基于LTE技術(shù)的地鐵車地?zé)o線通信技術(shù)研究

賈 蕾

（中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司，天津 300308）

1 基于LTE技術(shù)的地鐵車地?zé)o線通信技術(shù)設(shè)計(jì)原則

1.1 分段控制原則

在分段控制過(guò)程中，必須要能夠踐行QoS保障工作，在實(shí)際性的保障機(jī)制建設(shè)中，可以為CTBC業(yè)務(wù)的分配模式，為其建立最高的優(yōu)先級(jí)制度，之后方可應(yīng)用專業(yè)化和相對(duì)應(yīng)的QoS方案，在空口、傳輸?shù)纫蛩氐臏?zhǔn)入處理等各個(gè)場(chǎng)景下，充分保障業(yè)務(wù)的時(shí)延、丟包率和運(yùn)行速率參數(shù)都可以符合要求，從而為后續(xù)的整個(gè)業(yè)務(wù)拓展過(guò)程奠定基礎(chǔ)。此外在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分段處理上，對(duì)于LTE網(wǎng)絡(luò)可以分為無(wú)線網(wǎng)、核心網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)三個(gè)體系，針對(duì)各個(gè)體系的具體分段工作以及各自QoS所對(duì)應(yīng)的分段控制模式，也都需要經(jīng)過(guò)全方位的探討和處理。

1.2 可靠保障原則

針對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，必須要能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)可靠性信息與參數(shù)的充分保障，要求在網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過(guò)程中，需要全面關(guān)注該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體可靠性，同時(shí)需要保證所有的電力故障不會(huì)影響這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信業(yè)務(wù)。在單網(wǎng)故障的處理中，包括服務(wù)設(shè)施以及設(shè)施的處理方案，需要對(duì)于其中設(shè)置的核心網(wǎng)以及傳輸電路內(nèi)的所有線路進(jìn)行處理，如果出現(xiàn)故障時(shí)，則可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行，因此需要對(duì)這類故障成因進(jìn)行分析之后對(duì)其消除。

在可靠性的具體事項(xiàng)處理中，主要完成的內(nèi)容包括兩個(gè)項(xiàng)目，一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)可靠性，另一個(gè)是設(shè)備可靠性。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)可靠性，需要建立一套運(yùn)行機(jī)制和一套冗余機(jī)制，這兩者需要完全獨(dú)立，包括物理鏈路和相關(guān)的設(shè)施，同時(shí)針對(duì)核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也需要分別部署在控制中心以及備用的控制中心內(nèi)，之后通過(guò)對(duì)該業(yè)務(wù)前后端測(cè)量設(shè)備的無(wú)線裝置，將其接入到這兩套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之內(nèi)，之后網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)將相關(guān)參數(shù)發(fā)送到地面業(yè)務(wù)中心，由該基站進(jìn)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(shí)可以發(fā)現(xiàn)在處于單網(wǎng)故障的狀態(tài)下，該系統(tǒng)依然會(huì)通過(guò)冗余傳輸機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和交互。

對(duì)設(shè)備可靠性需要保障軌道車輛無(wú)線傳輸平臺(tái)無(wú)論是在網(wǎng)絡(luò)覆蓋面上、用戶數(shù)量上還是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的吞吐量上，都要小于這些運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源，因此實(shí)際部署過(guò)程可以采用更高可靠性的緊湊型網(wǎng)絡(luò)核心，以滿足整個(gè)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(yùn)行中，必須要能夠確保車輛內(nèi)所有系統(tǒng)的運(yùn)行的穩(wěn)定性對(duì)其進(jìn)行處理，那么也就意味著如果發(fā)生了問(wèn)題時(shí)，要能夠?qū)⒃撔盘?hào)第一時(shí)間傳遞給專用的控制平臺(tái)和處理制度，讓其依托于當(dāng)前所取得的各類信號(hào)，為后續(xù)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效化的調(diào)整。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)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(wǎng)和傳輸鏈路等方面發(fā)生異常時(shí)，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(guān)的維護(hù)人員采取專業(yè)設(shè)施實(shí)現(xiàn)故障的排除。

2 基于LTE技術(shù)的地鐵車地?zé)o線通信技術(shù)設(shè)計(jì)方案

2.1 無(wú)線頻點(diǎn)選用

無(wú)線頻點(diǎn)的選擇過(guò)程，對(duì)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因此網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)A可以選擇的頻段為1790～1795MHz，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)B可以選擇的頻段為1795～1800MHz，兩者在帶寬上相同，此時(shí)只需要對(duì)這兩種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行正確的組網(wǎng)操作即可。

2.2 無(wú)線覆蓋設(shè)計(jì)

2.2.1 隧道覆蓋設(shè)計(jì)

在隧道的覆蓋中，依托于對(duì)于射頻單元需要放置在車站的弱電綜合系統(tǒng)之內(nèi)，而對(duì)于射頻單元，則需要放置在隧道壁結(jié)構(gòu)上的相關(guān)位置，對(duì)于射頻單元通常需要靠近漏纜，此時(shí)可以將無(wú)線信號(hào)直接傳遞到線纜中，以實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)在整個(gè)隧道內(nèi)的有序覆蓋。同時(shí)對(duì)于視頻單元來(lái)說(shuō)，則要通過(guò)射頻線纜直接將其連接到左右兩側(cè)的各類漏纜結(jié)構(gòu)上，如果車站之間的間距過(guò)大，即明顯大于車站內(nèi)所設(shè)置的射頻單元相鄰區(qū)間內(nèi)的射頻覆蓋能力時(shí)，那么需要在中間加入一個(gè)新的射頻單元，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整條隧道內(nèi)通信信號(hào)的全面性覆蓋。

