关于LTE-M综合承载CBTC在宁波轨道交通三号线的应用

关于LTE-M综合承载CBTC在宁波轨道交通三号线的应用摘要：宁波轨道交通3号线和宁丰城际铁路项目采用的长期演进（LTE）技术包含CBTC（基于通信的列车控制）的设计方案和专用的无线中继信令系统。这些设计方案主要包括有线LTE网络，无线LTE车对地通信，LTE时钟同步，服务隔离和集成电源方案。它们基于仅传输CBTC服务的传统LTE，并且还考虑同时传输群集服务。为了进一步提高整个系统的可靠性和安全性，设计了改善基带处理单元的跨网络连接，设备的冗余配置，集群无线电覆盖范围，铁路漏缆的安装高度的方案。关键词：LTE-M；综合承载；城市轨道交通；车地通信第页共21页目录TOC\o"1-4"\h\z\u1绪论 12LTE车地无线通信 12.1．车对地无线通信 12.2．对车地无线通信系统的功能要求 23综合承载系统（LTE-M） 33.1.LTE-M技术优势 43.2.专用频段 43.3.宁波轨道交通的专用频段选择 43.4.宁波轨道交通三号线的LTE方案 5（一）LTE有线网络 5（二）LTE车地无线通信 6（三）覆盖方式 7（四）LTE时钟同步方案 10（五）业务隔离方案 104LTE-M的实体及接口 134.1.LTE核心网(EPC) 134.2.无线基站设备（eNodeB） 134.3.LTE网管(OMC910) 154.4.时钟服务器 164.5.终端设备（TAU） 174.6.支持数据和集群功能LTE-M系统内部接口 185与原有线路互通 19结论 20致谢 20参考文献 211绪论随着移动通信技术的飞速发展,第四代LTE移动通信系统受到宽带,容量大,传输速率高,频率使用率高,传输延迟低的通信系统的影响,受到了生活各个领域的高度关注。在本地传输中,车辆与地面之间的通信是安全操作的关键。当前,诸如CBTC(基于通信的列车运行控制),CCTV(闭路电视监视)和PIS(乘客信息系统)之类的城市轨道系统中的大多数使用在公共开放频带中运行的WLAN技术来实现车对地通信。目前,事实证明,基于WLAN技术的车对地通信网络是满足城市轨道交通需求的，它拥有高速度,高密度,高安全性等。但是，该技术不是完美的，并且有一些局限性。例如，WLAN使用自由和开放的频带，不需要无线电委员会的批准。因此，许多民用设备也在此开放频带中工作，例如便携式WiFi设备，电磁设备等。这些设备会干扰车辆的无线传输。此外，WLAN并非为高速移动而设计。另外，WLAN不能设置优先级，也不能为更高优先级的服务确保更多的实际带宽，因此它不适合于车辆与地面通信的综合承载。LTE技术的发展及应用，使得这一得到解决。2LTE车地无线通信作为确保运营安全的重要环节，城市轨道交通车对地无线通信包含基于通信的列车运行控制（CBTC）系统，列车运行状态监视（TOSM）系统，车辆视频监视（CCTV）系统和轨道交通旅客信息系统（PIS）等4种基本服务。车地无线通信是城市轨道交通安全运行的神经中枢。2.1．车对地无线通信1.列车控制系统（CBTC）列车控制系统(CBTC)当前是城市轨道交通信号系统中使用的主要系统。可以交换列车和地面数据，以自动控制和计划列车运行。共有三项主要功能：自动列车监控（ATS），自动列车保护（ATP）和自动列车服务（ATO）。CBTC是主要的自动化城市轨道交通系统，在确保列车安全运行和提高列车效率方面发挥着重要作用。车辆与地面之间的无线通信是连续且双向的：车辆与地面之间的通信分为车辆之间的信息传输（下行链路）和车辆之间的信息传输（上行链路）。2.列车运行状态检测（TOSM）列车行驶状况监视系统可以检测列车行驶状况并经由传感器实时发送；列车控制命令，并且将数据发送到车辆地板的无线通信网络的地板。