摘要：軌道交通無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在PIS系統(tǒng)中占據(jù)非常重要的地位，其主要作用是在運(yùn)行中的列車和地面之間建立一條穩(wěn)定的通訊通道，實(shí)現(xiàn)列車與地面之間數(shù)據(jù)的上傳和下載，使列車司機(jī)和乘客得到重要的信息幫助和指導(dǎo)，從而提高地鐵運(yùn)營(yíng)服務(wù)的高效管理，給乘客提供更加及時(shí)的、全面的信息服務(wù)。在5G通訊已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)背景下，我們應(yīng)加強(qiáng)對(duì)軌道交通車地?zé)o線的學(xué)習(xí)和研究，提高地鐵的服務(wù)質(zhì)量。本文的目的是并結(jié)合航海線車地?zé)o線項(xiàng)目WLAN技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段軌道交通行業(yè)中兩種常見(jiàn)的車地?zé)o線通信技術(shù)進(jìn)行闡述和對(duì)比，希望能對(duì)想要了解車地?zé)o線通信的讀者起到參考作用。

　　關(guān)鍵詞：城市軌道;PIS系統(tǒng);車地?zé)o線;LTE;WLAN

　　引言：

　　乘客信息系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱PIS)主要是通過(guò)各種信息屏展示正確、及時(shí)的導(dǎo)乘信息，引導(dǎo)乘客便捷地乘坐軌道交通。隨著城市人口的增加，生活節(jié)奏的加快，乘客越來(lái)越重視對(duì)行程的精準(zhǔn)掌控。PIS系統(tǒng)可通過(guò)上車站內(nèi)各類顯示屏發(fā)布與乘車相關(guān)的資訊，能使乘客快速的了解乘車行程、等待時(shí)間、車輛擁擠度等導(dǎo)乘信息，不僅能緩解乘客乘車時(shí)的焦慮情緒、提高乘客乘車的滿意度，而且還能提高城市軌道交通運(yùn)營(yíng)服務(wù)的管理水平。

　　車地?zé)o線傳輸系統(tǒng)服務(wù)范圍涵蓋了控制中心、車站、線路、車輛段/停車場(chǎng)及列車。車地?zé)o線傳輸系統(tǒng)通過(guò)電纜、光纜及電磁波等傳輸媒介為列車與控制中心、車站、車輛段/停車場(chǎng)之間提供音視頻和數(shù)據(jù)傳輸通道。在正常情況下，車地?zé)o線傳輸系統(tǒng)能為控制中心對(duì)線路上正在運(yùn)營(yíng)的車輛進(jìn)行管理、指導(dǎo)、監(jiān)控視頻上傳等功能提供通信聯(lián)絡(luò)的技術(shù)保障，在緊急突發(fā)事件情況下，能集中通信資源，在高級(jí)別的通信到來(lái)時(shí)，中斷低一級(jí)的通信，保證有足夠的通信資源應(yīng)對(duì)緊急突發(fā)事件的通信需求。車地?zé)o線傳輸系統(tǒng)的服務(wù)范圍涵蓋了控制中心、車站、線路、車輛段/停車場(chǎng)及列車。

　　1、乘客信息系統(tǒng)

　　乘客信息系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱PIS)是依托計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)與軌道交通業(yè)務(wù)需求高度結(jié)合。在地鐵車站、運(yùn)行線路、列車內(nèi)構(gòu)建一個(gè)高信息傳輸效率、低延時(shí)的傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)信息展示屏向乘客提供導(dǎo)乘提示信息的系統(tǒng)。在大力發(fā)展智慧交通的背景下，無(wú)人駕駛的列車增多，乘客信息系統(tǒng)就要提供更加全面的、智慧的導(dǎo)乘信息，尤其是在緊急突發(fā)情況下，提供緊急疏散線路提示和指引，保障乘客乘車安全。

　　1.1 車載移動(dòng)帶寬需求

　　車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)為乘客信息系統(tǒng)提供的是地面與車載之間的無(wú)線傳輸通道，它將控制中心發(fā)布的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)推送到列車終端，并且同時(shí)將列車視頻上載至地面控制中心的監(jiān)視工作站，車地?zé)o線傳輸系統(tǒng)是乘客信息系統(tǒng)重要的組成部分。假設(shè)地鐵車輛按6節(jié)編組計(jì)算，每司機(jī)室各設(shè)2臺(tái)全景攝像機(jī)，每客室設(shè)4臺(tái)半球攝像機(jī)，每攝像機(jī)上傳需2M碼流，則全列車28路圖像需要的帶寬為：28×2Mbps=56Mbps，在列車運(yùn)行過(guò)程中，每列車通過(guò)車地?zé)o線傳輸網(wǎng)絡(luò)可接收由控制中心下發(fā)的2路視頻信號(hào)，每路視頻信號(hào)占用通信資源16Mbps，所需的帶寬資源為32Mbps。列車在行駛過(guò)程中所需總帶寬為88Mbps。隨著全自動(dòng)無(wú)人駕駛技術(shù)的逐步普及，大數(shù)據(jù)、AI等高科技技術(shù)的應(yīng)用，以及反恐安保的需求，都需要更多的移動(dòng)帶寬的支持，目前總體的業(yè)務(wù)需求在200-300Mbps可以滿足地鐵通訊需求。

