TD-LTE在现代有轨电车中的应用写作提纲

第20页共11页TD-LTE在现代有轨电车中的应用目录目录 1TD-LTE在现代有轨电车中的应用写作提纲 2TD-LTE在现代有轨电车中的应用 31.绪论 31.1选题背景 31.2应用前景 31.3现代有轨电车专用无线通信系统需求分析 41.3.1无线通信系统需求 41.3.2业务带宽需求 42.主流无线通信方案及分析 52.1国内常用的无线通信方案 52.2无线通信系统制式比较 63.LTE技术优点 63.1覆盖范围广 63.2抗干扰能力强 74.有轨电车TD-LTE无线通信系统方案 74.1系统概述 74.2系统方案 74.2.1总体方案设计 74.2.2系统组成 74.3系统功能要求 84.3.1数据业务承载 84.3.2乘客综合信息系统（PIS） 94.3.3视频监控信息 94.3.4通话功能 94.3.5旅客广播功能 94.3.6系统安全 94.4系统功能实现 95.结束语 10【参考文献】 10TD-LTE在现代有轨电车中的应用写作提纲一、绪论随着国内地铁建设条件的提高，很多城市将失去建设地铁的资格，这其中很多城市将目光转移到了有轨电车，有轨电车建设成本低，运量比公交大，运行平稳，乘坐体验好，有轨电车安全高效运行离不开通信，目前国内在轨道交通领域无线通信大部分使用的是窄带通信技术，比如南京地铁1号线2号线使用的数字集群通信系统，带宽窄，能提供的业务有限。也有部分城市轨道交通使用WLAN无线通信系统，WLAN虽然为宽带通信系统，但是容易受到民用干扰，比如深圳地铁，曾经被民用WiFi干扰逼停列车，本文参照部分城市轨道交通采用的TD-LTE无线通信系统，尝试将TD-LTE应用于有轨电车无线通信。二、本论1、现代有轨电车专用无线通信系统需求分析1.1无线通信系统需求1.2业务带宽需求2、主流无线通信方案及分析3、LTE技术特点4、基于TD-LTE的现代有轨电车无线通信系统方案4.1总体方案设计4.2系统功能要求4.3系统功能实现三、结论TD-LTE在轨道交通有专用频率，不易受到干扰，TD-LTE属于宽带无线通信，带宽大，移动性强，在高速移动下具有良好的稳定性，能同时承载话音、CBTC、车载PIS、CCTV等信息，为现代有轨电车提供有效可靠的车地无线通信方式，给有轨电车高效、安全运营提供技术保障，为乘客提供实时有效的旅服信息。TD-LTE在现代有轨电车中的应用【内容摘要】随着国内地铁建设条件的提高，很多城市将失去建设地铁的资格，这其中很多城市将目光转移到了有轨电车，有轨电车建设成本低，运量比公交大，运行平稳，乘坐体验好，有轨电车安全高效运行离不开通信，为提高有轨电车无线通信的能力，提供其传输多种业务数据的无线通信需求，参考地铁地铁对TD-LTE的应用实例，进行了本次现代有轨电车应用TD-LTE的设计，实现车机联控、调度通话和各种数据传输。抗干扰能力强，连接稳定性高，时延小，为现代有轨电车高密度行车提供技术保障。【关键词】TD-LTE现代有轨电车无线通信1.绪论1.1选题背景今年来国内各城市地铁建设热情高涨，但是随着国家地铁建设条件的提高，使得很多城市无缘地铁，有轨电车在各方面的优势明显，比如运量、环保、舒适性等，因此很多城市开始选择有轨电车作为城市轨道交通，以此提高城市公交服务水平，缓解交通压力。有轨电车安全平稳运行需要有专用无线通信实现车地通信，并与地面交通信号进行联动。TD-LTE应用于有轨电车，实现固定用户与移动用户之间的语音信息和数据交换，提高新车安全性、提升运输效率和管理水平，并提供服务质量的重要保障。