地面监控中心通过集中处理和数据分析，对列车行驶状态进行实时监控和远程故障诊断。确保列车的安全运行。3.视频监控系统（CCTV）视频监控系统(CCTV)将列车厢和列车厢的视频监控图像无线传输到控制中心,以进行中央监控。还可以通过无线网络对其进行监控，并向地面监控站广播实时监控视频。通过车辆与地面之间的视频传输，地面控制点可以实时监控机房，机房和车辆等关键区域，以确保列车运行的安全性和乘客的人身安全，并满足运行要求。4.旅客信息系统（PIS）旅客信息系统(PIS)是咨询,审批,广播控制和管理的平台。它可以在多个显示终端上显示多种类型,多种信息源,并行的,分区和优先级信息。PIS可以发布各种关键信息,乘客可以直接直观和生动看到这些信息。它可以提供列车的到站和离站时间,转播电视节目和广播监控屏幕,以为乘客提供高质量的服务并提高总体运营水平。PIS数据传输通过无线PIS网络将视频和图像信息从地面传输到汽车的屏幕。整个数据传输是通过下行链路传输进行的,传输的一般信息是高分辨率视频。但是目前城市轨道交通车地无线通信面临的新挑战主要有以下三方面：1.CBTC\PIS\CCTV\调度4张无线网络独立建设各个系统烟囱式建设和运维,效率不高。

Wlan方案轨旁设备部署众多,运维压力大。2.核心生产系统(CBTC)车地无线安全可靠性亟待提升

Wlan公共频段干扰导致车地无线丢失问题,长期持续。

Wlan高速移动性、切换能力,先天劣势难以后天弥补。3.演进方向不明,对于未来城轨网络化运营支撑不足城轨Wlan方案高度私有化,无统一演进标准。Tetra互联互通受限,难以匹配后续城轨网络化运营需求。所以建设和运维工作量大、安全可靠性低、未来演进弱,是城轨车地无线网络三大主要问题。2.2．对车地无线通信系统的功能要求1.宽带信息传输能力无线车辆对地面通信系统负责规划，控制，地铁上的传输以及诸如乘客信息之类的多媒体信息。它以数据，音频和视频的形式传输。该系统对即时信息传输的要求非常高，应保证车辆与地面之间的无线通信。2.非常强的干扰抑制轻轨线路贯穿城市，其通信环境相对较差，极易出现内部和外部通信问题。应确保车辆与地面之间的无线通信系统具有强大的干扰抑制能力，可以保证效率和安全性，并通过通信避免质量。造成严重的规划安全事故。3.大空间中的高速移动目前，运营中的地铁的最高速度为80km/h，计划的最高速度为120km/h。在大空间中高速行驶时，车对地无线通信系统应满足地铁的通信要求。这是当前地铁通信系统所面临的问题，并且迫切需要解决。如果不能实现这一功能，就不能保证城市轨道交通的可靠性和安全性，并且存在巨大的隐患。4.非常高的适应性众所周知，城市轨道交通的运营环境相对复杂。高架隧道，地下隧道和地面等形式多种多样，必须满足不同环境下车辆与地面之间的无线通信要求，并能够提供连续，动态，可靠的信息传输。5.无缝连接地铁在大范围内连续行驶。使用单独的信息设备无法在房间区域内实现完全覆盖。必须使用变电站连接信号,如果站点之间的信息传输无法实现无缝衔接:,那么在地铁运营过程中将存在很多的信息盲点,会存在很大的隐患危险。因此提出了LTE-M技术来引领城轨车地无线通信新时代。以LTE-M推动建立以CBTC为核心的安全业务相关的综合业务承载网。目前LTE-M技术在轨道交通车地无线通信中已经成为了主流技术。LTE-M车地无线方案在28地市选用，从2016年开始,除个别线路外，所有线路CBTC均采用LTE-M技术规范。3综合承载系统（LTE-M）城市轨道交通的LTE-M系统是基于TD-LTE技术的地面无线宽带通信系统。