TD-LTE无线通信系统在轨道交通上的应用

　　摘要：TD-LTE技术有着稳定性好、抗干扰能力强、带宽大等特点，可以高效满足轨道交通高速运转下的信息传递要求，能够很好的保证信息传递稳定性。同时该技术为小型化的核心网，投资成本低，有利于进一步的商业推广。技术的成熟，TD-LTE无线集群系统、多平台联合使用在城轨无线通信系统中起到了非常好的效果，未来TD-LTE技术在城轨应用方面会越来越多，越来越广泛。

　　关键词：TD-LTE;无线通信技术;轨道交通

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　　引言

　　互联网技术的发展，网络通信技术作为基础技术，起着至关重要的作用。“TD-LTE”也可以成为“中国的4G技术”，同时也成为我国发展“5G”的基础性技术。在3G时代，欧洲的WCDMA、美国的CDMA2000是市场的主导。但是随着我国对于“TD-LTE”技术的研发、推广，4G和5G时代实现了弯道超车。因此在我国必须要推广TD-LTE无线通信系统的应用，不仅仅是市场需求，更是我国通信发展之需要。轨道交通作为我国公共交通体系的主要组成部分，其运行质量直接影响我国工农生产。如何加强TE-LTE无线通信系统在轨道交通方面的应用成为了研究热点。

　　一、TD-LTE无线通信系统简述

　　LTE标准时3GPP标准化组织在为3G技术演化升级制定的，后来LTE技术发展超过了预期研发，不断的演化升级成为4G标准，LTE根据双工方式的不同，划分为LTE-TDD和LET-FDD。其中“LTE-TDD”就是我们所述的“TD-LTE”，二者差异不大，超过90%的技术重复度。在诸多标准制定方面，二者也是保持一致。但是TD-LTE最初主要是我国在推广运营，在4G时代开始显现威力，为5G发展奠定了基础。其通信能力强，稳定性好，商业化运用不断成熟。

　　TD-LTE无线通信技术特点：1)系统稳定，网络安全性高，TD-LTE采用全IP的扁平架构，以适应未来技术的发展，大大简化系统联网的复杂性，减少传输延迟，使用户面延迟小于5ms，控制面延迟小于100ms。 TD-LTE技术采用分层架构，可以最大程度地降低LTE / SAE网络的安全威胁。2)频段具有唯一性，抗干扰能力强，利用举措可以有效的将民用频率干扰消除，提高系统的整体性能。3)带宽大，有效满足高速数据传输和语音传输， TD-LTE支持1.4mhz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz的不同带宽。良好的信息传递效率和下载速度，保证传输高效性。4)多种覆盖模式，覆盖距离长，TD-LTE用连接的泄漏电缆覆盖整个隧道，信号发送的方向垂直于列车运行的方向，到达列车的车载站的信号稳定。5)良好的移动性能，及时在高速运作(120-350km / h)下，也可以提供较好的网络信号。

　　结合TD-LTE技术的特点，可以看出该技术可以很好的解决城轨交通信号传递抗干扰能力弱、系统复杂以及回传稳定性和网络稳定性差的问题，满足了高速列车的信息传递技术要求。

　　二、轨道交通无线通信系统概述

　　2.1城市轨道交通通信系统的现状分析

　　轨道交通通信系统由传输监控系统、广播系统、通信系统等多个子系统组成，每个子系统的应用也不同。为了进行轨道车辆的调度和配置，通信系统协作以完善和支持其他系统的基础系统，必须要保证其运行质量。但是就目前情况而言，我国轨道交通通信系统仍然存在一些不足，如监控监测清晰度低，无法满足一些细节的监测需求，而且由于各个系统之间的连接效果差，无法做到有效衔接，各个系统优先级方面相互干涉，造成系统运行平稳性差。另外车辆在高速运行时，无法实现高质量的信息传输，无法高效应对突发事件。系统之间的联系、系统本身的这些缺陷将在一定程度上阻碍轨道交通运营的顺利发展。

　　2.2 城市轨道交通通信系统特征

　　轨道交通无线通信系统作为高速運行轨道列车与地面管理机构的唯一通信手段，承担着车辆运行调度、保障行车安全的重要使命。因此做好做强轨道交通无线通信系统极有必要。因此轨道交通无线通信系统必须要满足以下要求：

　　1)传输稳定性，车辆在运行时主要依靠调度台的命令入站、进站，因此要求信号传输必须要稳定

　　2)信号覆盖全，信号强，保证车辆运输时能够实现全程全位置的信号传输，保证车辆全车厢、各位置都能够接收到优质信号，实现信息的实时传递;

