CBTC車-地?zé)o線通信系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

◎許小磊

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CBTC車-地?zé)o線通信系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

◎許小磊

我國(guó)城市軌道交通多采用無(wú)線CBTC系統(tǒng)，但隨著無(wú)線電磁環(huán)境的不斷改變，CBTC車—地?zé)o線通信系統(tǒng)運(yùn)行中的干擾問(wèn)題逐漸加劇，因此，當(dāng)前強(qiáng)化對(duì)該系統(tǒng)的研究和改進(jìn)十分必要。本文對(duì)無(wú)線CBTC系統(tǒng)的組成與功能進(jìn)行了介紹，對(duì)其應(yīng)用現(xiàn)狀及現(xiàn)有問(wèn)題進(jìn)行了分析，并對(duì)目前CBTC車—地?zé)o線通信系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)和應(yīng)用前景進(jìn)行了論述，以供參考。

無(wú)線CBTC系統(tǒng)組成

如圖1所示，無(wú)線CBTC系統(tǒng)主要由無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)、列車定位子系統(tǒng)、列車控制系統(tǒng)組成。無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是進(jìn)行車地通信，在移動(dòng)的列車和地面控制設(shè)備之間實(shí)時(shí)雙向傳輸行車信息，由無(wú)線車-地通信技術(shù)提供技術(shù)保障。CBTC系統(tǒng)的車-地通信可分為點(diǎn)式傳輸和連續(xù)式傳輸，無(wú)線CBTC屬于連續(xù)式傳輸，傳輸媒介主要有：裂縫波導(dǎo)管、無(wú)線電臺(tái)、漏纜等，其中，漏纜和無(wú)線電臺(tái)在城市地鐵中的應(yīng)用較為廣泛。

CBTC車-地?zé)o線通信系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前城市軌道交通CBTC車地?zé)o線傳輸主要采用基于802.11系統(tǒng)協(xié)議的WLAN 在2.4 GHz（或5.8 GHz）頻段組網(wǎng)。即采用通用制式、公共頻段組網(wǎng)，受此頻段內(nèi)設(shè)備功率限制，無(wú)線CBTC系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)也受到了一定的限制，加之公共頻段內(nèi)，大量乘客所攜帶的大量頻點(diǎn)不受管控的移動(dòng)通信設(shè)備均在城市軌道交通系統(tǒng)內(nèi)使用，無(wú)疑對(duì)CBTC的車-地?zé)o線通信造成了顯著的干擾，進(jìn)而擾亂地鐵列車的運(yùn)行秩序，增加了軌道交通系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

CBTC車-地?zé)o線通信系統(tǒng)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

通信制式的選擇。目前能夠滿足地鐵無(wú)線通信需求的通信體制都已進(jìn)一步的演進(jìn)，向LTE方向發(fā)展，因此地鐵無(wú)線CB TC系統(tǒng)宜選用LTE體制。此外，由于目前國(guó)內(nèi)LTE設(shè)備廠家多能提供完整專用頻段的專用LTE系統(tǒng)產(chǎn)品，加之國(guó)家對(duì)LT E的政策引導(dǎo)，認(rèn)為宜采用TD-LTE。

通信頻段選擇與頻點(diǎn)劃分。首先，不適用公共頻段能夠避免大量移動(dòng)終端設(shè)備和電信基站的干擾，同時(shí)，不適用國(guó)外公共頻段或運(yùn)營(yíng)商計(jì)劃適用的頻段，能夠避免受“水貨”手機(jī)信號(hào)的干擾，進(jìn)而避免了相應(yīng)的通信風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)此，可借鑒公安或鐵路系統(tǒng)的先例，采用電信管理部門所分配的專用頻段。

此外，無(wú)線CBTC系統(tǒng)頻段和頻點(diǎn)的分布還應(yīng)充分考慮地鐵內(nèi)已有的無(wú)線系統(tǒng)，避免產(chǎn)生相互干擾。根據(jù)國(guó)內(nèi)地鐵無(wú)線通信現(xiàn)狀，認(rèn)為選擇1∶4 GHz或1.8 GHz頻段是較為理想的，此外，根據(jù)傳輸寬帶條件和LTE系統(tǒng)特性，認(rèn)為宜選擇1.5 MHz或3 MHz頻點(diǎn)組網(wǎng)。

采用LTE組網(wǎng)。根據(jù)TD-LTE的特征，以及網(wǎng)絡(luò)單小區(qū)激活終端少，尤其是小區(qū)切換邊緣可能僅有1個(gè)激活用戶的情況，認(rèn)為采用同頻組網(wǎng)是最能夠節(jié)約頻點(diǎn)資源的一種組網(wǎng)策略。為了滿足無(wú)線CB TC系統(tǒng)的冗余傳輸需求，應(yīng)跨頻段組網(wǎng)建2張網(wǎng)，

例如可在400 MHz和1.4 GHz頻段同時(shí)組建2張網(wǎng)，均用于無(wú)線CBTC系統(tǒng)內(nèi)的車-地?zé)o線傳輸，這種做法可大大提升無(wú)線CBTC系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性?；谏鲜鏊悸罚山M建一個(gè)基于TD-LTE的CBTC車-地?zé)o線雙層傳輸網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。

總之，為了CBTC車—地?zé)o線通信的抗干擾能力和可靠性，目前越來(lái)越多的專家學(xué)者和城市軌道交通通信技術(shù)人員開(kāi)始對(duì)CBTC通信制式、頻段、頻點(diǎn)、組網(wǎng)方式等問(wèn)題進(jìn)行研究，對(duì)CBTC車-地通信系統(tǒng)的應(yīng)用和改進(jìn)提供了不少可行的思路。此外，無(wú)線電管理部門應(yīng)為無(wú)線CBTC通信系統(tǒng)的應(yīng)用和改造給予一定的支持，以進(jìn)一步接觸該系統(tǒng)通信中的干擾因素，為提升城市軌道交通運(yùn)輸安全性和可靠性創(chuàng)造有利的條件。

（深圳市地鐵集團(tuán)有限公司）

圖1無(wú)線CBTC系統(tǒng)組成

圖2基于TD-LTE的CBTC車-地?zé)o線雙層傳輸網(wǎng)