该系统满足了城市轨道交通车辆对地面通信服务要求的原则，同时确保了列车运行控制系统的安全性和可靠性。本地通讯服务。许多网络可以同时提供专业的数据传输，视频传输和宽带集群服务。鉴于现代公共交通中高速车辆运行，实时视频监控和车辆宽带交通的趋势和挑战，它是现代公共交通中一个崭新的宽带无线电频道。当前，有两种主要的LTE-M网络解决方案。第一种联网方案是同频交错联网。这样，轨道侧设备将连接到同一无线访问网络以形成第2层网络。第2层网络的基站根据站点地址进行交错，并使用相同的载频配置。相邻的射频单元（RRU）连接到不同的无线电基站（BBU），当一个BBU发生故障时，与其相邻的RRU会增加发射功率，以覆盖发生故障的BBU下的RRU覆盖区域。在没有设备故障的情况下，降低发射功率，以避免相邻基站的干扰。在发现基站故障之后，相邻基站增加发射功率以覆盖故障基站的覆盖范围。这种组网方式的最大优点是整个网络仅使用一个频段，节省了频率资源。缺点是没有轨道旁设备的设备备用，这降低了其可靠性。如果两个相邻基站发生故障，则系统将无法正常工作。另一个网络解决方案是具有相同站点的双层网络覆盖解决方案。在此方案中，系统提供A和B双层网络设计。这两个网络是完全独立的，并且可以并行工作而不互相影响。每个网络都包括核心网络（EPC），轨旁无线电接入网络（eNodeB）和车载无线终端（TAU）。3.1.LTE-M技术优势LTE-M在城市轨道交通中的主要优势如下：（1）适应移动高速环境：LTE-M技术已经出现在移动通信领域，并且适用于移动高速环境。通过实际测试，它可以支持高达350km/h的运行速度。（2）维护成本低：使用LTE-M技术时，由于距无线电覆盖区域的距离较大，无线电设备的数量大大减少。在正常情况下，无需沿路径移动源设备，从而减少了设备维护的难度。特别是对于某些需要整体升级的项目，LTE-M技术的使用大大减少了系统升级所需的时间和人力。（3）高安全性：LTE-M使用专用的频率点，可以有效避免来自商业WIFI设备（无线局域网）的干扰。同时，LTE-M是基于TD-LTE技术的，该技术也是中国具有自主知识产权的国家标准通信技术。（4）多优先级支持：LTE-M支持多服务优先级。对于具有集成运营商的LTE-M网络，可以根据服务存储条件和线路特性为不同类型的服务分配不同的优先级。特别是对于信号系统的列车运行控制服务，必须确保优先传输。LTE-M系统以其高带宽和完善的机制来保证对多种服务优先被用于集成本地传输服务的传输。尽管它确保CBTC服务的传输极其可靠，但它也可以完成紧急文本传递并训练实时状态。为CCTV，乘客信息（PIS）和群集语音计划等服务提供了有效的传输通道。3.2.专用频段目前，900MHz频段专用于GSM-R铁路，并且难以开发TD-LTE宽带数据移动服务。可以申请的城市轨道交通专用网的TD-LTE频段为：1447-1467MHz（固定移动用户频段）1785-1805MHz（行业专用网络频段），5850-5920MHz（TD-LTE可用频段）。由于5.9G频段的空间传输损耗太大，并且硬件设备尚未完全成熟，因此更适合城市轨道交通的频段为1.8G和1.4G。目前，1.8G频段已在郑州，乌鲁木齐，兰州等城市申请并应用于城市轨道交通。3.3.宁波轨道交通的专用频段选择宁波轨道交通3号线和宁丰城际铁路。自2015年宁波轨道交通使用专用频段以来，该项目基于长期时分作为信号的3GPP（TD-LTE）标准演进，并将专用无线通信系统用于车辆地板上的无线通信解决方案。批准用于1.8GHz物理层以使用1.8GHz频带，并且应用层协议符合IP（互联网协议）。其中，宁波轨道交通被授权使用1790至1800MHz的专有频段来发送有关信号系统和专用无线通信系统的车地通信的信息。