　　3)高速率、高宽带要求，车辆运行速度快，车辆发生故障以后，如果不能够及时启动应急响应机制，产生的后果无法估量。为了保证人民生命财政安全，保证机车的高效稳定运行，通信系统必须要足够带宽，保证信息传递的流畅性，同时具备高速传播的效果，保证车辆控制的精准性，有效防止事故的发生。

　　总而言之轨道交通无线通信系统要求高、要求严，将现有技术应用到轨道交通上必须要经过理论论证和实践研究。TE-LTE作为一种应用到轨道交通上的无线通信技术能够很好的满足以上要求。

　　三、TD-LTE技术在轨道交通的应用策略

　　随着国家政策的大力扶持，轨道交通行业开始逐渐引入TD-LTE技术，2013年12月郑州地铁一号线首次使用LD-LTE承载PIS系统，实现了TD-LTE技术的首秀。随后越来越多的地铁线路开始使用TD-LTE通信系统，LD-LET技术应用越来越广泛。LD-LET技术在轨道交通上应用可以归纳为集群系统使用、组网使用、抗干扰使用、高效传递使用以及加密使用等等多个方面，满足轨道交通要求，具体应用方式如：

　　1)TD-LTE集群系统的应用

　　随着TD-LTE技术不断成熟，其应用向集成化方向发展，主要包括业务系统、网络系统、无线系统以及车载系统，业务系统优先化，保证轨道交通业务信息的优先传递，网络系统为乘客以及车站管理提供了数据传递支持，无线系统实现了远程通信，车载系统保证了高速运转下的数据联通。将该集群系统应用到城轨中，可以有效实现三大业务承载，安全业务双网接入，非安全业务单网接入类业务统一，双网物理隔离，信号业务高优先保障。同时核心网属于小型化结构，降低了建设成本，双核心网双路由保证了网络的可靠性，通过加载QOS系统，保证语音业务传递的优先性。集群系统中RRU拉远设计，减少站点数量， 减少切换次数，减少了其他信号的干扰。在车载系统方面设置TAU，保证了高速移动场景的使用。

　　2)多媒体组网应用

　　在实现系统集群的基础上，要完成整个轨道车辆运行的高效性、平稳性，必须要将各个设备终端接入到系统之中。本系统构成分为运营控制中心、车站、区间、车辆段、综合维修中心以及车辆，设备配置简单清晰。利用TD-LTE技术实现了全IP偏平化管理，从车站到轨道沿线，整个系统复杂度大大降低。同时在车辆高速运行中，可以通过手持台和控制中心直接联络，保证了运作的高效性和实时性。该系统支持高可靠性的CBTC通信，实时高清广播，车载视频监控，交通数据采集监控，专用网络和集群通信，并在固定人员和移动人员之间提供有效的短消息和语音通信。轨道交通中能够火车司机，操作人员，维护人员，现场人员和其他无线用户实现无线通信。

　　3)TD-TLE抗干扰应用

　　随着TE-TLE技术的不断成熟，应用领域不断扩大，商用案例逐年增多，引入TD-TLE不可避免的出现系统内外的电磁干扰。在城市轨道交通车辆中无线系统内部干扰和专有集群系统之间的干扰。针对这种情况，TD-LET必须要推动城轨室内分布系统建设，技术的工程建设以及抗干扰系统的使用，来有效解决未来发展中可能需要面对的问题。

　　结束语

　　TD-LTE技术在我国的成功应用，为我国的城轨交通信息传输带来了新的技术，从其技术特点分析可以看出，TD-LTE技术可以很好的满足轨道交通所需通信技术要求，因此将TD-LTE技术应用到城轨交通中是大势所趋。TD-LTE集群系统以及多媒体组合应用，实现了城轨交通的高效、安全以及稳定的传输。同时利用业务优先、TAU等可以实现业务信息的高效传递，保证了城轨交通运行的平稳性，未来10-15年该技术应用会越加广泛，需要考虑系统内外的干扰问题，解决轨道系统干扰能力。

　　参考文献

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　　[2]肖宾杰. TD-LTE技术在现代有轨电车专用无线通信系统的应用方案研究[C]// 2017城市轨道交通关键技术论坛暨第26届地铁学术交流会. 0.

　　[3]张婧. TD-LTE宽带集群技术在城市轨道交通中的应用[J]. 电子科技(7期)：120-123.

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文章名称： TD-LTE无线通信系统在轨道交通上的应用

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