基于LTE技術的地鐵車地無線通信技術研究

賈 蕾

（中鐵十二局集團電氣化工程有限公司，天津 300308）

1 基于LTE技術的地鐵車地無線通信技術設計原則

1.1 分段控制原則

在分段控制過程中，必須要能夠踐行QoS保障工作，在實際性的保障機制建設中，可以為CTBC業(yè)務的分配模式，為其建立最高的優(yōu)先級制度，之后方可應用專業(yè)化和相對應的QoS方案，在空口、傳輸?shù)纫蛩氐臏嗜胩幚淼雀鱾€場景下，充分保障業(yè)務的時延、丟包率和運行速率參數(shù)都可以符合要求，從而為后續(xù)的整個業(yè)務拓展過程奠定基礎。此外在網絡系統(tǒng)的分段處理上，對于LTE網絡可以分為無線網、核心網和業(yè)務網三個體系，針對各個體系的具體分段工作以及各自QoS所對應的分段控制模式，也都需要經過全方位的探討和處理。

1.2 可靠保障原則

針對整個網絡系統(tǒng)的運行過程中，必須要能夠實現(xiàn)針對可靠性信息與參數(shù)的充分保障，要求在網絡的建設過程中，需要全面關注該網絡系統(tǒng)的整體可靠性，同時需要保證所有的電力故障不會影響這個網絡的通信業(yè)務。在單網故障的處理中，包括服務設施以及設施的處理方案，需要對于其中設置的核心網以及傳輸電路內的所有線路進行處理，如果出現(xiàn)故障時，則可能會導致整個系統(tǒng)無法運行，因此需要對這類故障成因進行分析之后對其消除。

在可靠性的具體事項處理中，主要完成的內容包括兩個項目，一個是網絡可靠性，另一個是設備可靠性。對于網絡可靠性，需要建立一套運行機制和一套冗余機制，這兩者需要完全獨立，包括物理鏈路和相關的設施，同時針對核心網絡設備也需要分別部署在控制中心以及備用的控制中心內，之后通過對該業(yè)務前后端測量設備的無線裝置，將其接入到這兩套網絡系統(tǒng)之內，之后網絡可以同時將相關參數(shù)發(fā)送到地面業(yè)務中心，由該基站進行冗余化的操作，從而確保所有信息可以得到雙向傳遞，從而保證信息的穩(wěn)定性，此時可以發(fā)現(xiàn)在處于單網故障的狀態(tài)下，該系統(tǒng)依然會通過冗余傳輸機制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和交互。

對設備可靠性需要保障軌道車輛無線傳輸平臺無論是在網絡覆蓋面上、用戶數(shù)量上還是針對網絡數(shù)據(jù)的吞吐量上，都要小于這些運營商的無線網絡資源，因此實際部署過程可以采用更高可靠性的緊湊型網絡核心，以滿足整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸要求。

1.3 告警處理原則

地鐵車輛的運行中，必須要能夠確保車輛內所有系統(tǒng)的運行的穩(wěn)定性對其進行處理，那么也就意味著如果發(fā)生了問題時，要能夠將該信號第一時間傳遞給專用的控制平臺和處理制度，讓其依托于當前所取得的各類信號，為后續(xù)的系統(tǒng)運行狀態(tài)進行有效化的調整。在整個網絡系統(tǒng)的具體設計階段，必須要能夠全面完善和豐富告警管理模式，保證在基站核心網和傳輸鏈路等方面發(fā)生異常時，信息系統(tǒng)就可以直接提供豐富的故障告警種類以及多種通知手段，使得相關的維護人員采取專業(yè)設施實現(xiàn)故障的排除。

2 基于LTE技術的地鐵車地無線通信技術設計方案

2.1 無線頻點選用

無線頻點的選擇過程，對于TD-LTE可以選擇1.8G的頻段，該頻段參數(shù)為1790～1800MHz區(qū)間，由于配置了兩套網絡系統(tǒng)，因此網絡系統(tǒng)A可以選擇的頻段為1790～1795MHz，網絡系統(tǒng)B可以選擇的頻段為1795～1800MHz，兩者在帶寬上相同，此時只需要對這兩種網絡進行正確的組網操作即可。

2.2 無線覆蓋設計

2.2.1 隧道覆蓋設計

在隧道的覆蓋中，依托于對于射頻單元需要放置在車站的弱電綜合系統(tǒng)之內，而對于射頻單元，則需要放置在隧道壁結構上的相關位置，對于射頻單元通常需要靠近漏纜，此時可以將無線信號直接傳遞到線纜中，以實現(xiàn)通信信號在整個隧道內的有序覆蓋。同時對于視頻單元來說，則要通過射頻線纜直接將其連接到左右兩側的各類漏纜結構上，如果車站之間的間距過大，即明顯大于車站內所設置的射頻單元相鄰區(qū)間內的射頻覆蓋能力時，那么需要在中間加入一個新的射頻單元，以實現(xiàn)對整條隧道內通信信號的全面性覆蓋。