为了建设宁波轨道交通3号线一期工程，在2016年对LTE技术的综合承载设计进行了测试。在10MHz频率带宽下承载两项服务：1.信号系统服务CBTC服务，由核心网络和BBU+RRU冗余组成。2.通信系统的无线集群调度服务由BBU+RRU冗余组成。地理位置：场景包括地下和地面。选择1号线第二阶段的五乡至秋隘之间的部分进行测试。总共测试了三个站点和两个部分。频率设置：A网络1790-1795MHz，B网络1795-1800MHz。通过无线性能，吞吐量，限制条件，CBTC和LTE-M无线调度功能等多种测试，证明LTE无线系统可以提供原始TETRA系统的大部分功能，还可以提供扩展功能，例如视频通话。LTE网络参数完全符合或优于现有网络参数和相关国家法规。宁波3号线建设中选择的1790至1800MHz专用频段可以很好地解决外界系统的干扰问题。可以有效减少小区边缘频率干扰，提高小区吞吐量。可以抑制信道相关干扰并提高上行速率。使用专用的1.8G频带可以应对轨道交通的快速发展，网络运营和设备自动化的不断改进以及客运量的快速增长。3.4.宁波轨道交通三号线的LTE方案宁波轨道交通3号线和宁丰城际铁路项目采用的长期演进（LTE）技术完全符合CBTC（基于通信的列车控制）和专用无线信令系统的设计方案。这些设计方案主要包括有线LTE网络，无线LTE车对地通信，LTE时钟同步，服务隔离和集成电源方案。它们基于仅传输CBTC服务的传统LTE，并且正在考虑同时传输群集服务。为了进一步提高整个系统的可靠性和安全性，进行了原始设计。基带处理单元的跨网络连接，设备的冗余配置，集群的无线电覆盖范围，轨道旁的泄漏电缆的安装高度和专业的交叉供电设备。（一）LTE有线网络LTE系统基于开放的行业标准，使用具有开放标准协议和接口的商业设备，并使用透明传输来发送信息。LTE系统主要分为一些有线LTE通信和一些无线LTE通信，一些LTE有线连接使用IEEE802.3以太网标准，一些LTE车辆无线连接使用技术LTE双工时分（TDD）标准。这里主要介绍一下宁波3号线上的LTE有线网络。宁波轨道交通3号线LTE有线网络使用独立于光纤的两层网络冗余设计，物理网络使用环形网络来防止单点故障。LTE电缆网络主要传输LTE基站和LTE核心网的服务。根据LTE系统设备布局的原则，LTEA和B网络的BBU（基带处理单元）位于设备的集中站，仓库和停车场，而LTEA和B的核心网络位于B网络位于运营中心。LTE运营网络主要承载两种服务：一种是信号CBTC服务，另一种是无线集群规划服务。这两种服务在LTE核心网络的SGi接口处划分为不同的网段。无论服务类型如何，主交换机都将不同网段的服务分开，它们可以通过VLAN（虚拟局域网）或VPN（虚拟专用网）进行隔离。技术网络可以满足可靠性，安全性和业务完整性的要求。对于专用无线服务，尤其是在路线上派遣列车司机的情况下，还必须采取必要的冗余措施以确保正常的业务运营。3GPP的无线访问网络共享（RAN）共享技术用于确保专用无线网络的服务隔离和可靠性。通过RAN版本，两个核心网络之间共享部分或全部接入网络，以实现网络运营商频率接入网络的普遍使用。共享载波频率共享，多个网络共享演进的无线接入网（eRAN）资源，包括载波频率资源和基站硬件资源。通过基站的不同类型的用户，不同的用户属于不同的核心网络管理。（二）LTE车地无线通信宁波轨道交通3号线无线车辆-地面网络主要使用漏缆实现车辆与地面之间的双向通信，使用基于LTE的1.8GHz开放频段，使用无线设备的专用组件和标准化的模块化硬件布线。实现高度可用的无线网络。从逻辑上讲，该项目可以分为三个部分：核心网络层，基站访问层和终端层。介绍如下：1.