宽带数字集群在城市轨道交通中的应用探讨

1、宽带数字集群在城市轨道交通中的应用探讨摘要：针对城市轨道交通数字集群的现状与问题，从 应用需求和技术发展两方面探讨宽带数字集群在城市轨道 交通的应用，提出了城市轨道交通无线集群宽带化演进的可 行性，并对下一步发展方向提出建议。Abstract ： In view of the present situation and problems of urban rail transit digital cluster ， the application of broadband digital cluster in the urban rail transit should be discussed

2、 from two aspects of the requirements and technology to put forward the feasibility of the broadband of urban rail transit wireless clusters and put forward the suggestions of the next step of development.关键词：城市轨道交通；无线集群；宽带化Key words： urban rail transit ；wireless cluster ；broadband 中图分类号： U285 文献标识码

3、： A 文章编号： 1006-4311 （2016）13-0223-020 引言 城市轨道交通的无线集群通信系统为控制中心调度员、 车辆段调度员、车站值班员等固定用户与列车司机、防灾、 维修、公安等移动用户之间提供通信手段1 。该系统在保证 行车安全及处理紧急突发事故方面有着不可替代的作用，同 时还能为各个部门提供便利的通信手段。目前，城市轨道无线集群系统基本采用陆上集群无线电（terrestrial trunked radio , TETRA 数字集群通信系统组网， 随着通信技术的发展，数字集群性能日趋完善，在城市轨道 调度领域，TETRA系统显示了特有的优势。但随着轨道交通 规模的不断发展

4、，运营管理要求的不断提升，对图片和视频 等数据传输功能提出了更高的要求，迫切需要从“听，说” 向“听，说，看”演进，因此，城市轨道交通无线宽带化， 是城市轨道交通通信系统急需解决的一个问题。1 城市轨道交通运营对宽带通信系统需求1.1 列车调度通信和维修通信 无线通信系统可以根据业务需要，为控制中心行车调度员、环控（防灾）调度员、维修调度员、公安中心调度员、 车站值班员、 车辆段 / 停车场值班员、 列车司机以及各部门流 动人员提供语音通信、短信息与分组数据通信，为轨道交通 的行车安全和突发事故的紧急处理提供安全保障。如果控制 中心调度员、车站值班员、维修人员能够快速收到故障现场 的图片与视频

5、，就能够快速地进行处理，启动应急预案，更 加有效地指挥行车。1.2 视频监控综合服务 目前，城市轨道交通视频监控系统已经覆盖车站、车辆段范围，但随着城市轨道交通客流的不断增大，突发情况时有发生，车站内可能会有监控盲区，另外，隧道区间也是可视化的盲区，这些都会影响突发事件的处理速度和能力。在处置突发事故时，现场处理人员能够将现场音视频实时传送 回应急指挥中心，将极大提升地铁应急指挥管理能力。1.3 其它功能车 -地双向大容量传输服务。 这一需求主要包括乘客信息系统无线调度平台和列车监控系统的车-地传输通道 2 ，另外，未来可综合承载公安采集信息、接触网图像信息等各种业务 对宽带数字集群也有一定的

6、需求。2 目前城市轨道交通无线集群通信系统组网技术目前，地铁无线集群通信系统普遍采用TETRA数字集群通信系统组网。TETRA(Trans European Trunked Radio)是由 ETS推荐的 一个数字集群标准，该标准是个公开的标准。TETRA标准采用 TDMA 与 FDD 技术， 集调度、 移动电话和短消息业务于一 体，非常适合专网无线调度使用。TETRA集群系统采用单工、半双工为主要通信方式，具有列车广播、选呼、组呼、调度通话录音、后台监听、优先 呼叫、强拆、 强插等功能。 使用中仅仅在按键讲话 ( PTT-Push To Talk时才占用无线信道，节约了无线资源和终端耗电。E

7、TRA的调度功能比较完善，但是它的数据承载能力较 低，但其用户数据速率低， 处于 Kbit/s 级别，达不到 Mbit/s 级 别，因此，在城市轨道交通行业中仅能承载语音通信功能。3 基于 TD-LTE 的宽带数字集群通信系统TD-LT（E time-division long-term evolution ，时分长期演进） 技术是3GPP标准的4G通信技术，它采用OFDM和MIMO（多 输入多输出）作为其无线网络演进的唯一标准 4，具有高数 据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和更强的移动支持 能力，移动速率达到 120350km/h时，移动终端能与网络 保持连接，确保其不掉线，能够大幅度提

8、升 3G 空中接入效 率。在 20MHz 带宽下， 上行峰值传输速率为 50Mbit/s ，下行 峰值传输速率为 100Mbit/s 。TD-LTE宽带集群在TD-LTE技术上，承载数字集群业务， 实现了语音、数据、视频等功能，如图 2 所示，它和 TETRA 数字集群的对比如表 1 所示，相比现有系统，它的优势体现 如下：高宽带，下行和上行传输率分别为100Mbps和50Mbps ;高效数据传输能够为城市轨道交通系统提供无线业 务语音调度、视频传输、CBTC列车控制信号传输的组网功能。 高频谱利用率，综合运用OFDM、MIMO技术，有效提高了频谱利用率。扁平网络架构，网元节点少，用户面传输

9、时延10ms,控制面信令传输时延 100ms。安全性高，拥 有空口与端到端加密功能。完善的QoS （服务质量）管理机制能够在不影响多业务并发的前提下，根据业务的优先级 首先保证高优先级业务的资源和性能。TD-LTE是国际公认的 4G 标准技术，具有稳定可靠的产品平台，易于实现互联 互通和资源共享。4 结语综上所述，基于TD-LTE的宽带数字集群技术适合目前城 市轨道交通无线通信宽带化的演进，随着技术规范的制定、 标准化工作的深入、TD-LTE产品的不断丰富，二次开发功能 不断完善，可以预见，基于TD-LTE的宽带数字集群通信系统 将成为城市轨道交通无线通信系统的主流解决方案，而城市 轨道交通集群通信将面临一个全新的升级换代。参考文献：1 李伟章，等 .城市轨道交通通信 M. 北京：中国铁道出 版社， 2008： 132.2