城市軌道交通的論文
城市軌道交通是城市公共交通的骨干，具有節(jié)能、省地、運(yùn)量大、全天候、無(wú)污染（或少污染）又安全等特點(diǎn)，屬綠色環(huán)保交通體系，特別適應(yīng)于大中城市。下面我們來(lái)討論一下城市軌道交通的論文吧。
一、TD-LTE主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)
目前,國(guó)內(nèi)已建成的軌道交通信號(hào)系統(tǒng)車地通信和PIS車地通信采用802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)傳輸技術(shù)。專用無(wú)線調(diào)度廣泛應(yīng)用窄帶無(wú)線數(shù)字集群技術(shù),TETRA就是典型的代表。TD-LTE技術(shù)相比WLAN+TETRA網(wǎng)絡(luò)具有眾多的優(yōu)勢(shì),更適合軌道交通多業(yè)務(wù)寬帶無(wú)線通信承載。
1.1抗干擾能力強(qiáng)
從工作頻段的情況來(lái)看,國(guó)內(nèi)主流的WLAN采用的是2.4GMHz、共計(jì)80MHz的帶寬,每個(gè)信道的帶寬為22MHz,完全不重疊的信號(hào)僅有3個(gè)。這意味著在隧道區(qū)間內(nèi)AP有效的覆蓋距離僅有200m左右,故地鐵采用WLAN+TETRA技術(shù)實(shí)現(xiàn)CBTC、專用無(wú)線調(diào)度及PIS系統(tǒng)顯然會(huì)對(duì)安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)不確定的因素。相比WLAN網(wǎng)絡(luò),LTE有著完善的抗干擾技術(shù),采用正交頻分復(fù)用技術(shù)即OFDM具有完善的'編碼、重傳和IRC(干擾抑制合并)機(jī)制,擁有毫秒級(jí)的調(diào)度機(jī)制,可根據(jù)干擾情況動(dòng)態(tài)調(diào)度資源。
1.2傳輸速率較高
較高的傳輸速率,可滿足高速移動(dòng)及大容量網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊蟆?02.11b采用2.4GHz頻段,可支持11Mbit/s的共享接入速率;802.11a工作在5.8GHz頻段,其速率高達(dá)54Mbit/s。但是,在快速移動(dòng)下,系統(tǒng)需要很大的控制信息開銷來(lái)克服由于移動(dòng)帶來(lái)的頻移、衰落等,不能很好地滿足移動(dòng)的要求。TETRA滿足語(yǔ)音通信和28.8Kbit/s的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸需求,但是面對(duì)著越來(lái)越多的視頻信息等傳輸需求,窄帶無(wú)線集群技術(shù)已經(jīng)不能勝任。LTE在20MHz頻譜帶寬上能夠提供下行100Mbit/s、上行50Mbit/s的峰值速率,能夠?yàn)?50km/h高速移動(dòng)用戶提供接入服務(wù),并同步支持語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)傳輸,完全可與PIS、信號(hào)車地?zé)o線共享網(wǎng)絡(luò)。
1.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
LTE以分組域業(yè)務(wù)為主要目標(biāo),取消了電路交換域,趨近于典型的IP寬帶網(wǎng)結(jié)構(gòu),意味著網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與目前WLAN類似。LTE結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便,系統(tǒng)時(shí)延較小。同時(shí),無(wú)線融合技術(shù)方案取代了各系統(tǒng)分設(shè)的大量的區(qū)間設(shè)備,能夠凈化安裝空間。
1.4QoS保證
WLAN二元安全架構(gòu)對(duì)應(yīng)3個(gè)物理實(shí)體,AP無(wú)獨(dú)立身份,易受攻ji,無(wú)法保證安全。LTE擁有9級(jí)QoS算法,帶寬基于業(yè)務(wù)需求按需分配,在與PIS、無(wú)線列調(diào)等系統(tǒng)共用網(wǎng)絡(luò)時(shí),可以最大程度地保證CBTC帶寬需求。
1.5技術(shù)日漸成熟,商業(yè)化程度也較高
LTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在全球應(yīng)用,中國(guó)移動(dòng)率先在中國(guó)部署LTE網(wǎng)絡(luò)提供公眾服務(wù),國(guó)內(nèi)主要LTE供貨商均可提供成熟可靠的產(chǎn)品。采用LTE技術(shù),尤其是采用具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-LTE無(wú)線寬帶集群技術(shù),將是我國(guó)城市軌道交通車地?zé)o線系統(tǒng)融合的最重要選擇。
二、軌道交通各系統(tǒng)的功能需求