核心网络层：是整个无线网络的组成部分。它实现了无线数据的集成和分发，并且可以与其他业务子系统集成，并为它们提供可靠的双向数据服务。所有无线访问信息都必须通过核心网络层与外部系统通信。核心网络层还负责管理和维护整个网络。2.基站接入层：主要由BBU和RRU组成。BBU放置在设备中心站的机房中，RRU沿着线路放置以允许无线访问，RRU和天花板天线专门放置在平台级别，以在平台级别提供专用的无线通信访问，而上行链路访问地面线路网络连接到中心的核心网络层，以完成各种服务的数据传输。3.车载无线终端：主要分为具有CBTC数据的车载TAU和具有专用无线通信功能的车载设备。车辆的无线终端用于连接到轨道上的无线网络，并传输无线通信和车辆语音。路由中的无线冗余网络继续使用普通位置的双网络模式。公网双网的二层网络的覆盖区域基本重叠，网络的每一层的覆盖方法和覆盖程度与普通单网相似。来自同一位置的基站的两个小区以不同的频率分配，并且同一层中的相邻小区以相同的频率范围分配。即，无线网络A使用相同的频带，无线网络B使用不同的频带。由于在站级使用的LTE通信系统仅发送专用无线通信，因此仅部署专用无线通信系统所属的网络A中的RRU基站组。双层网络的配置保证了非常高的可靠性。A、B有线、无线双网在冗余设计上是相互独立的，各自的设备也完全独立，提高了容错率，双层网络设计为列车行驶提供保障。（三）覆盖方式0CC控制中心大楼整体覆盖采用室外天线，楼内部分区域采用室分天线进行补盲;轨旁采用单漏缆覆盖，高架漏缆挂高0.6米~0.78米，测试验证可满足CBTC和车内无线调度业务的需求。站台区域可采用隧道两侧漏缆覆盖，站厅采用室分天线覆盖，可以满足无线集群调度业务需求。（1）无线覆盖合路器（连路由）合路器（连路由）ABRRU(A网)ABRRU(B网)合路器（连路由）合路器（连路由）ABRRU(A网)ABRRU(B网)泄露信号延伸方向泄露信号延伸方向左线或者右线漏缆图1地下部分漏缆连接示意图由于地铁隧道是封闭的环境，因此无线信号在隧道中的传播将迅速衰减，列车车体也会屏蔽无线信号。使用漏缆进行隧道无线覆盖，它拥有覆盖距离长，有效覆盖范围窄，还能使信号场强分布均匀。所以能很好解决隧道无线网络覆盖的问题。2．高架桥和地面覆盖：地面部分，考虑到高架桥上的两条轨道之间的距离很小，并且没有隧道壁隔离，因此计划将这两个方向作为覆盖区域。RRU设备和架空线合路器放置在导轨附近，适合安装。另一个方向上的漏缆通过过轨馈线连接。图2是示意图。合路器合路器合路器合路器合路器合路器合路器合路器RRU1234RRU1234左线右线岛式站台漏缆漏缆漏缆漏缆过轨线高架桥和地面的无线覆盖结合实际轨道之间的距离，只在一侧安装RRU等设备，另一侧通过连接过轨线实现设备之间的连接，即完成了双向的无线覆盖，又节约了资源。

（2）车载天线安装LTE1LTE2车载台LTE1滤波器车LTE1LTE2车载台LTE1滤波器车左侧双极化天线车右侧双极化天线LTE1LTE1LTE2LTE2主天线回路辅天线回路车顶全向天线车顶全向天线LTE1LTE2LTE1LTE2TAU滤波器LTE2合路器图3车载天线连接示意图在车顶和列车中心线安装了两个单向鱼鳍全向天线。沿着中心线安装，车顶天线的布置原则是靠近路边的信号源，以免电缆被过分推挤。对于车辆形状的定向天线，其高度应接近泄漏电缆的高度，以避免损坏信号接收。所以板放置在地板的左侧和右侧。使其能够更好的接受信号。（3）覆盖范围各行业在不同场景下的覆盖半径CBTC业务：地下隧道漏缆覆盖半径1136m;高架漏缆覆盖半径1089m手持台语音：地下隧道漏缆覆盖半径947m;高架漏缆覆盖半径900m车载台语音：地下隧道漏缆覆盖半径1328m;高架漏缆覆盖半径1281m手持台视频：地下隧道漏缆覆盖半径683m;高架漏缆覆盖半径636m正线RRU布点间距不大于1.2km设计，交织覆盖。