1.2应用前景在轨道交通领域，常用的无线通信技术有WLAN、TETRA、LTE等。例如，目前在轨道交通工程中，深圳地铁二号线、五号线采用的WLAN无线传输，工作于2．4GHz或者5．8GHz公共频段，易受到民用WIFI的同频干扰，多次因无线干扰影响列车运营。随着社会的发展，车地之间的通信需求越来越大，对带宽的要求自然也大增，而现在再用的TETRA技术是窄带技术，不能传输视频等信息，WLAN又容易受到干扰，因此需要一种抗干扰强，保密性好的宽带技术，而TD-LTE符合这些要求，并且在已应用的轨道交通上表现优秀，将来必定会有更多的轨道交通选择LTE技术。1.3现代有轨电车专用无线通信系统需求分析1.3.1无线通信系统需求有轨电车专用无线通信系统主要是为了实现调度通话、PIS、CCTV数据在车地之间的传输提供，CCTV可以实现对列车、车站等地的视频监控，实时监测客流，以此调整运营密度。PIS系统可以通过LTE向车辆PIS系统发送车辆到发、交通换乘、日期与时间、票价、气象预报、文字新闻等文字信息；对行车安全、提高运输效率和管理水平、改善服务质量提供重要保证。主要功能需求包括：调度呼叫功能系统需要具备单呼、组呼、选呼、紧急呼叫、功能号呼叫等功能，确保在紧急情况下调度等拥有优先接入的权限。主叫号码显示可以使被叫清楚的看到呼叫方，功能号呼叫能使主叫准确快速的发起通话而不需要记住复杂的电话号码。数据传输功能分组数据传输业务采用DHCP地址绑定技术，并且可针对每个用户机设定其是否可使用数据传输服务。数据传输支持IPV4，最大传送单元（MTU）为1500字节，支持TCP/UDP协议、ICMP、IGMP组播协议等。二次开发的车载电台能够实现数据传输与语音/视频业务的实时同传、互不干扰。二次开发的车载电台为数据传输提供了以太网接口，可为车载CCTV、PIS、车辆等专业系统设备提供车地无线传输通道。通过预先定义的业务数据优先级，确保在带宽不足的情况下合理有效的传输。通话录音调度台可存储、查询与所有其他终端和通话组呼叫的信息。呼叫信息可通过被呼方号码和时间段等条件进行检索。呼叫信息包括被呼方号码、别名、呼叫时间、通话时长等。对列车的通话查询还包括列车功能号等内容。录音及回放，录音以文件方式并以日期为文件名记录当天的呼叫。并可以按多种方式查询（如按时间、车次号、列车号等方式）。用户选择查询到的录音文件进行播放，录音播放时可进行快进、快退、暂停等操作功能。网络管理功能系统需要能够实现有效、灵活的网络管理与控制。1.3.2业务带宽需求国内某市有轨电车需传输的车地无线信息包括语音调度、车载视频监控、车载PIS三大类信息。其中无线调度通信实现车地联控、提高运行安全的重要方式，视频数据包含车载视频监控和PIS，车载视频能实现监控视频实时回传和查看，是保障旅客安全的一种手段，PIS旅服信息传输时刻表，列车到站时间，注意事项等信息，是为旅客提供细致周到服务的重要通道。各业务带宽需求如表1所示。表1各类车地无线业务的带宽需求序号业务名称承载方式上行带宽下行带宽传输时延备注1集群调度组播100kbps100kbps小于150ms2列车控制信息单播100kbps100kbps小于150ms3列车状态信息单播100kbps0小于150ms4乘客文本信息组播0100kbps小于150ms5车辆信息单播50kbps0小于150ms6票务信息单播200kbps100kbps小于150ms7视频监控单播2Mbps100kbps小于300ms1个RRU上传1路来考虑8车载PIS信息组播04Mbps小于300ms2.