基于LTE技术的车地通信系统综合业务承载能力测试研究

无线局域网(WLAN)在地铁中的使用存在频点干扰严重、列车高速移动时带宽不稳定、越区切换频繁等问题,已不能满足当前城市轨道交通信息传输日益增长的需求,为此设计基于长期演进(LTE)技术的城市轨道交通车地无线通信系统解决方案。通过在20MHz带宽下对该系统综合业务承载能力的测试研究表明:A网在5MHz带宽下可同时承载6路基于通信的列车运行控制(CBTC)业务;B网在15MHz带宽下可同时承载6路CBTC及其他多项业务。测试过程中各项指标符合要求,系统性能稳定,完全具备城市轨道交通系统多业务承载能力,对城市轨道交通车地通信系统工程的建设具有参考价值。     

基于LTE的城市轨道交通车地通信综合承载系统

为保证城市轨道交通运营安全,迫切需要整合车地无线通信生产业务的承载需求,建立基于城市轨道交通专用无线频段的车地通信系统。利用我国自主知识产权的TD-LTE(time division long term evolution,分时长期演进)技术,设计出基于LTE(long term evolution,长期演进)的城市轨道交通车地通信综合承载系统(LTE-M),在北京的国家铁道实验中心环形道进行全球第1个LTE-M系统的试验段测试。整个测试过程完全复制列车的实际运行场景,包括真实的车辆、设备以及高架、隧道等实际通信场景。大量的测试结果表明,所设计的LTE-M系统抗干扰能力强、综合承载能力强、频谱利用率高,能够满足轨道交通业务需求。LTEM系统用于承载轨道交通综合业务,在保障CBTC(基于通信的列车控制)业务高可靠传输的同时,能够为CCTV(车辆视频监控)和PIS(乘客信息系统)等业务提供有效的传输通道。     

杭州地铁4号线TD-LTE网络建设

2014年杭州地铁4号线率先在业内通过轨道交通乘客信息系统(PIS)招标,使用车-地无线通信(TDLTE)技术建设车地无线专网,用以承载PIS视频直播和车载视频监控业务。本文简述该项目的建设情况以及实际测试结果,在网络建设时,正线采用1785~1805 MHz的20 MHz频率进行组网,上下行子帧配比设置为2∶2,并与800 M TETRA数字集群通信系统共用漏缆。经过测试,各项指标符合设计要求,完全可以满足PIS业务承载需求。2015年7月,杭州地铁首次在全国范围内完成了基于已开通运营线路的轨道交通车辆综合通信系统(LTE-M)综合业务承载测试。通过测试验证3、5、10 MHz以及15 MHz等多个不同频宽下的业务承载能力,为杭州地铁后续线路列车自动控制(CBTC)系统业务的承载提供参考依据。     

基于LTE的车地通信系统承载PIS和CCTV业务能力研究

随着城市轨道交通的不断发展,人们对业务服务的需求呈现多样化,乘客信息系统(PIS)和闭路电视系统(CCTV)就是其中的主要业务。设计基于长期演进(LTE)技术的城市轨道交通车地无线通信系统,测试车地通信系统在一定带宽下承载PIS和CCTV的能力,并在青岛地铁2号线进行实地测试。测试结果表明:在5MHz、10MHz和15MHz带宽下,LTE网络可分别承载1路2M、4M和6M的PIS视频组播业务及1路、2路和3路CCTV视频上传业务,传输业务质量良好。该研究对PIS和CCTV业务码率设计、路数规划具有一定的参考价值。     

5G通信网络承载CBTC系统业务的方案研究及现场测试

CBTC(基于通信的列车控制)系统是目前城市轨道交通中广泛应用的信号系统,其中的车地无线系统负责承载列控信息.介绍了5G(第五代移动通信技术)的发展趋势和性能特点,分析了CBTC系统的无线通信需求.在上海轨道交通5号线高架线路区段现场测试了不同场景下的5G承载CBTC系统业务的性能指标.测试结果表明:5G带宽、端到端时延、漫游切换等方面的技术指标高于CBTC系统对数据通信系统无线子系统的技术要求,在技术性能上,5G可以用于CBTC系统的业务承载;使用5G切片功能,在极端压力情况下,5G通信网络可优先保证CBTC系统的业务传输,提高了CBTC系统业务传输的高可靠性.     