（四）LTE时钟同步方案TD-LTE基站组网工作要求同步精度为±1.5微秒，普通的网络时间协议(NTP)只能达到毫秒级别同步，对于无线基站所需的同步精度是远远不够的，需要严格同步无线帧为了达到同步效果，宁波轨道交通3号线采用国际电气电子工程师协会的IEEE1588V2同步标准。IEEE1588V2被称为PTP（精确时钟同步协议），并且是一个主从同步系统。在系统同步过程中，主时钟会定期释放PTP时间同步协议和时间信息，以通过时钟门接收通过主时钟门发送的时间戳信息。系统计算主从线路的时间延迟以及主从之间的时间差，并使用该时间差定义本地时间，以使从设备的时间保持与主设备的时间。IEEE1588V2可以同时执行频率同步和时间同步。确保随时间变化的传输精度主要取决于两个条件：反频率精度和连接对称性。这次宁波3号线和宁丰城际公路提供的时钟系统使用了控制中心，车站的两级网络模型。它由主控制中心时钟（主时钟），车辆主时钟（辅时钟），时间显示单元（辅时钟），传输通道，接口设备，网络子系统管理组成。时钟和电源以及时钟子系统设备。宁波轨道交通3号线还在不同位置配备了两组1588V2时钟服务器，包括操作控制中心和停车场，并定义了优先级设置，以便LTE系统可以使操作控制监视服务器与优先级同步同步。当操作控制中心时钟服务器发生故障时，车辆段的时钟源将才对LTE计时。使用IEEE1588为宁波轨道交通3号线一期和宁丰城际首通段项目的通信系统和其他系统中心设备提供统一的时间信号。通过建立高精​​度的地面时间链路大大降低了基站对卫星系统的依赖性，降低了系统构建成本，并减少了故障点，并提供了统一的高精度时间和频率信号用于基站的操作。（五）业务隔离方案综合的CBTC运营商和专用的无线服务使用于宁波3号线LTE无线电系统。两种不同的服务使用无线网络，因此要考虑适当的业务隔离方案。该项目将许多终端设备用于CBTC和专用无线群集，以完成适当的数据传输。对于CBTC服务，在车辆的前面和后面安装了两个车辆访问终端TAU，其中一个连接到A网络，另一个连接到B网络。集群终端包括三种类型：车载站，手持站和基站。终端可以使用专用信道来使用专用无线，视频，应用程序数据和其他功能，主要是为了完成网络上的语音通信以及与关联的运输服务器和站点的通信。A网LTE核心网CBTC（A网）A网LTE核心网CBTC（A网）调度系统平台（A网）服务器数据库集中网管多媒体多媒体调度机（主）调度机（备）中心调度台交换机交换机图4传输隔离方式（2）试车线与干线服务隔离：根据A和B的双重网络计划，测试线与主线具有相同的服务，但通信目标地址不同。根据初始业务报文的目的地址不同，通过设置不同的GRE隧道将TAU传输到EPC控制中心，在数据包中添加适当的GRE报头，EPC根据不同的GRE报文将数据包发送到测试线。与EPC无关的SGi端口通过光纤连接到测试线交换机。程序包通过EPC一个独立的SGi端口，该端口通过网络电缆连接到控制中心的交换机，从而保证了数据传输的隔离，从而使主线和测试线不会相互干扰。图5是示意图。运营控制运营控制中心交换机运营控制中心交换机防火墙-A2台防火墙-B2台SD-ASD-BSD-A2台SD-B2台TAULTE-A网LTE-B网EPCAEPCB防火墙-A防火墙-B运营控制中心信号设备试车载信号设备注：SD为加密设备图5试车线与正线业务隔离网络对于宁波三号线的业务隔离方案：根据核心网的端口特性连接不同交换机来应对不同业务保证集群与信号服务之间的传输隔离；使用GRE隧道技术对正线和试车线业务进行端到端隔离，避免试车线业务干扰。