主流无线通信方案及分析2.1国内常用的无线通信方案1、窄带数字集群——TETRA数字集群早期轨交用的较多，技术成熟，语音业务完善，在兼容性、保密性方面表现优秀，曾经一直是调度系统的首选技术，但是由于是窄带通信，业务量小，不能提供高清视频等业务。2、WLANWLAN是由IEEE802.11工作组规定的无线通信系统，该方案在地铁应用较早，技术成熟，应用在行车CBTC系统和旅服PIS系统的车地无线方案。现阶段智能设备WiFi成标配，信号极易受到干扰，导致异常停车，信号覆盖施工成本高。3、LTELTE网络组成只有基站和核心网，系统构成简单，时延较低，系统采用全IP架构，适应当前技术发展趋势。可提供下行100Mbps和上行50Mbps的峰值速率；LTE组网对小区边缘用户的性能有较好的提升小区容量大，移动性好。2.2无线通信系统制式比较LTE系统的容量、时延、频谱利用、漫游等优点明显。兼有语音和数据调度、高效语音、高速无线上网、高速数据传输、高清视频监控的优势，使多网合一，降低建设成本。TD-LTE是我国自主研发，具有自主知识产权，且将传统语音调度和宽带数据双网合一，降低投资运营成本LTE与McWiLL®、TETRA技术对比及集群通信的性能比选如表2所示。McWiLLTETRALTE峰值速率15Mbps（5MHz）115.2Kbps（4时隙）50Mbps语音容量并发300路（5MHz）并发4路（25KHz）单区支持200使用频段1.8G、400M、3.3G400M、800M1.8G、多址方式CS-OFDMATDMAOFDM调制方式QPSK~64QAMπ/4-DQPSK多天线支持智能天线常规天线智能天线切换机制快速硬切换支持支持1×1同频复用支持同频组网不支持支持漫游支持不支持支持终端类型CPE/PCMCIA/PDA/手机/各行业终端语音调度终端和低速数据终端调度终端、数据终端支持业务语音和数据调度、无线上网、数据传输、高清视频监控语音和低速数据传输、语音调度语音和数据调度、无线上网、数据传输、高清视频监控表23.LTE技术优点3.1覆盖范围广国家规定轨道交通LTE使用1785MHz-1805MHz专用频段，相比WLAN的2.4GHz频段，相同功率可以覆盖更广，每个RRU接上下行两块天线，使双侧各覆盖1KM左右范围，覆盖范围还可以通过调整功率实现变化。3.2抗干扰能力强与WLAN网络相比，LTE有国家规定的专用频率，可以有效隔离现有公网频段，减少同频干扰。4.有轨电车TD-LTE无线通信系统方案4.1系统概述有轨电车专用无线通信系统是为有轨电车运营的固定用户（调度中心、车辆段调度员等）和移动用户（列车司机、防灾人员、维修人员）之间的语言和数据信息交换提供可靠的通信手段，对行车安全、提高运输效率和管理水平、改善服务质量提供重要保证。本系统采用LTE实现有轨电车无线数据传输，实现车地之间的实时信息交互功能。车地无线信息包括语音调度（调度中心与沿线司机及移动用户的通话）、数据（信号控制信息、票务信息等）、视频（车载视频监控、车载PIS）三大信息。专用无线通信系统负责车载运营控制系统网络的整体搭建，确保与车辆网络稳定、安全、可靠的联系，满足调度管理、票务等数据信息的上传/下发等。此次专用无线通信系统覆盖范围包括有轨电车正线（含地下段）及车辆基地所有室内外区域（含综合楼、各类库房等）。4.2系统方案4.2.1总体方案设计东部沿海某城市有轨电车T1线一期工程，线路长13.8公里，设置15座车站，14座地面车站，1座地下车站，设置车辆基地（控制中心）1处。T1线建设TD-LTE车地无线宽带网络，主要承载车地联控话音、CBTC、PIS、车载CCTV等业务。