2.2.2 地面覆蓋設計

針對地面覆蓋系統(tǒng)的設計過程中，采用漏纜處理覆蓋模式，如果該區(qū)域不存在漏纜的布設條件和相關的性能時，那么也可以采用基站和定向天線進行定向覆蓋的模式實現(xiàn)有效的處理[1]。要求基站的兩個輸出端口需要經過合路處理，并且分別連接到雙極化的兩個天線端口，而對于不同的網絡系統(tǒng)，需要經過合路后采用同一個天線覆蓋的模式進行處理，如果需要覆蓋基站兩側，那么在每個端口進行功分之后，設計面向兩個方向天線的端口。

2.2.3 折返線覆蓋設計

在折返線的覆蓋設計過程，由于多條軌道可能覆蓋在一個大的隧道之內，因此列車可能距離漏纜的間距較大，那么此時信號的強度會得到削弱，應對這一方法需要在整個場景內的鏈路頂端，綜合考慮隧道的寬度因素，同時對各類漏纜的位置也進行適當化的調整。

2.2.4 其他項目覆蓋

針對其他的覆蓋項目，包括型槽覆蓋和車輛段與停車場的覆蓋，對于U型槽的覆蓋，U型槽是隧道車輛段中間的過渡區(qū)，因此在方案的具體設計過程，既需要實現(xiàn)隧道覆蓋，也要包括地面覆蓋，如果采用漏纜覆蓋模式，那么從隧道到地面的覆蓋區(qū)域就不會面臨影響。對于車輛段和停車場區(qū)域都會設置雨棚，此時通過使用運用庫和列檢庫，采用室內定向天線的方式進行信號覆蓋。

2.3 抗干擾設計方案

在抗干擾系統(tǒng)的設計中，需要重點考慮同頻干擾的分析條件和相關對策，要求針對整個系統(tǒng)內不同的小區(qū)間段之內的同頻干擾，需要采用小區(qū)間段的數(shù)據(jù)吞吐量對于覆蓋造成的影響進行處理，需要全面考慮隧道中、前、后相鄰區(qū)間段內的實際處理情況，以及位于車站兩側的雙隧道小區(qū)域內的項目處理情況，對于車站兩側雙隧道的小區(qū)間段相互干擾情況需要根據(jù)專用的隔離模型，分析車站兩個小區(qū)間段內的同頻隔離度，之后對相關的隔離度參數(shù)進行處理。對兩者的差值，要滿足上下行的隔離設計要求，對于同向隧道的前后同頻臨近區(qū)域的干擾處理，則需要對相關通信操作的信噪比進行調整。

3 基于LTE技術的地鐵車地無線通信技術設計要點

3.1 系統(tǒng)沖突處理

在整個系統(tǒng)的運行過程，很可能會由于設施的設置問題以及空間尺寸的控制搭配問題，導致兩者之間存在信息運行方面和信息交互方面的沖突，因此為了能夠解決該問題，必須要對相關設施之間的間距以及其他的處理模式進行充分科學的調整，以防范出現(xiàn)由于各類設施之間的間距較短而出現(xiàn)信息沖突問題。同時也要能夠在全面保障相關設施信號傳遞穩(wěn)定度和安全度的情況之下，實現(xiàn)各類設施的有序裝配。

3.2 信道帶寬處理

街道寬度的處理中，需要根據(jù)地鐵車輛的實際運行要求以及車站內乘客的移動端設備運行配置，實現(xiàn)對整個頻段的優(yōu)先處理。由于在本文的研究過程中采用了兩個相互冗余并相互支持的網絡系統(tǒng)，因此在信道的處理中，需要將整個系統(tǒng)分離之后，全面滿足兩個系統(tǒng)運行過程中的相互支持要求。同時針對帶寬的處理中，整個系統(tǒng)內也要通過軟件的設置建立跳頻技術體系，從而實現(xiàn)對頻譜資源的自行化調整和使用。

3.3 設施選用要點

在各類設施的選擇中，必須保證設施的運行穩(wěn)定性、安全性和可靠性，因為地鐵空間的環(huán)境較為復雜和特殊，所以針對這類設施的日常性運行標準和運行方法，需要根據(jù)實際情況派遣專業(yè)的人員對其進行整理和分析[2]。如果方向按照現(xiàn)有的處理工作表現(xiàn)和處理預案，無法充分滿足系統(tǒng)的運行要求時，那么就很容易導致按照當前的處理工作標準來看，無法充分性的提高具體的管理要點，所以在今后的實際處理階段，必須根據(jù)現(xiàn)有的工作規(guī)模和工作方法得到結果，同時也需要設置專業(yè)的輔助設施。

4 結束語

綜上所述，基于LTE技術的地鐵車地無線通信技術的分析過程，需要研究的項目包括整個網絡系統(tǒng)的搭載模式、整個系統(tǒng)的建設模式以及相關要素的綜合處理模式，要求所有的處理要素都必須根據(jù)現(xiàn)有的工作方法和工作要求得到結果。在實際的處理階段，必須根據(jù)所有要素的使用原則和對接方法，對各類參數(shù)進行處理。