这两种方案都完美的为LTE网络解决了业务隔离问题，保障了LTE网络下列车的行车安全。4LTE-M的实体及接口因为宁波轨道交通三号线是CBTC+集群调度，所以这里对支持集群和数据功能LTE-M系统实体进行描述。4.1.LTE核心网(EPC)EPC负责LTE网络内数据传输和外部网络的接口，具备分组数据路由、QoS配置、信令控制、终端注册和认证管理等重要功能，是LTE网络核心部分。LTE车辆对地面通信网络使用两组EPC同时运行，从而为LTE网络A和B提供独立的数据通道。主LTE网络使用小型化和高度集成的服务器硬件，它集成了高性能多合一机器上的PDN网关（PDN-GW），服务网关（S-GW），移动性管理服务（MME），HSS和其他功能模块，实现以下功能：1.采用全IP架构，实现用户面和控制面分离；2.S-GW（服务网关）：服务网关，主要功能是实现分组数据的转发和转发，以终止E-UTRAN部分（无线接入网）的接口和在E-NodeB之间切换的网点管理。3.P-GW（PDN网关）：一种分组数据网络网关，可终止面向PDN的SGi接口并建立与外部网络网关的连接。功能包括分配终端IP地址，基于GBR和AMBR以及DHCPv4监控上行和下行速率。4.MME（移动性管理实体）：移动性管理实体，主要负责控制级别的移动性管理，包括用户上下行链路和移动性状态管理，临时用户标识的标识等。主要功能包括向NAS层（非访问层）发送信号安全性，IDLE模式下的终端移动性，P-GW和S-GW选择，运营商管理，身份验证等。如图6所示。图6核心网参数4.2.无线基站设备（eNodeB）LTE分布式基站由eBBU基带控制单元和eRRU无线单元组成。EBBU和eRRU共同实现了eNodeB的完整逻辑功能。eNodeB基站是无线通信系统中的接入网络设备。它主要负责发送和接收无线电信号，管理无线电接口上的无线电资源以及管理接入网侧的移动性。它可以使用模块化，可配置和自适应的统一硬件体系结构平台来实现设备的即插即用。基站实现了通信系统空中接口通信的安全性，即终端与基站之间的无线接口信令的完整性得到保护和加密，无线接口用户的飞行器业务也得到加密和保护。eNodeB主要由基带控制单元（eBBU）和远程射频单元（eRRU）组成。eRRU通过数字光纤接口（Ir接口）连接到eBBU。在宁波轨道交通三号线中所用的设备为eBBU3900和eRRU32321.eBBU3900是BTS的基带处理单元，并提供与BSC之间的物理接口。2.提供外部接口：Abis接口，CPRI接口。Abis接口:用于处理Abis信号和服务。CPRI接口：提供BBU和RRU之间的接口，以完成um接口和公共通道的物理层和MAC层的协议处理功能。3.完成CDMA1X话务CDMA1XEV-DO基带数据的调制解调、CDMA的编码解码功能。4.提供系统同步时钟信号。5.完成系统的资源管理、和操作维护和环境监测功能。如图7所示。图7BBU3900设备参数4.3.LTE网管(OMC910)OMC负责维护，配置和管理LTE-A和B网络上最重要的设备（基站，主网络，车辆终端），并可以监视其他设备（例如时钟服务器）的状态和管理功能）通过SNMP。状态，事件，警报和其他信息可用于外部网络管理系统。LTE网管系统主要负责管理所有LTE基站，包含设备参数配置、网关配置、告警、日志、用户管理、性能管理和系统更新等功能，能够实时查看LTE基站的工作状态。主要软件功能如下：1.设备管理：集中管理所有LTE基站，提供单机管理、分组管理等多种管理模式，提供增减设备、设备更新的操作，对于设备参数和设备状态可以查看和修改。2.