2.1專用無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)
采用專用無(wú)線調(diào)度,實(shí)現(xiàn)了軌道交通固定用戶與移動(dòng)用戶之間的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)信息、視頻信息及附屬網(wǎng)管信息的傳輸和交換。專用無(wú)線調(diào)度分為了行車調(diào)度、維修調(diào)度、環(huán)控調(diào)度及車輛段/停車場(chǎng)無(wú)線調(diào)度4個(gè)部分。按照一個(gè)TD-LTE小區(qū)并發(fā)10路無(wú)線通話考慮,包括選呼、組呼、全叫和緊急呼叫的任何一種呼叫形式,每路呼叫帶寬需要32Kbit/s,10路并發(fā)需要320Kbit/s,同時(shí)在一個(gè)小區(qū)內(nèi)要有1~2路的視頻通話,傳輸?shù)膸挵凑?84Kbit/s考慮。
2.2乘客信息系統(tǒng)
PIS車地?zé)o線通信主要指控制中心向運(yùn)營(yíng)車輛下發(fā)一些視頻和各類文本信息等,為下行業(yè)務(wù)。在列車正常運(yùn)營(yíng)情況下,每列車可接收1路高清晰數(shù)字視頻信息,視頻編碼采用MPEG-2、MPEG-4或H.264格式,每路占用帶寬一般為4~6Mbit/s。
2.3列車視頻監(jiān)視
列車視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)主要指運(yùn)營(yíng)車輛將列車內(nèi)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控圖像傳輸至控制中心,為上行業(yè)務(wù)。在列車正常運(yùn)營(yíng)情況下,軌道交通內(nèi)的運(yùn)營(yíng)人員以及地鐵公安分局人員,利用視頻監(jiān)視等設(shè)備接收、觀看列車內(nèi)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控圖像,圖像的壓縮格式宜采用MPEG-4或H.264等。一般情況下,每節(jié)車廂內(nèi)設(shè)置2臺(tái)攝像機(jī),首尾司機(jī)室各設(shè)置1臺(tái)攝像機(jī)。6輛編組列車共14路視監(jiān)視頻信息,控制中心根據(jù)需要可實(shí)時(shí)隨意調(diào)看其中2~4路圖像,每列車通過無(wú)線系統(tǒng)將圖像信息上傳至車站,再經(jīng)主干網(wǎng)絡(luò)傳到控制中心。按每路視頻圖像占帶寬1.5Mbit/s考慮,視頻業(yè)務(wù)需要6Mbit/s以上帶寬。
2.4信號(hào)系統(tǒng)車地通信
信號(hào)系統(tǒng)的車地通信可以保證列車和乘客安全,是實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行高效、指揮管理有序的手段。信號(hào)系統(tǒng)具有安全性高、通過能力強(qiáng)、較好的抗干擾能力、可靠性高、自動(dòng)化程度高、限界條件苛刻等特點(diǎn),其車地通信主要為CBTC業(yè)務(wù),系統(tǒng)需要占用100Kbit/s的上下行帶寬。
2.5車輛檢測(cè)信息及列車FAS信息
能為傳送列車車輛內(nèi)部溫度、煙度、有害氣體濃度和列車軸溫、實(shí)時(shí)車速等環(huán)境信息提供通道,以便中心對(duì)列車進(jìn)行監(jiān)控;信息傳輸需要帶寬不超過200Kbit/s。提供列車FAS火災(zāi)告警信息的傳輸通道,滿足中心對(duì)列車火災(zāi)信息的監(jiān)控。信息傳輸需要帶寬不超過100Kbit/s。各業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性及帶寬需求。在列車高速運(yùn)行的情況下,車地?zé)o線系統(tǒng)要保證無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的帶寬(下行大于8Mbit/s、上行帶寬大于7Mbit/s),以滿足運(yùn)營(yíng)指揮的需要�；谀壳爸髁鱈TE設(shè)備技術(shù)情況,需申請(qǐng)10MHz以上專用頻段(含保護(hù)頻段),才能滿足上述車地?zé)o線業(yè)務(wù)的需要。此外,通過LTE系統(tǒng)提供的寬帶無(wú)線環(huán)境,在帶寬允許的情況下,還可支持未來(lái)各類無(wú)線業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。例如,實(shí)現(xiàn)各類專用移動(dòng)終端的無(wú)線通信業(yè)務(wù),包括維修系統(tǒng)的無(wú)線維修終端、綜合監(jiān)控系統(tǒng)的無(wú)線監(jiān)控終端等,保證各類業(yè)務(wù)的終端靈活化,滿足現(xiàn)場(chǎng)維修、監(jiān)控、指揮等業(yè)務(wù)需求。
三、TD-LTE解決方案
