谈城市轨道交通车无线通信网络化

摘要：TDD—LTE技术又被称为TD—LTE无线网络技术，对TD—LTE无线网络技术的概念和特点进行介绍，对城市轨道交通信号系统现状进行分析，对TDD—LTE技术在城市轨道交通车—地无线通信网络建设中的应用方式以及优化对策进行详细探究。

关键词：城市轨道交通；车—地无线通信网络；TD—LTE技术

0引言

当前国内轨道交通通信系统一般采用WALN（无线局域网技术），但实际应用时很难适用于快速移动的环境，而且在信号切换过程中，数据传输稳定性比较差。而TD—LTE技术采用专用频段传输，数据传输稳定性和安全性均比较高，逐渐被应用于轨道交通通信建设中，因此，对该项技术的应用要点进行详细探究至关重要。

1TD—LTE技术概述

TD—LTE网络结构主要是由CN（核心网）以及U—TRAN（无线接入网）所组成的，其无线网络结构通过分组交换的具体运行模式，突破了传统网络规划的架构模式，大大提升了传输速度。在此变化过程中，LTE无线网络结构不仅在无线数据结口方面得到了良好的改进与完善，而且在整个网络运行系统中通过EPC这一分组交换的核心网络，构建了科学的EPS演进分组系统。与此同时，分组交换核心网EPC与E—UTRAN一同结合实际的网络业务有效释放IP承载数据流以及建立用户的请求架构。3G以及2G网络都属于分层架构的部署形式，因此这一网络架构的网络节点较多，准备发送或从天线发射的网络信号解调主要依靠BTS和NodeB，然后经过解调处理的射频信息进行重传或纠错处理。在此结构中，很多不同的BTS或NodeB都受到BSC和RNC的控制，这两大结构的主要任务是负责及控制BTS、NodeB基站中的数据交换以及信令传输，并通过对无线网络资源的管理，从而将其与CN相连接。同时，TD—LTE无线网络主要采用了扁平化以及单节点的网络结构，能够有效减少数据和信息的网络传输路径，缩短数据信息的传输周期[1]。将TD—LTE技术应用于网络规划中，其优势是：①TD—LTE技术采用蜂窝同频组网技术，根据这项技术的特点，即使在网络覆盖是处于满负荷还是空载的情况，仅受到邻近地区的同频信号干扰，而GSM终端仅受到相邻小区的同频干扰，这样干扰信号不容易被高层建筑物遮挡。②TD—LTE网络覆盖规划需要基站的布局结构与业务的需求，相匹配才能发挥最大的作用。如果基站与业务的实际不相匹配，则会导致小区信号吞吐不均匀信号受到影响。

2轨道交通信号系统现状

在轨道交通通信工程建设中，主要采用以下几种系统：基于通信业的自动控制系统；列车的自动监控子系统；列车自动防护子系统；列车自动运行子系统等。在无线通信系统方面，主要采用免费开放的无线局域网络技术，通过应用这项技术，能够有效满足很多城市轨道通信需要，但是其缺陷是：①易被干扰。②信号的不稳定性[2]。

3TD—LTE技术在城市轨道交通车—地无线通信网络中的应用

3.1漏缆设置

漏缆设置TD—LTE应用MIMO技术，可以对空间资源进行有效利用，从而有效提升通信系统的稳定性。城市轨道的运行环境比较特殊，因此，为了保证系统可靠性，一个隧道区间应设置2条漏缆实现区间覆盖，每条漏缆同时承载A、B网信息，当一根漏缆出现问题时，另外一根漏缆还可以继续发挥作用。通常情况下，双漏缆覆盖区间既可以新设2条漏缆，也可共享其他系统漏缆，以降低投资成本、节约空间资源。但在城市轨道交通线路中，出于管理及使用机制方面的考虑，基本不采用与移动运营商共用漏缆，而与专用无线TETRA系统共用漏缆存在以下问题：专用无线TETRA系统的工作频段为800MHz，该系统漏缆已经于公安350MHz无线通信系统共用，因此，若再与1800MHz频段合用，频点跨度较大，会降低漏缆传输性能；同时信号频率越高，传输距离越短，每个RRU的小区覆盖半径约为600M，专用无线TETRA基站小区覆盖半径约为1300M，与1800MHz合用漏缆，中继断点增多，增加专用无线TETRA系统信号合路及接头等损耗[3]。

3.2区间覆盖网络冗余方案

对于区间覆盖网络冗余方案，采用A、B网2套无线子系统网络同址设置方法。其中。A网中的BBU和RRU设置位置以及二者之间的关系保持不变，另外，对于B网RRU，采用交织配置方式，

3.3干扰分析

（1）同频小区间干扰。由于城市轨道交通中上、下行线路间隔较小，尤其是在高架单桥双线、侧式站轨行区等区域，两侧线路小区若不满足隔离度要求，无线链路质量将受到极为严重的同频干扰影响。为解决两侧线路间小区干扰，主要采用小区合并的方式，即使用同一小区信号覆盖两侧线路。而由此可能造成无线带宽不足的情况，需要通过控制小区内的用户数量来加以解决。加大列车间隔和控制RRU发射功率、减小小区覆盖范围均能达到较少小区内用户数量的目的，比较而言，后者更易实现。（2）系统间干扰。由很多干扰类型所组成的，包括接收机互调干扰、各移动运营商系统间的邻频干扰等，对此，为了尽量减少系统间干扰，在各个系统之间，应该注意保持一定的隔离度。通过理论计算，并综合考虑各厂家设备的性能指标，一般80DB的隔离度即可满足要求。同时，TD—LTE系统频段处于1785～1805MHz之间，与中国移动通信的DCS1800下行1805～1830MHz邻频，这样就可能会出现邻频干扰问题，对此，在各个系统之间，可以设置5MHz的保护间隔。

3.4TD—LTE网络优化策略

在TD—LTE网络运行中，SINR的运行受到重叠覆盖高低的影响，而影响重叠覆盖的主要因素为天线的夹角，也就是对基站的设计是网络优化的关键技术之一。基站以及天线夹角对于网络的影响较大，在外界环境不发生巨大变化的情况下，合理设计天线的夹角可以有效增加移动无线网络覆盖面积。在这一基础上，实施对劣化小区的治理，针对性的设计基站，改善劣化小区的用户感知，提高移动网络覆盖的整体效率。此外，在网络运行中，网络信号受到来自外界因素的影响，减少网络负荷是降低网络信号干扰的重要手段，也是TD—LTE无线网络的核心技术之一。尤其是针对4G网用户流量，热点小区的负荷不断升高，要尽量保持小区内的网络分布合理。

4结语

综上所述，TD—LTE是一种先进的通信技术，TD—LTE系统的安全性和可靠性比较高，现如今已经被广泛应用于城市轨道交通通信建设中。根据本文分析，在城市轨道交通车—地无线通信施工中应用TD—LTE技术，能够有效提升城市轨道交通车—地无线通信的网络水平，合理利用频率、空间、漏缆等资源，保证通信系统运行稳定性。

参考文献：

[1]贾萍，徐淑鹏.TDD-LTE技术在城市轨道交通CBTC系统中应用[J].城市轨道交通研究，2015（12）：113-116.

[2]莫宏波，朱新宁，果敢，等.LTETDD与LTEFDD的关键过程差异分析[J].电信科学，2010（2）：74-79.

[3]陈山枝，秦飞.LTE-Hi——无线移动宽带网络演进路线[J].电信科学，2012（11）：6-12.

作者:牛宇 单位:中铁十二局集团电气化工程有限公司