　　2、車地?zé)o線系統(tǒng)

　　現(xiàn)階段車地?zé)o線傳輸技術(shù)主要為WIFI和LTE技術(shù)，無(wú)線局域網(wǎng)WIFI是由IEEE802.11工作組規(guī)定的無(wú)線通信系統(tǒng)，目前的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是802.11ac;LTE技術(shù)是3G的演進(jìn)，它采用正交頻分復(fù)用技術(shù)OFMA及多信道輸入輸出技術(shù)MIMO技術(shù)，可提供VoIP及IMS等高速率數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

　　2.1 LTE

　　LTE技術(shù)主要在于借助多載波正交調(diào)制技術(shù)即正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)、多天線輸入輸出技術(shù)(MIMO)和鏈路自適應(yīng)技術(shù)，從而提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量和提網(wǎng)絡(luò)通信速度及資源的利用率。LTE是由3GPP組織制定的全球通用標(biāo)準(zhǔn)，包括FDD和TDD兩種模式，兩種模式都是長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)，區(qū)別在于前者是分頻模式后者是時(shí)分雙工技術(shù)，兩者只存在較小的差異。TD-LTE(Time Division Long Term Evolution)在我國(guó)劃分了4個(gè)頻段，峰值速率在20MHz帶寬內(nèi)下行峰值速率為100Mbps，上行峰值速率為50Mbps。TD-LTE采用時(shí)間來(lái)分離接收和發(fā)送信道，接受和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時(shí)隙作為信道的承載，其單方向的資源在時(shí)間上是不連續(xù)的，時(shí)間資源在兩個(gè)方向上進(jìn)行分配，可以比較好地適應(yīng)地鐵PIS車地間的非對(duì)稱業(yè)務(wù)需求。

　　LTE技術(shù)方案通常在車站通訊機(jī)房?jī)?nèi)部署室內(nèi)基帶處理單元(BBU)，在行軌旁部署射頻拉遠(yuǎn)模塊(RRU)的方式實(shí)現(xiàn)車地?zé)o線信號(hào)的全覆蓋，但是信號(hào)在隧道中傳播的結(jié)果不理想，這時(shí)需要采用漏纜的方式傳輸信號(hào)，在地面和高架線路上使用天線安裝的方式進(jìn)行，因?yàn)镽RU信號(hào)強(qiáng)度可以覆蓋1200m的范圍，也正是這個(gè)特性，所以LTE軌旁安裝的有源設(shè)備要少，行駛中的列車信號(hào)切換的次數(shù)也少，從而減少了丟包率，提高了信號(hào)的穩(wěn)定性。由于TD-LTE采用的是時(shí)分雙工技術(shù)，對(duì)時(shí)鐘的精度要求非常高，需要在沿線車站建立時(shí)鐘系統(tǒng)從時(shí)鐘源獲取時(shí)鐘，運(yùn)營(yíng)時(shí)需工作人員定期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，由此可見(jiàn)，TD-LTE方案的建設(shè)成本和維護(hù)成本相對(duì)較高。

　　2.2 WLAN

　　在乘客信息系統(tǒng)中WLAN技術(shù)是地面與車載通訊中應(yīng)用最為廣泛的一項(xiàng)技術(shù)。WLAN使用的頻段范圍主要在2.4G和5G頻段，2.4G可用信道資源少，干擾較為嚴(yán)重，不能滿足當(dāng)前軌道交通PIS應(yīng)用。5GHz信道可用資源多，共計(jì)13個(gè)可用信道，通過(guò)5GHz頻帶提供高通量的無(wú)線局域網(wǎng)，理論上能夠提供1.3Gbps無(wú)線通信傳輸速率，實(shí)際傳輸率可在300Mbps～400Mbps之間，802.11ac是802.11n實(shí)際傳輸率的3倍，可以在一條信道上并發(fā)多路高清流媒體。作為 IEEE 無(wú)線技術(shù)的第五代標(biāo)準(zhǔn)，802.11ac是802.11n的延續(xù)，它沿用了802.11n的多進(jìn)多出的技術(shù)，除了提供1.3Gbps信道傳輸速率，在建設(shè)成本上與802.11n也相差不大。

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