基于TD-LTE技術(shù)的城市軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)融合解決方案應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)依場(chǎng)所設(shè)置分為3個(gè)子系統(tǒng),分別為控制中心子系統(tǒng)、車站/車輛段及停車場(chǎng)子系統(tǒng)、車載子系統(tǒng)。下面分別簡(jiǎn)要論述3個(gè)子系統(tǒng)組成及功能。
3.1控制中心子系統(tǒng)
控制中心子系統(tǒng)是該融合解決方案專用系統(tǒng)的核心,主要包括LTE核心網(wǎng)設(shè)備、無(wú)線調(diào)度業(yè)務(wù)服務(wù)器DSS,信號(hào)系統(tǒng)ATS服務(wù)器、CCTV和PIS等業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(含網(wǎng)管終端及打印機(jī)等)及TD-LTE基站設(shè)備等。TD-LTE基站設(shè)備用以實(shí)現(xiàn)控制中心的室內(nèi)覆蓋,TD-LTE核心網(wǎng)EPC向上和各類業(yè)務(wù)控制平臺(tái)CCTV中心、PIS系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)等連接,無(wú)線調(diào)度業(yè)務(wù)服務(wù)器DSS可提供專業(yè)的無(wú)線集群調(diào)度業(yè)務(wù)。同時(shí),在控制中心調(diào)度大廳,設(shè)置行車調(diào)度、防災(zāi)調(diào)度、維修調(diào)度臺(tái)及錄音設(shè)備等。
3.2車站/車輛段及停車場(chǎng)子系統(tǒng)
車站內(nèi)主要安裝TD-LTE基站設(shè)備,包括BBU、RRU。基站設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)本車站的站內(nèi)覆蓋,也可以通過漏泄同軸電纜對(duì)線路區(qū)間進(jìn)行覆蓋,并可以通過RRU實(shí)現(xiàn)拉遠(yuǎn)覆蓋。在沿線各車站值班員處設(shè)置車站固定電臺(tái),給移動(dòng)作業(yè)人員配備便攜臺(tái)。在車輛段及停車場(chǎng)通信機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)BBU,RRU設(shè)備和天線均安裝于機(jī)房樓頂?shù)奶炀�桿塔上,對(duì)于封閉空間等弱場(chǎng)區(qū)需增加RRU進(jìn)行覆蓋。在車輛段/停車場(chǎng)信號(hào)樓內(nèi)設(shè)置行車調(diào)度臺(tái),在檢修庫(kù)內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)排班室內(nèi)設(shè)置運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)度臺(tái)。另外,給車輛段/停車場(chǎng)的移動(dòng)作業(yè)人員配備便攜臺(tái)。
3.3車載子系統(tǒng)
車載子系統(tǒng)布置在每列車前后的司機(jī)車室內(nèi),為司機(jī)提供專業(yè)的無(wú)線集群調(diào)度通信。集群車載臺(tái)采用與TAU共用車載天線的方式。TD-LTE車載終端(TAU)部署在列車編組的前后司機(jī)車廂內(nèi),其車載天線安裝在司機(jī)車廂外側(cè),并盡量保證與泄漏保持視距,TAU通過以太網(wǎng)接口與車內(nèi)交換機(jī)連接,實(shí)現(xiàn)TAU與車內(nèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信息交互;車內(nèi)采用以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng),各車廂通過車載交換機(jī)互聯(lián)。車廂內(nèi)的閉路電視監(jiān)控信號(hào)通過TAU、經(jīng)LTE上行回傳到控制中心,PIS的流媒體信息則通過TAU、經(jīng)LTE下行傳送到車內(nèi)的PIS車載服務(wù)器上。單列編組前后司機(jī)車廂各部署一套TAU,兩套TAU以主備方式工作。
四、結(jié)語(yǔ)
城市軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)承載著語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù),隨著線網(wǎng)和用戶需求的增多,專網(wǎng)通信從窄帶、獨(dú)立設(shè)置的無(wú)線通信向著各業(yè)務(wù)融合一體的寬帶無(wú)線通信網(wǎng)發(fā)展成為技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì);TD-LTE技術(shù)方案作為城市軌道交通車地?zé)o線綜合平臺(tái)是可行的,將成為發(fā)展的主流方案。同時(shí),為了保證軌道交通無(wú)線通信的安全性和可靠性,擬采用TD-LTE無(wú)線通信承載網(wǎng)的軌道交通建設(shè)城市需盡早進(jìn)行專用無(wú)線頻段的申請(qǐng),以便為今后業(yè)務(wù)的實(shí)施及拓展創(chuàng)造有利條件。
【城市軌道交通的論文】相關(guān)文章：