2.2.2 地面覆蓋設(shè)計(jì)

針對(duì)地面覆蓋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)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(shè)條件和相關(guān)的性能時(shí)，那么也可以采用基站和定向天線進(jìn)行定向覆蓋的模式實(shí)現(xiàn)有效的處理[1]。要求基站的兩個(gè)輸出端口需要經(jīng)過(guò)合路處理，并且分別連接到雙極化的兩個(gè)天線端口，而對(duì)于不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，需要經(jīng)過(guò)合路后采用同一個(gè)天線覆蓋的模式進(jìn)行處理，如果需要覆蓋基站兩側(cè)，那么在每個(gè)端口進(jìn)行功分之后，設(shè)計(jì)面向兩個(gè)方向天線的端口。

2.2.3 折返線覆蓋設(shè)計(jì)

在折返線的覆蓋設(shè)計(jì)過(guò)程，由于多條軌道可能覆蓋在一個(gè)大的隧道之內(nèi)，因此列車可能距離漏纜的間距較大，那么此時(shí)信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)得到削弱，應(yīng)對(duì)這一方法需要在整個(gè)場(chǎng)景內(nèi)的鏈路頂端，綜合考慮隧道的寬度因素，同時(shí)對(duì)各類漏纜的位置也進(jìn)行適當(dāng)化的調(diào)整。

2.2.4 其他項(xiàng)目覆蓋

針對(duì)其他的覆蓋項(xiàng)目，包括型槽覆蓋和車輛段與停車場(chǎng)的覆蓋，對(duì)于U型槽的覆蓋，U型槽是隧道車輛段中間的過(guò)渡區(qū)，因此在方案的具體設(shè)計(jì)過(guò)程，既需要實(shí)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(huì)面臨影響。對(duì)于車輛段和停車場(chǎng)區(qū)域都會(huì)設(shè)置雨棚，此時(shí)通過(guò)使用運(yùn)用庫(kù)和列檢庫(kù)，采用室內(nèi)定向天線的方式進(jìn)行信號(hào)覆蓋。

2.3 抗干擾設(shè)計(jì)方案

在抗干擾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要重點(diǎn)考慮同頻干擾的分析條件和相關(guān)對(duì)策，要求針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)不同的小區(qū)間段之內(nèi)的同頻干擾，需要采用小區(qū)間段的數(shù)據(jù)吞吐量對(duì)于覆蓋造成的影響進(jìn)行處理，需要全面考慮隧道中、前、后相鄰區(qū)間段內(nèi)的實(shí)際處理情況，以及位于車站兩側(cè)的雙隧道小區(qū)域內(nèi)的項(xiàng)目處理情況，對(duì)于車站兩側(cè)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(gè)小區(qū)間段內(nèi)的同頻隔離度，之后對(duì)相關(guān)的隔離度參數(shù)進(jìn)行處理。對(duì)兩者的差值，要滿足上下行的隔離設(shè)計(jì)要求，對(duì)于同向隧道的前后同頻臨近區(qū)域的干擾處理，則需要對(duì)相關(guān)通信操作的信噪比進(jìn)行調(diào)整。

3 基于LTE技術(shù)的地鐵車地?zé)o線通信技術(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)沖突處理

在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，很可能會(huì)由于設(shè)施的設(shè)置問(wèn)題以及空間尺寸的控制搭配問(wèn)題，導(dǎo)致兩者之間存在信息運(yùn)行方面和信息交互方面的沖突，因此為了能夠解決該問(wèn)題，必須要對(duì)相關(guān)設(shè)施之間的間距以及其他的處理模式進(jìn)行充分科學(xué)的調(diào)整，以防范出現(xiàn)由于各類設(shè)施之間的間距較短而出現(xiàn)信息沖突問(wèn)題。同時(shí)也要能夠在全面保障相關(guān)設(shè)施信號(hào)傳遞穩(wěn)定度和安全度的情況之下，實(shí)現(xiàn)各類設(shè)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(shí)際運(yùn)行要求以及車站內(nèi)乘客的移動(dòng)端設(shè)備運(yùn)行配置，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)頻段的優(yōu)先處理。由于在本文的研究過(guò)程中采用了兩個(gè)相互冗余并相互支持的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因此在信道的處理中，需要將整個(gè)系統(tǒng)分離之后，全面滿足兩個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的相互支持要求。同時(shí)針對(duì)帶寬的處理中，整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)也要通過(guò)軟件的設(shè)置建立跳頻技術(shù)體系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)頻譜資源的自行化調(diào)整和使用。

3.3 設(shè)施選用要點(diǎn)

在各類設(shè)施的選擇中，必須保證設(shè)施的運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性和可靠性，因?yàn)榈罔F空間的環(huán)境較為復(fù)雜和特殊，所以針對(duì)這類設(shè)施的日常性運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行方法，需要根據(jù)實(shí)際情況派遣專業(yè)的人員對(duì)其進(jìn)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(yù)案，無(wú)法充分滿足系統(tǒng)的運(yùn)行要求時(shí)，那么就很容易導(dǎo)致按照當(dāng)前的處理工作標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，無(wú)法充分性的提高具體的管理要點(diǎn)，所以在今后的實(shí)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(jié)果，同時(shí)也需要設(shè)置專業(yè)的輔助設(shè)施。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于LTE技術(shù)的地鐵車地?zé)o線通信技術(shù)的分析過(guò)程，需要研究的項(xiàng)目包括整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的搭載模式、整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)模式以及相關(guān)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(jié)果。在實(shí)際的處理階段，必須根據(jù)所有要素的使用原則和對(duì)接方法，對(duì)各類參數(shù)進(jìn)行處理。