基于LTE-M技术的城市轨道交通车地通信应用

针对北京地铁实际运营中出现的车地通信问题,阐述了车地通信应用现状和业务需求,选取了典型试验段设计并搭建了LTE-M(地铁长期演进)系统,通过动态测试与分析,验证了在10 MHz及20 MHz频宽时LTE-M系统的基本性能和承载能力,并提出了应用建议。     

基于LTE的城市轨道交通综合业务承载应用研究

通过对LTE(长期演进)应用原理的描述及LTE综合承载业务需求分析,介绍了采用基于LTE技术的1.8 GHz双网(15 MHz+1.4 MHz)城市轨道交通车地无线宽带网络,来综合承载CBTC(基于通信的列车控制)、乘客信息系统、闭路电视业务和列车状态监视业务的方案。针对方案中可能存在问题提出了一套测试方案,通过测试验证了方案的可行性。测试方案验证了主备TAU(车载接入单元)能够通过车载乘客信息系统二层网络实现主备切换,且列车头尾TAU的VRRP(虚拟路由冗余协议)心跳数据不影响车载二层网络业务,通信TAU头尾切换时的业务数据对信号TAU的CBTC业务没有影响;验证了LTE综合承载网方案的可行性,为后续项目实施提供了可靠依据。     

城市轨道交通车地通信综合承载系统(LTE-M)性能测试与分析

在城市轨道交通系统中,各子系统车地通信模块是完全独立的。独立建网造成城市轨道交通沿线缆线密集,结构复杂,对珍贵的频率资源也造成了极大的浪费。目前车地无线普遍采用基于IEEE 802.11的WLAN(无线局域网)技术,该技术存在频点干扰严重、高速性能瓶颈等重要缺陷。为了解决这些问题,将LTE(长期演进)应用到城市轨道交通的车地无线通信系统是很有必要的。设计了基于LTE的城市轨道交通车地通信综合承载系统(LTE-M),并在武汉地铁进行了LTE-M系统的性能测试。测试结果表明:LTEM系统具有系统稳定、综合承载能力强的特点,不仅能满足CBTC(基于通信的列车自动控制)系统传输要求,同时还具有为PIS(乘客信息系统)和CCTV(闭路电视监控)系统提供良好通道的能力。     

利用承载 CBTC 的 LTE-M 双网提升集群业务可靠性方案

随着 LTE(long term evolution,长期演进)综合承载在城市轨道交通中应用的逐步深入,越来越多的车地通信业务承载在LTE 网络上。针对 LTE-M 综合承载 CBTC+集群(+其他宽带接入业务)的地铁业务组合,充分利LTE-M 承载信号的 AB 双网,通过 LTE RAN 共享技术,将传统单网承载的集群业务的应用模式改进成基于空中接口的、AB 双网主备保障的机制模式。正常情况下 A 网承载集群语音业务,当 A 网空口异常时终端重选至 B 网驻留或接入,显著提升了 LTE-M 综合承载业务中集群列调的可靠性。     

基于LTE-M的互联互通全自动运行系统车地安全通信方案研究

阐述了互联互通FAO(全自动运行)系统车地安全通信的特点.归纳现有互联互通CBTC(基于通信的列车控制)系统中采用基于TCP(传输控制协议)的RSSP-Ⅱ(铁路信号安全协议Ⅱ)在实际工程项目中存在的问题,提出了一种互联互通FAO系统车地安全通信解决方案.基于RSSP-Ⅰ,通过在LTE-M(城市轨道交通长期演进系统)的设备中增加祖冲之加密算法,能有效防护开放通信系统中的伪装威胁.提出的互联互通FAO系统车地通信方案可有效解决现有互联互通CBTC系统车地通信存在的问题.     

轨道交通TD-LTE系统通信频段研究

探讨城市轨道交通信号TD-LTE系统5MHz+3MHz带宽组网方案的背景及原因,对3MHz带宽组网方案的网络性能、带宽容量和抗干扰能力进行分析。经过测试及验证,发现在不改变TD-LTE系统硬件和外界无线环境的情况下,使用3MHz带宽承载车地通信业务性能指标,可满足列车CBTC业务的需求,而且通信频段隔离2MHz带宽后,移动运营商GSM1800邻频信号对3MHz带宽网络的干扰影响会大幅降低。     

中低运量轨道交通LTE专网带宽需求研究

研究目的:为适应现代社会发展的不同需求,悬挂式单轨、中低速磁浮、山地齿轨等中低运量轨道交通应运而生。中低运量轨道交通采用LTE系统实现多业务的无线综合承载。本文分析了车地无线通信的业务特点和带宽需求,提出了车地无线通信带宽需求计算方法和提出了不同带宽资源下的业务综合承载方案。研究结论:(1)中低运量轨道交通无线通信系统可充分考虑资源整合和降低造价等因素,没必要像铁路和地铁等大运量轨道交通那样繁杂,采用单个LTE系统代替传统的TETRA、WLAN等多个系统,实现多业务的综合承载;(2)针对中低运量轨道交通运营模式,分析了车地无线通信业务特点和带宽需求,并根据LTE系统本身可提供的容量限制,给出了在5 MHz、10 MHz、15 MHz和20 MHz不同带宽资源下,LTE专网业务承载方案建议;(3)本文的研究成果对悬挂式单轨、中低速磁浮、山地齿轨等中低运量轨道交通LTE无线通信系统的建设有一定的指导意义。     

城市轨道交通车地无线专用通信系统5G技术应用探讨

总结专用于城市轨道交通车地通信的WLAN(wireless local area network,无线局域网)和LTE-M(long term evolution for metro,城市轨道交通长期演进)主要承载的业务,给出LTE-M综合承载列车运行控制、视频监控、集群调度等多业务网络结构.针对城市轨道交通业务需求和...     

