LTE-U技术在轨道交通车地无线中的应用

　　摘 要：随着LTE技术在公网的成熟应用，无线专网的建设也呈现出蓬勃发展的势头，授权的专网频率带宽较小，而行业需求旺盛，需要非授权频率来补充，LTE-U(LTE-Unlicensed)技术为有效利用非授权频谱资源，提供了一种全新的轨道交通车地无线解决方案。

　　关键词： 轨道交通;车地无线;LTE-U;无线覆盖

　　1 系统概述

　　随着轨道交通快速发展，网络化运营以及轨道交通自动化程度的不断提高，支撑安全运营生产业务不断增加，对车地通信功能和性能要求不断提升。经业内各相关单位反复验证，相较于其他制式，LTE 无线专网有更好的应用前景，更符合城市轨道交通的发展方向，也是为了解决目前轨道交通安全运营的迫切需求。

　　本文从技术角度来，对5.8G eLTE-U 车地无线通信系统提出规划设计和建议。

　　2 应用优势分析

　　现在城市軌道交通领域，成熟的PIS/CCTV 车地无线技术方案包括LTE-U、Wlan(802.11AC)，LTE-U 方案在移动性、可靠性、抗干扰能力、设备数量等方面优势明显;同时，不再受1.8G 频率限制，可以为城市轨道交通行业提供超过100Mbps的稳定大带宽，可作为城市轨道交通车地无线技术选型的主流选择。结合地铁快轨的实际情况：最高160Km/h 高速场景、区间距离长，需要一种支持高速移动性，同时覆盖距离远、以便大大减少区间设备的车地无线技术，因此，项目推荐应用LTE-U 车地无线方案。

　　3 业务承载方案设计

　　3.1 业务网络架构

　　在布置区间无线设备时，应充分考虑系统的可靠性，每个区间无线设备的覆盖范围应有重叠区，可以通过自动调节区间无线设备发射功率而覆盖故障区间无线设备的信号漏洞区，在单个区间无线设备和其它设备出现故障时，仍保证信息的完整性，系统应能正常工作。

　　eLTE-U 区间覆盖规划

　　eLTE-U 正线单向轨旁单个AirNode 设备可部署2 个扇区，单个扇区可支持单载波20MHz 或20+20MHz 双载波聚合;采用异频组网，5725-5850MHz 频段总共有6 个可用20MHz 信道，站间小区频点交织规划，减少站间干扰。

　　车载无线设备

　　在每列车的车头端、车尾端各设置1 套车载无线设备，两套车载无线设备同时接入网络，车载PIS 业务系统从两个TAU 获取到2 份相同数据，选择其中1 份使用，保证车载无线网络单点故障时PIS和CCTV 业务不中断。

　　3.2 Qos 保障

　　根据车载PIS 系统信息承载中不同业务的要求，结合LTE对优先级和服务质量分类，将各业务的优先级和服务质量(延时、丢包等)定义如下表：

　　在LTE 网络内部进行QoS 保障，也可以提供相应的手段进行LTE 网络与传输网络的QoS 映射。

　　3.3 无线覆盖设计

　　高架桥覆盖场景

　　采用AirNode 基站+定向天线，安装在高架轨旁抱杆上，单AirNode 可提供4 端口，支持2 个扇区，分别连接到2 个定向天线覆盖两个方向

　　隧道覆盖

　　隧道场景采用AirNode 基站+定向天线进行定向覆盖，AirNode 和定向天线通过安装件固定到侧墙约4.5 米高(暂定)，相比车载天线车顶相比地面高度差越大越好，可提升覆盖性能，具体需要符合与接触网工程安装安全要求。AirNode 基站4 端口分别连接到2 个定向天线，向两个方案覆盖。天馈配置示意图如下所示：

　　车辆段和停车场覆盖

　　停车场和车辆段有棚或支柱，主要有划分有运用库和列检房，都是一块矩形面积，采用室内定向天线方式进行覆盖。

　　3.4 天线覆盖

　　eLTE-U 使用AirNode 最大支持2 个扇区4 个载波，按照上述链路预算，在0.28Km 时单载波可满足双向20Mbps 带宽，实际工程方案采用单扇区20+20MHz 双载波聚合，可实现单载波容量翻倍增益，保障在0.28Km 覆盖范围内实现双向传输40Mbps 有效带宽。

　　4 总结

　　LTE-U 技术支持城轨快线等高速环境，传输时延小， 提供高可靠业务支持，抗干扰能力强，覆盖半径大，可维护性强，部署灵活方便，可共享现有LTE 网络，也可独立建网，良好的QoS 保障，网络安全性高，系统可靠性高。满足轨道交通车地无线通信需求。

　　参考文献：

　　[1]《城市轨道交通设计规范》，DGJ 08-109-2004

　　[2]《城市轨道交通通信工程质量验收规范》.北京：中国计划出版社，2006

　　作者：李瑛

　　推荐阅读：城市轨道交通交通类期刊投稿

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： LTE-U技术在轨道交通车地无线中的应用

文章地址： http://www.qikanvip.com/jiaotongyunshu/53907.html