覆盖正线全线（含车站、变电所等）、车辆基地（控制中心）室内外以及场段内的综合管廊内部空间。全线采用BBU+RRU的组网方式，RRU利用光纤拉远设置在沿线车站，地面线路和车辆基地用定向天线覆盖，地下车站及两侧地下线路利用漏缆覆盖，控制中心室内用室分天线覆盖，以此实现正线区间，车辆基地、车站和场段内综合管廊内部空间等区域的全覆盖。4.2.2系统组成图1为TD-LTE车地无线宽带系统平台的系统架构，由核心网层、无线汇聚层和接入层三部分组成。其中核心网层包括LTE核心网、调度台、网管系统、调度服务器、PIS系统、CCTV中心、录音系统时钟系统、列控系统和其他的外部系统等构成。无线汇聚层即站台子系统包括基站BBU和RRU。车载终端、便携终端通过接入专用无线网络连接至控制中心调度服务器、DIS服务器、调度台、网络管理终端等设备。核心网通过骨干网与BBU建立连接。BBU到RRU通过光纤连接，一个BBU可以管理和连接多个RRU。每辆列车设置2套车载数传设备（以下简称TAU）、2套车载台、2套车载交换机分别置于车头和车尾，车头和车尾顶部各配套设置1套天馈，TAU提供的数传通道将为车辆内各系统数据进行加密后通过LTE网络传输至控制中心。如图2图1图24.3系统功能要求4.3.1数据业务承载分组数据传输业务采用DHCP地址绑定技术，并且可针对每个用户机设定其是否可使用数据传输服务。数据传输支持IPV4，最大传送单元（MTU）为1500字节，支持TCP/UDP协议、ICMP、IGMP组播协议等。二次开发的车载电台能够实现数据传输与语音/视频业务的实时同传、互不干扰。二次开发的车载电台为数据传输提供了以太网接口，可为车载CCTV、PIS、车辆等专业系统设备提供车地无线传输通道。通过预先定义的业务数据优先级，确保在带宽不足的情况下合理有效的传输。4.3.2乘客综合信息系统（PIS）控制中心通信PIS系统可以通过LTE向车辆PIS系统发送车辆到发、交通换乘、日期与时间、票价、气象预报、文字新闻等文字信息；控制中心通信CCTV系统可以通过无线通信向车辆PIS系统调看车载摄像头图像。4.3.3视频监控信息控制中心CCTV服务器通过交换机、路由器与LTE的核心网对接；车载子系统车载PIS主机交换机连接到车载终端，使列车视频能实时通过无线回传至中心进行存储或者查看。4.3.4通话功能无线通信系统所承载的业务中，无线语音业务及调度管理数据优先级最高，车载票务信息优先级次之，并可根据相关要求分时传输，车载视频和乘客综合信息系统、车辆信息优先级最低。调度员通过调度台可以发起单呼、组呼、选呼、紧急呼叫、列车功能号呼叫、车组号呼叫、车次号呼叫。4.3.5旅客广播功能调度员通过无线通信系统的调度台，与正线运行或车辆段/停车场列车及车厢内的广播设备，进行广播。对某列车广播调度员首先通过选择当前正在正线运行的某一列车，选择广播按钮进行广播。此时，系统内部调度台首先发送广播指令给车载电台，车载电台接收到广播指令后，打开广播口，呼叫建立。广播结束后，调度台发送广播结束指令给车载电台，车载电台关闭广播口，结束广播。4.3.6系统安全LTE是第四代移动通信技术，在轨道交通上使用工信部分配给轨交的1785MHz-1805MHz频率，LTE需要双向鉴权，保密性好，安全可靠。系统的网络安全包依据3GPPLTE网络安全标准设计，包括网络接入安全、网络域安全、用户域安全等。4.4系统功能实现调度通信、CBTC、车载监控系统对于数据实时性以及视频图像的播放质量要求高，需要无线网络低时延、高可靠性、