城市轨道交通车地综合通信系统(LTE-M)枢纽换乘站频段规划方案研究

城市轨道交通车地综合通信系统(LTE-M)在枢纽换乘站存在同频干扰问题，需研究干扰源头——枢纽换乘站基站的频率配置方案。以昆明轨道交通4号线和5号线枢纽换乘站火车北站两线LTE-M系统频段规划方案为例，基于LTE-M系统承载业务需求和频段使用实际情况，分析了枢纽换乘站LTE-M系统基站的不同频段异频和同频段异频2种规划方案，以及同频段的全部同频、部分同频和无线网络共享3种规划方案，并比较了各种规划方案的优缺点，提出了各种规划方案的适用性建议。     

长期演进(LTE)技术在上海城市轨道交通中的应用

分析了LTE(长期演进)技术应用于上海城市轨道交通的必要性。结合上海城市轨道交通的运营实际及规划情况,在CBTC(基于通信的列车控制)业务、集群调度业务、列车紧急文本下发业务、车载视频监视业务等4个方面提出了LTE的应用需求,并给出了上海城市轨道交通LTE-M(城市轨道交通车地综合通信系统)频段的分配表。在此基础上,提出LTE技术在上海城市轨道交通中的组网方式和系统构成。最后,针对LTE技术在上海城市轨道交通应用中的常见问题,提出相关的对策和措施。     

LTE-M车地通信中的综合接入技术研究

研究城市轨道交通LTE-M车地通信中多种业务综合接入技术,重点关注流量调度策略、带宽共享和流量分担技术。通过分析和实际测试,提出建议综合业务采用双网承载方式和负载均衡技术,既保证各业务承载的可靠性,又满足高实时性、大带宽业务(如视频传输业务)的传输需求。     

5G通信系统在城市轨道交通车地通信中的应用分析

中国国内5G系统已经开始商用,第一个5G系统演进版本的标准化已经完成。首先基于目前普遍采用的LTE-M介绍了城市轨道交通车地通信系统的概况和需求,分析了5G通信系统的关键技术及在城市轨道交通车地通信环境中的适用性,最后讨论提出了未来5G通信系统在城市轨道交通车地通信系统中的一些设计思路和方案,指出LTE-M加5G的NR-U是未来城市轨道交通车地通信建设的可行方案。随着车地通信业务的发展,5G系统将可能应用于未来的城市轨道交通车地通信中并发挥重要的作用。     

深圳都市圈城际铁路调度通信系统研究

建设一个一体化调度指挥的通信系统,是当前深圳都市圈城际铁路建设的重点工作。在分析国家铁路和地铁调度通信系统方案及特点的基础上,结合深圳都市圈城际铁路网的建设和运营规划,从通信系统建设应用角度分析了深圳都市圈城际铁路网的建设需求,提出基于业务与承载分离原则构建其调度通信系统。即：采用仅支持数据功能的LTE-M(城市轨道交通车地综合通信系统)作为无线通信承载系统,采用基于关键业务通信机制的MCX(MCPTT(关键语音)、MCData(关键数据)和MCVideo(关键视频)的统称)方案作为调度通信业务系统,以满足深圳都市圈城际铁路线间互联互通和自主运营的要求。     

基于LTE和WiFi混合组网的综合承载研究

为提高车地无线通信系统抗干扰性能,增强综合承载业务传输能力并验证其在LTE与Wi Fi混合组网环境下的适应性,在郑州市轨道交通2号线上进行以CBTC业务为核心的综合承载测试。测试结果表明,在LTE网络环境下,在保障CBTC业务高可靠性传输的同时,能够为IMS和PIS等业务提供有效的传输通道;在LTE和Wi Fi混合组网的环境下,使用专用车载终端可完成LTE网络和Wi Fi网络之间的无缝切换,从而保证CBTC业务的高可靠性传输。     

轨道交通PIS与CBTC无线组网技术及干扰分析研究

研究目的:基于无线局域网技术(WLAN)在城市轨道交通系统中的迅速发展,本文首先简单介绍并比较几个常用WLAN技术标准的不同特点,通过分析乘客信息系统(PIS)和信号基于通信的列车自动控制系统(CBTC)的车地无线网络组网结构及传输数据的特点,得出两个系统的网络带宽需求,并通过比较研究PIS和CBTC系统车地无线网络特点,探讨PIS与CBTC在地铁隧道环境下使用WLAN技术可能存在的相关问题。研究结论:根据对PIS车地无线网络系统的带宽分析,PIS只能采用802.11a或802.11g技术。当PIS系统采用802.11a技术标准时,两系统之间可避免干扰,并且接口简单,工程实施性较容易;采用802.11g技术标准时,PIS系统需与CBTC系统避让频点,增加了两系统在无线网络上的工程接口。同时,两系统的车地无线网络还应考虑其他无线网络的干扰。