無線局域網傳輸技術主要用于接入終端，在低速或者靜止狀態下使用，而城市軌道交通列車是在高速下行駛，而且行駛過程中還涉及無線接入點快速切換，城市軌道交通區間存在遮擋將會對無線信號造成一定影響，如果城市軌道交通部分區段有高架區間，周邊民用熱點也會不可避免地造成干擾，最終導致無線傳輸過程中丟失大量數據包。為了保證城市軌道交通車廂內部直播視頻質量的清晰度，出現了一種直播視頻軟件補包技術，列車對收到視頻流數據先進行緩存，再和中心比對數據包，如果丟失，中心將在緩存數據播出以前重新下發丟失的數據包，這樣在一定程度上彌補了無線局域網傳輸技術在不同無線接入點高速切換過程中造成的直播視頻數據丟包率高的問題，但補包技術不能完全解決數據包丟失問題，且數據傳輸存在很大延時。

3.2 3GPP長期演進技術（LTE）

長期演進技術（LTE）是由3GPP（第三代合作伙伴計劃）組織制定的通用移動通信系統技術標準的長期演進，系統引入了正交頻分復用和多輸入多輸出等關鍵傳輸技術，顯著增加了頻譜效率和數據傳輸速率。LTE系統同時定義了頻分雙工和時分雙工兩種方式。LTE在地鐵沿線軌道區間部署分布式基站射頻單元。分布式基站射頻單元通過光纖鏈路遠程與基帶處理單元連接，一個基帶處理單元可以管理和連接多個分布式基站射頻單元，分布式基站射頻單元接入漏纜對區間進行覆蓋。LTE系統具有高帶寬、高移動性、長區間覆蓋、高擴展性等特點，運行在電信運營級的架構及設備，可解決既有無線系統存在的不穩定、移動性差等問題，且可以提供一套滿足城市軌道交通運營需求的高帶寬、無縫漫游的車地無線網絡傳輸系統。目前主流的城市軌道交通乘客信息車地無線通信，存在切換頻繁、移動性弱、移動場景帶寬低、干擾源多等問題，而LTE車地無線通信方案采用專用頻段及抗頻偏的專用優化算法，具有抗干擾能力更強、高速移動性能好等優點。LTE技術主要用于電信運營商，在地鐵使用中案例較少，成本相對較高，目前在軌道交通車地無線網絡傳輸上有應用業績的企業只有一家。

3.3 烽火車地無線通信系統（Wireless Fiber）

烽火第一代車地無線通信系統（RealView）是在數字視頻廣播（DVB-T）技術的基礎上根據軌道交通特點和需求定制開發的以太網無線寬帶傳輸網絡，由于此技術投資成本較高，在20 MHz的頻寬下，帶寬相對較低，為了提高產品競爭優勢，烽火在2012年開發出新一代車地無線通信系統—Wireless Fiber，支持2～6 GHz頻段，可在專有頻段或者公有頻段工作，在20 MHz頻譜帶寬下能夠提供50 Mbit/s的峰值速率。烽火車地無線寬帶通信系統在區間部署微型基站，基站通過有線傳輸系統與控制中心車地無線設備連接，地鐵沿線軌道區間則采用定向天線進行覆蓋，通過車載移動終端向車輛發送中心傳來的視頻信息、接收車輛視頻監控等信息，具有抗干擾能力強、覆蓋距離較遠、高速移動性能好等優點，在地鐵實際應用中效果較好，但此系統僅此一家，后期維護成本較高，也存在一定的局限性。

3.4 EUHT超高速無線通信系統（Enhanced Ultra High Throughput）

EUHT(Enhanced Ultra High Throughput)是結合移動通信系統高可靠、低時延、高移動性能等需求設計的超高速無線通信系統，適用于高鐵、地鐵的車地無線通信。車站交換機實現所在區域的無線系統的接入，構成EUHT有線網絡，將相關信息傳回EUHT中心。軌旁設備由沿線400～500 m間距覆蓋的EBU基站及其天線組成，每個基站采取就近原則通過兩芯光纖傳到車站交換機，車載設備EAU（EUHT接入單元）進行無線信號的收發控制與地面EBU無線通信。車載服務單元與車載PIS通過以太網連接。

4 結語

總之，車地無線網絡傳輸的選擇既要考慮列車高速運行過程中數據傳輸的可靠性和穩定性，又要考慮各項技術的優點和局限性，爭取最大限度地降低建設和維護成本，提高乘客信息系統服務的質量和水平。隨著各項技術的不斷進步和發展，人們對城市軌道交通的服務水平的要求也越來越高，這就需要對車地無線網絡傳輸技術進行不斷的創新和升級，為乘客信息系統車地之間數據傳輸提供有力的技術保障，LTE具有抗干擾能力更強、高速移動性能好等優點，在未來地鐵乘客信息系統車地無線網絡中具有廣闊的應用前景。