基于TD-LTE的地铁无线综合承载网

摘要：随着社会经济的不断发展，通信技术得到了很大的进步与发展。越来越多的无线技术应用到地铁中，TD-LTE 技术就是其中的一种无线技术。本文主要分析了TD-LTE的技术特点优势、基于 TD-LTE 技术的地铁综合承载网方案及网络覆盖方案。

关键词：TD-LTE 技术；地铁；无线综合承载网 1 TD-LTE的技术优势分析

（1）OFDMA 的多址接入方式，可以让系统的信道带宽配置与子载波的数量有着重要的联系。无线接入网能够通过基本参数完全不变或无需更改设备来设计出传输能力不一样的承载网络，可以多种方式组网及多场景结合。例如：主要通过网络的具体需要，选择宽带不对等的方法，在系统设备不变的情况下进行构建，不仅能够确保TD-LTE系统可靠性，还可以很好地利用频谱资源。

（2）用户分配带宽的大小与调度子载波的数量有着很大的关系，因此，TD-LTE系统能够在传输资源内按照在网用户的数量、用户优先级和用户带宽的需要进行灵活组网。比如：关于低突发、低速率的列控系统数据和高速率的流式视频业务可通过调度带宽大小进行支持，从而代替了传统基于Wifi的CBTC系统和PIS系统无论业务传输量上存在多大差异都需要占用一个Wifi业务信道的缺点。 （3）用户与用户之间的带宽资源在频域内是相互正交的，传统的系统不同存在的干扰可采用多用户频域调度来规避的作用，能够很好地防止干扰。并且采取软频率复用技术及各个小区间的干扰协调技术，选择TD-LTE的方法是很符合系统单频组网。

（4）用户与用户之间不仅仅是带宽能够改变，而且选择的调制编码方法也是单独存在的，结合用户业务的自身特点、用户无线传播环境的好坏在传输鲁棒性和传输效率之间达到平衡的目的。

（5）TD-LTE 物理层结合了混合自动重传请求技术，该技术根据自动重传请求（ARQ）的高可靠性和前向纠错码（FEC）高效率的等特点，关于无线传输过程中存在的意外问题，能够及时地在物理层进行重传，很大程度上降低了分组数据的误包率，而且可以加快数据的传输。混合自动重传请求技术特点特别适合地铁工程应用高可靠性地要求和低延迟需求多场景存在。 2地铁综合承载网业务要求

现阶段，地铁无线通信系统中的人员、承载业务和业务保障能力上，都能够呈现出其应用特点。

在使用方面，不仅有地铁正常运营的运营人员，还有很多自动控制系统平台上的终端设备。所以，地铁无线综合承载网不仅要符合人与人之间相互联系的需求，而且又要体现物联网的特点。

在承载业务方面，主要有双向沟通的语音、视频业务，也有单向视频广播业务、紧急文本信息分发业务等。所以，地铁无线综合承载网其上下行带宽的分配必须结合其业务需求进行设计，而不是和其他的通信系统一样，下行的场景比上行的多。

在业务保障能力方面，业务类型的不同取决于其在传输可靠性和传输延迟上存在着不一样的指标限制。例如：语音视频通信业务可以实现人与人之间的双向实时通信，所以，对传输延迟特别重视而可以接受数据差错；而自动控制系统的业务数据的周期性传输业务量很小同时周期很长，不能使数据出现错误，所以，

必须确保传输可靠性，但是对传输延迟并不重视；视频广播业务对高带宽传输能力的要求特别高。所以，地铁无线综合承载网必须对各个业务都能够确保其带宽调度能力同时能够提高业务质量保障能力。

还有，原先的地铁工程的无线专网为了能够有效确保其正常运营，在物理网络组织过程中，一般选择同期组织2个网络，在地铁运行过程中，选择主从网络冗余备份的方法。所以，在进行新系统设计的时候，最好延续原系统的优点并防止由于系统设备存在问题给正常运营埋下隐患。

如今，在地铁工程中，同一条地铁综合承载网络，必须采用无线接入技术来接受地铁的业务，主要的业务类型有以下几种： （1）集群调度业务主要有语音通信业务

（2）信息化业务一般有单向的传输业务，把图像或视频信息经广播的形式传输给网络内全部的列车。

（3）视频监控业务是将正常工作中的列车或监控点的视频监控图像按照实际要求，传输给视频监控平台或者存储服务器。

（4）列车运行状态监控业务，对列车的正常工作进行实时监控，将列车上的各种传感器采集的数据反馈给监控中心，方便运营中心更好地了解列车的工作状态，及时发现运行中的问题及解决，确保列车的安全。

（5）列车控制业务，主要是列车的自动驾驶进行有效控制，对传输数据有着很大的要求。

以上的业务有着不同的业务需求和传输质量保证，汇总见表1。 表1 地铁主要业务需求及传输质量保证

以上的业务在传输速率和传输质量上的需求，主要是源于TD-LTE 建设地铁无线综合承载网过程中必须面对的问题，需要根据TD-LTE技术的特点进行解决。 3 基于 TD-LTE 技术的地铁综合承载网方案

主要从高可靠性、低并发业务及可维护性三点并根据地铁工程的应用需求优化TD-LTE技术。

3.1 高可靠性

在LTE综合承载网中，网络和设备的可用性要求达到较高要求（具体为设备在一年的连续运行中，因各种可能原因造成停机维护的时间少于5分钟），高可靠性是LTE综合承载网的基本要求。可靠性保证网络发生故障时以最快的速度进行保护倒换，使得各项业务的损失降到最低。

LTE的可靠性技术可以描述为保证在最短时间内切换到保护路径，不会出现连接中断的情况。LTE的可靠性技术可以分为快速检测和保护倒换技术两个方面，二者相辅相成共同为LTE网络高可靠性提供保证。

快速检测方面要求对相邻系统之间通信故障进行快速检测，保证出现故障时可以更快的建立起替代通道或倒换到其他链路。而保护切换方面则要配合保护倒换技术进行相应协议的倒换。保护倒换技术即在事先建立好备用通道供设备进行倒换，针对不同的承载业务需要部署相应的保护倒换技术。 3.2 低并发业务

公共通信网络主要对大用户给予高速突发性的数据传输能力，而在地铁工程中，专用通信领域的业务大多数是周期性的、低突发的数据报业务或者业务速率较平稳的视频流业务。并且因为使用人员在物理空间上比较少，同时入网运行列车在空间上的天然间隔，所以，无线专网的单小区内的激活用户数相对较小，在同时间必须并发支持的业务种类受到约束。 3.3 可维护性

多天线技术的引入，可以大大提高了接收机的接收能力，降低了系统对最小接收电平的需求。无线系统能够接受更大的传播路径减少，一定程度上增加了单小区的覆盖面积。经科学的系统规划，能够很好地采用地铁系统连续2个车站间距有限的特点，利用 TD-LTE 的拉远

能力，采用信源设备不进入隧道轨行区的覆盖方案，很好地防止系统设备故障带来的保障能力问题，可以使得信源设备的维修保养或者紧急抢修不受地铁列车正常运行的限制，切实提高了地铁系统的保障能力。 4结束语

综上所述，地铁通信系统是地铁日常运行的神经系统，承担着列车运行监控、运营调度、企业管理、应急通信等众多业务功能。它所需要的承载网络必须能提供可靠的、冗余的、可重构的、灵活的传输通道。 参考文献：

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