基于TD-LTE的行业创新应用示范-2.docx

基于TD-LTE的行业创新应用示范（地铁无线通信系统）1、项目的背景随着车载视频监控系统传输实时性要求不断提高，以及列车旅客信息系统中多媒体数据流传输带宽需要的不断增加，以WLAN为代表的车地无线通信技术已不能完全满足地铁行业需要。2、项目建设的必要性在地铁的高速发展过程中，CBTC（基于通信的列车控制技术）发挥了极其重要的作用，它保证了地铁控制信号的实时和稳定传输，对提供安全、高效和舒适的轨道交通出行体验发挥了至关重要的作用。从蒸汽动力火车到电力机车，再到自动驾驶列车，为满足不同时期的列车运营需求，CBTC技术也在不断发生变化。 当前，地铁CBTC系统主要由TETRA+WiFi网络来承载，其中TETRA主要提供语音调度，WiFi负责列控承载和PIS等数据业务。然而，这种组网方式的弊端随着近年来多起地铁事故的发生而逐渐浮出水面，这对以安全为第一要务的轨道交通行业来说，毫无疑问是不可接受的。 WiFi抗干扰性能差，存在安全隐患 WiFi作为一种无线通信技术标准，在对安全性拥有极高要求的地铁车地通信应用中具有先天缺陷。首先，从频点数来看，国内主流的WiFi频段2.4G共约80MHz带宽，22MHz带宽的信道，完全不重叠信道仅为3个。这意味着AP密集分布时，不同AP相同信道之间的同频干扰是必然。然而，在TETRA+WiFi组网模式下，由于WiFi在城区的有效覆盖距离一般只有200米左右，这使得地铁沿线需要大量、密集地部署热点（AP）来提供持续、完整的信号覆盖。如果WiFi热点同频干扰问题不能得到有效解决，必然给地铁运营留下安全隐患。 图1:WiFi同频干扰示意图 其次，从信道结构层面来说，WiFi使用的是载波侦听/冲突检测方式进行资源分配，设备发送信息前进监听（载波监听），如果通道正被使用，设备在发送前必须等待，在多用户情况下，系统资源的利用率较低。并且，WiFi只能做整个信道带宽级（20/40/80MHZ）的信号强度检测，颗粒度粗，反馈不及时，只能时分反馈信道质量，无法及时跟踪信道质量。在同频干扰无法避免的情况下，这种粗线条的干扰检测机制更为地铁安全运营带来诸多不确定性。 再次，在干扰控制方面，WiFi仅通过TPC约束AP和STA的最大发射功率，并无其他干扰控制技术。由于WiFi所用的2.4GHz是非牌照频段，符合发射功率限制等技术要求的各类无线电通信设备及工业、科学和医疗等非无线通信设备均可使用。因此在对地铁网络进行规划时，很难找到一片WiFi“净土”。这样一来，前期规划的网络因为后期加入AP而可能导致干扰控制变得不可控，或者由于临时个人AP的引入而导致网络干扰增加。如今，带WiFi功能的手机大都可以随时“变身”临时AP，地铁沿线可能充斥着各种靠WiFi通信的设备和仪器，便携式路由器，甚至是各种蓝牙设备等，都可能会对地铁WiFi信号发起冷不丁的干扰冲击。总之，无法统一规划导致随意出现的WiFi干扰源很难控制，时刻对列车的安全运行构成威胁，2012年11月深圳地铁遭便携式WiFi路由器逼停便是现实的案例。而根据国家有关规定，在该频段内的无线电台站之间产生干扰，原则上不受保护，应由被干扰方自行解决或双方协商解决。图2:统一规划难导致干扰不可控3、城市轨道交通业务需求1）CBTC:列控信息车地实时、双向传输2）列车调度3）车厢及轨旁前方视频回传4）实时视频、信息和灾害应急发布4、目前面临的挑战1）免费开放频率，干扰源多2）无QoS保障机制3）站址多，隧道内维护困难4）三张独立的无线网络，运营成本高5）只有语音调度，无数据/视频调度6）高速移动无法保障业务5、系统特点 创新 主流技术 先进的空口抗干扰技术 多级QoS算法 高移动性、无缝切换算法 融合 一张网同时承载PIS、CCTV、宽带集群、CBTC 宽带集群同时支持语音及视频调度 宽带集群、视频会议融合 安全运营 专用频率、专业抗干扰技术 多级QoS算法 高移动性、远距离覆盖、无缝切换 敏捷调度 调度可视化，现场可见，调度可达 宽带集群、智真会商融合、快速决策 便捷乘运 PIS over LTE 实时旅客信息，新闻广播实时显示 实时CCTV over LTE,掌控应急事件现场 Telepresence over LTE 智真视频会议融合6、技术优势 有效的抗干扰技术：确保车载业务体验和行车安全1）LTE比WiFi有着更好的信道结构：n LTE：基于15k子载波调度可用20M组建同频网络n WiFi：基于20M信道选择，需要20*7=140M才能组建无干扰网络1Security layer 2）LTE比WiFi有更好的接收性能：n WiFi; 低于-90dbm时，无法接收数据n LTE:低至-130dbm时，仍能满足低速数据需求2 系统化的抗干扰技术，可以使得LTE获得20dB以上增益LTE WiFi物理层（1）导频检测（2）快速功控（3）交织技术（4）MIMO技术无链路层（1）HARQ重传（2）慢速功控（3）AMC自适应无网络层（1）ICIC（2）CoMP开环功控 高移动性、无缝切换, 保证业务连续性 多级QoS算法：保证网络关键数据的可靠传输 语音、数据、视频融合大幅提升调度效率大数据时代来临，eLTE语音、数据、视频融合，丰富调度业务，提升调度效率 专业化宽带集群性能保障7、应用场景 PIS over LTE：实时新闻、换乘信息，在线广告，方便旅行生活高带宽、低时延，以及良好的性能，匹配PIS行业需求，可以支持实时新闻、换乘信息、在线广告的实时播放，增加旅行便利，以及客户收入 CCTV over LTE: 实时掌控应急事