基于特殊频段的LTE系统在城市轨道交通中的应用

基于特殊频段的LTE系统在城市轨道交通中的应用

马汀

【摘 要】摘要:近几年无线技术飞速发展,LTE系统在城市轨道交通中也在逐步推进,但频率资源的限制使得LTE系统无法得到全方位的应用。本文提出了5GHz的特殊频段LTE系统思路,并针对城市轨道交通专用无线网络的具体业务进行了研究,对其他类似的工程设计提供参考作用。 【期刊名称】数字技术与应用 【年(卷),期】2018(036)002 【总页数】3

【关键词】关键词:LTE；轨道交通；特殊频段

1 概述

城市轨道交通中的无线系统大致可分为三类,专用无线网络、公安无线网络和民用无线网络。专用无线网络主要为地铁专网服务,用户为地铁运营人员;公安无线网络为地面公安无线在地铁区域的延伸,用户为公安人员;民用无线网络为公众移动运营商(中国移动、中国联通、中国电信等)无线系统在地铁区域的延伸,用户为手机客户。

根据国家无线电管理的相关规定,LTE系统在地铁专用无线网络中可申请的频率范围仅为1785～1805MHz共20MHz频宽。随着城市轨道交通的飞速发展,无线业务需求日益丰富,高速增长的无线带宽需求与有限的频率资源之间的矛盾日益凸显,利用特殊的5GHz频段的LTE(也称为LTE-U)成为一种新思路。本文将基于佛山地铁2号线一期工程研究LTE-U在专用无线网络的应用。

2 项目背景

2.1 项目概况

佛山城市轨道交通2号线一期工程整体呈东西方向,起点为南庄站,终点为广州南站,正线线路总长为32.4 km,共设车站17座、车辆段及综合维修基地一座、停车场一座、控制中心一座。 2.2 频率资源现状

工信部在2015年通过《关于重新发布1785-1805 MHz频段无线接入系统频率使用事宜的通知》(工信部无201565号)发布了关于LTE系统的应用范围,明确城市轨道交通可采用1.8GHz的 LTE系统应用于无线通信,具体频率资源的申请事宜可与当地无线电主管部门充分沟通,确定合理的无线方案。同时,近几年中国轨道交通协会也通过各种渠道推动LTE在城市轨道交通中的应用,在条件允许的情况下尽量申请到1785～1805MHz的全部20MHz频段。

经过与无线电主管部门的多次沟通,了解到当地频率资源的现状,1790～1795MHz的5MHz已批复其他用户。同时,考虑到与其他公众移动运营商的频段相邻,易相互干扰,针对1785～1790MHz以及1800～1805MHz范围的频率资源原则上不建议过度使用。综合上述情况,1.8GHz频段资源紧张,对于方案的稳定存在不确定性,于是着手考虑基于5GHz频段的LTE-U在本工程中的应用研究。

3 无线方案设计

3.1 业务需求

专用无线业务涉及面较广,主要用户为地铁运营人员,包含了信号车地无线系统、集群专网无线系统、PIS车地无线系统和车载视频监控等。

信号车地无线系统在整个信号系统中起着关键作用,承载了列车间距防护、列车

速度防护、列车自动运行与调度等多项功能,确保行车安全,同时又能高效运行、便于管理人员灵活调度指挥。信号车地无线系统主要传送地面与列车之间的各类数据信息,主要包含列车控制信息、列车地理位置信息、鉴权信息等。所有数据均要求独立高可靠性的冗余通道、低速率的实时数据传输以及最高的优先级。 集群专网无线系统为固定用户、移动用户之间提供迅速、高质量的无线通信保障。其中固定用户包括控制中心调度员、车辆段/停车场调度员、车站车控室值班员等,移动用户包括站务人员、列车司机、检修人员等。集群专网无线系统主要提供无线语音调度、日常通话等功能,确保行车安全、提高列车运行效率、在紧急情况下提供必要保障。该业务要求低速的准实时数据的可靠传输、较高优先级逻辑需求以及高可靠性的通道。

PIS车地无线系统主要承载列车车厢内广告、新闻、咨询发布,同时进行必要的乘客指引信息播放。无线传输的数据主要为图片、文字、视频等信息。 该业务要求直播为主、录播为辅。直播数据要求实时性强、切换稳定无卡顿。录播要考虑在车辆段/停车场列车车库内的静态工况下大批量数据的稳定传输。该业务要求紧急信息数据优先级高、限制录播数据带宽、保证组播数据通道。 车载视频监控系统用于实时监控列车车厢内的情况,并在紧急情况下为应急调度指挥提供实时的车内高清动态图像信息。无线数据主要为视频信息。该业务要求大量的多路实时视频数据传输,带宽压力主要集中在上行带宽,且数据优先级较高,尽量避免重传。

其他的无线业务主要体现为列车车况信息,一般为低速率的数据信息,对实时性要求较高。

信号车地无线系统和集群专网无线系统主要承载低速数据,实时性、可靠性要求