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LTE-U技術(shù)在軌道交通車地無線中的應用

來源:期刊VIP網(wǎng)所屬分類:交通運輸時間:瀏覽:

  摘 要:隨著LTE技術(shù)在公網(wǎng)的成熟應用,無線專網(wǎng)的建設(shè)也呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的勢頭,授權(quán)的專網(wǎng)頻率帶寬較小,而行業(yè)需求旺盛,需要非授權(quán)頻率來補充,LTE-U(LTE-Unlicensed)技術(shù)為有效利用非授權(quán)頻譜資源,提供了一種全新的軌道交通車地無線解決方案。

  關(guān)鍵詞: 軌道交通;車地無線;LTE-U;無線覆蓋

軌道交通論文

  1 系統(tǒng)概述

  隨著軌道交通快速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)化運營以及軌道交通自動化程度的不斷提高,支撐安全運營生產(chǎn)業(yè)務不斷增加,對車地通信功能和性能要求不斷提升。經(jīng)業(yè)內(nèi)各相關(guān)單位反復驗證,相較于其他制式,LTE 無線專網(wǎng)有更好的應用前景,更符合城市軌道交通的發(fā)展方向,也是為了解決目前軌道交通安全運營的迫切需求。

  本文從技術(shù)角度來,對5.8G eLTE-U 車地無線通信系統(tǒng)提出規(guī)劃設(shè)計和建議。

  2 應用優(yōu)勢分析

  現(xiàn)在城市軌道交通領(lǐng)域,成熟的PIS/CCTV 車地無線技術(shù)方案包括LTE-U、Wlan(802.11AC),LTE-U 方案在移動性、可靠性、抗干擾能力、設(shè)備數(shù)量等方面優(yōu)勢明顯;同時,不再受1.8G 頻率限制,可以為城市軌道交通行業(yè)提供超過100Mbps的穩(wěn)定大帶寬,可作為城市軌道交通車地無線技術(shù)選型的主流選擇。結(jié)合地鐵快軌的實際情況:最高160Km/h 高速場景、區(qū)間距離長,需要一種支持高速移動性,同時覆蓋距離遠、以便大大減少區(qū)間設(shè)備的車地無線技術(shù),因此,項目推薦應用LTE-U 車地無線方案。

  3 業(yè)務承載方案設(shè)計

  3.1 業(yè)務網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

  在布置區(qū)間無線設(shè)備時,應充分考慮系統(tǒng)的可靠性,每個區(qū)間無線設(shè)備的覆蓋范圍應有重疊區(qū),可以通過自動調(diào)節(jié)區(qū)間無線設(shè)備發(fā)射功率而覆蓋故障區(qū)間無線設(shè)備的信號漏洞區(qū),在單個區(qū)間無線設(shè)備和其它設(shè)備出現(xiàn)故障時,仍保證信息的完整性,系統(tǒng)應能正常工作。

  eLTE-U 區(qū)間覆蓋規(guī)劃

  eLTE-U 正線單向軌旁單個AirNode 設(shè)備可部署2 個扇區(qū),單個扇區(qū)可支持單載波20MHz 或20+20MHz 雙載波聚合;采用異頻組網(wǎng),5725-5850MHz 頻段總共有6 個可用20MHz 信道,站間小區(qū)頻點交織規(guī)劃,減少站間干擾。

  車載無線設(shè)備

  在每列車的車頭端、車尾端各設(shè)置1 套車載無線設(shè)備,兩套車載無線設(shè)備同時接入網(wǎng)絡(luò),車載PIS 業(yè)務系統(tǒng)從兩個TAU 獲取到2 份相同數(shù)據(jù),選擇其中1 份使用,保證車載無線網(wǎng)絡(luò)單點故障時PIS和CCTV 業(yè)務不中斷。

  3.2 Qos 保障

  根據(jù)車載PIS 系統(tǒng)信息承載中不同業(yè)務的要求,結(jié)合LTE對優(yōu)先級和服務質(zhì)量分類,將各業(yè)務的優(yōu)先級和服務質(zhì)量(延時、丟包等)定義如下表:

  在LTE 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部進行QoS 保障,也可以提供相應的手段進行LTE 網(wǎng)絡(luò)與傳輸網(wǎng)絡(luò)的QoS 映射。

  3.3 無線覆蓋設(shè)計

  高架橋覆蓋場景

  采用AirNode 基站+定向天線,安裝在高架軌旁抱桿上,單AirNode 可提供4 端口,支持2 個扇區(qū),分別連接到2 個定向天線覆蓋兩個方向

  隧道覆蓋

  隧道場景采用AirNode 基站+定向天線進行定向覆蓋,AirNode 和定向天線通過安裝件固定到側(cè)墻約4.5 米高(暫定),相比車載天線車頂相比地面高度差越大越好,可提升覆蓋性能,具體需要符合與接觸網(wǎng)工程安裝安全要求。AirNode 基站4 端口分別連接到2 個定向天線,向兩個方案覆蓋。天饋配置示意圖如下所示:

  車輛段和停車場覆蓋

  停車場和車輛段有棚或支柱,主要有劃分有運用庫和列檢房,都是一塊矩形面積,采用室內(nèi)定向天線方式進行覆蓋。

  3.4 天線覆蓋

  eLTE-U 使用AirNode 最大支持2 個扇區(qū)4 個載波,按照上述鏈路預算,在0.28Km 時單載波可滿足雙向20Mbps 帶寬,實際工程方案采用單扇區(qū)20+20MHz 雙載波聚合,可實現(xiàn)單載波容量翻倍增益,保障在0.28Km 覆蓋范圍內(nèi)實現(xiàn)雙向傳輸40Mbps 有效帶寬。

  4 總結(jié)

  LTE-U 技術(shù)支持城軌快線等高速環(huán)境,傳輸時延小, 提供高可靠業(yè)務支持,抗干擾能力強,覆蓋半徑大,可維護性強,部署靈活方便,可共享現(xiàn)有LTE 網(wǎng)絡(luò),也可獨立建網(wǎng),良好的QoS 保障,網(wǎng)絡(luò)安全性高,系統(tǒng)可靠性高。滿足軌道交通車地無線通信需求。

  參考文獻:

  [1]《城市軌道交通設(shè)計規(guī)范》,DGJ 08-109-2004

  [2]《城市軌道交通通信工程質(zhì)量驗收規(guī)范》.北京:中國計劃出版社,2006

  作者:李瑛

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