用户管理：提供用户注册功能，并对用户进行分组管理，管理员对用户可进行修改、删除、禁用等操作，同时可以查看用户信息、在线状态、登陆时间等。系统可以记录所有用户活动日志。3.告警功能：当设备发生告警时，管理员可以查看到警报的严重程度和警报类别，以及警报的来源和发出的时间等。系统会保留所有过往警报，方便随时查询。4.日志功能：对于设备接入信息、系统连接信息、系统运行信息、用户活动信息等信息进行统计，生成系统报告，便于查询。5.授权管理：管理者对系统的职责不同。系统可以将不同的系统管理权限分配给不同的角色。系统管理权限包括配置管理，错误管理，资源管理，报告管理，系统管理等。6.性能管理：配置基站的上下行时隙配比，调节上下行速率，管理基站频点、带宽、调制方式等，针对不同需要定制系统性能指标。如图8所示。图8OMC设备参数4.4.时钟服务器时钟服务器外接GPS天线获得统一精确的时间来源,并通过高精度的本地时钟。它基于IP网络传输方法（1588V2PTP，精确的时间协议），并为LTE网络上的TD-LTE基站提供了高精度的时钟同步保证（±1.5微秒），从而允许传输相邻小区开销接口的上行和下行严格同步，来减少相互干扰。如图9所示。图9时钟服务器参数图4.5.终端设备（TAU）终端设备分为两种类型：车载设备（TAU）和便携式手持终端。TAU通过Uu和Uw等无线接口连接到访问子系统，以实现数据传输功能。车载TAU是铁路运输行业的专业改装TAU列车设备，提供数据访问服务，例如地铁列车控制，视频监控（CCTV）和乘客信息系统（PIS）。该设备使用先进的LTE技术，单播，多播和基于LTE的QoS机制，以及为地铁应用开发的高级VRRP技术，以确保应用高效，实时，安全和可靠是。多媒体手持终端是基于TD-LTE标准的高质量工业，该设备集成了集群通信技术的自主知识产权，可以在专用网络集群对讲机中提供最强大的性能和出色的数字多媒体通信体验。车载TAU设备是车载设备业务数据的总出口，负责LTE无线数据传输和车载设备有线数据传输的双向通道。如图10所示。图10TAU设备指标4.6.支持数据和集群功能LTE-M系统内部接口1.Uu接口Uu接口是数据终端和LTE基站之间的接口。Uu接口基于3GPPTD-LTER9的要求，并支持LTE数据服务。2.S1接口S1接口是LTE基站与LTE核心网设备之间的接口。LTE核心网接入点包括控制级逻辑MME节点和用户级逻辑SGW节点。MME的S1-C接口和SGW的S1-U接口。3.S5接口S5接口是S-GW和P-GW之间的接口。根据3GPPR9的要求，它为S-GW和P-GW之间的用户级别提供隧道和隧道管理功能。4.Uu-T接口Uu-T接口是群集终端和群集基站之间的接口。除了支持Uu接口的技术要求外，还支持多媒体群集的语音和数据服务。5.Sn-T接口（待定义）Sn-T接口是两个LTE-M中继核心网络之间的接口。该接口支持在两个LTE-M中继核心网络之间的LTE-M中继终端之间漫游和切换。除了支持S5接口和S10接口的技术要求外，还支持多媒体中继的语音和数据服务的漫游和交换。6.S6a-T接口（待定义）S6a-T接口是LTE-M干线核心网络和eHSS之间的接口。除了支持S6a接口之外，还支持用于多媒体中继语音和数据服务的用户数据和认证信息的传输。7.D接口D接口是调度站与LTE-M集群核心网之间的接口，实现了调度站与LTE集群核心网之间的通信，并提供了集群服务的规划和管理功能。5与原有线路互通3号线交换中心3号线交换中心（LTE）基站3号线手台11号线交换中心（TETEA）互联网关TETRA电台1号线手台1基站图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