支 伟

（中国铁通集团南京分公司，江苏南京210036）

乘客信息系统（PIS）是依托多媒体网络技术，以计算机系统为核心，以车站显示终端和车载显示终端为媒介向乘客提供信息服务的系统。乘客信息系统车-地无线通信系统是将地面乘客信息系统和车载乘客信息系统联系起来的纽带，车载乘客信息系统可以通过车-地无线通信网络实时接收地面乘客信息系统各种信息（包括紧急事件信息、运营相关信息、紧急事件处置视频、运营设备介绍视频、重大新闻等实时动态信息、车门监视视频等），在车载显示终端上播放；同时，车载乘客信息系统利用车-地无线通信网络，将车辆上的视频监控信息传输至线路控制中心及公交总队，供运营、公安人员及政府相关部门调看。

城市轨道交通信号系统主要采用基于通信的列车自动控制系统（CBTC系统）。CBTC信号系统主要由列车自动监控子系统（ATS子系统）、列车自动防护子系统（ATP子系统）、列车自动运行子系统（ATO子系统）、计算机联锁子系统（CI子系统）、以及数据通信子系统（DCS子系统）等构成。其中DCS子系统中的无线通信系统是沟通地面信号设备与车载信号设备的关键系统，必须安全、可靠、稳定的运行。

1 车地无线通信技术应用存在的问题

1.1 DVB-T技术存在的问题

（1）单向传输

DVB-T系统为广播电视系统，仅支持单向传输，即只支持下行传输，只能将控制中心的视频下发至列车，而无法将车载视频监控上传至控制中心。如果需实现车载视频监控上传，则仍需再建设一套无线通信系统。

（2）频点问题

DVB-T系统使用的频点为广电频段，目前该频段均由广电部门掌握，频点协商困难，且受制于独家运营商。

（3）实际效果

采用DVB-T的线路目前下行传输效果较好，能够实现紧急事件的应急处理及信息发布、重大新闻事件视频直播功能，但受制于技术体制和频点限制，无法实现车门监视视频、车厢视频监控上传功能，对应急事件处理的支持不够。

1.2 WLAN技术存在的问题

（1）高速移动

无线局域网（WLAN）技术从诞生之日起就并不完全适合高速移动情况下传输数据，在高速移动状态下，WLAN数据传输带宽会急速下降，造成数据丢包，从而影响数据传送效果。

（2）频繁切换

无线局域网（WLAN）主要承载在2.4G及5.8G的高频频段，信号传输衰耗大，导致无线接入点设备（AP）布置密集，而频繁的切换浪费了带宽，同时导致系统数据丢包。针对此问题，虽然部分厂家针对轨道交通特点进行了设备和网络优化，但并没有完全解决这个问题。

（3）实际效果差

采用WLAN的线路目前基本能够实现紧急事件的应急处理及信息发布、重大新闻事件视频直播功能和车厢视频监控上传功能，无法实现车门监视视频功能，同时受制于技术体制原因，重大新闻事件视频直播功能和车厢视频监控上传的实际效果较差，视频流马赛克、延时、中断频繁发生。

1.3 车地无线技术综合应用分析

WLAN技术，在列车高速行驶中车载天线频繁在各个轨旁无线接入点间切换，数据传输带宽会急速下降，造成数据丢包，不能保证下传和上传的传输质量，部分既有线并未实现视频的实时下传，而是采用了车载录像等方式来保障车厢内视频的播放。同样DVBT技术不能实现车载CCTV视频的上传。

面对新的安全需求和提升地铁运营服务水平目标，WLAN、DVB-T这两种车地无线技术无法完全满足新的需要。在这种情况下，需要寻找新的技术制式满足当前地铁建设需求。

铁车-地无线通信系统带宽需求达到48 Mbps，在尽量提高频谱利用率的前提下，可供选择的无线制式较少，综合DVB-T、WLAN、LTE等技术体制，目前已经进入商用阶段的LTE技术是唯一的选择。此种技术可以解决地铁PIS系统目前存在的问题，也是今后无线通信技术发展和应用的趋势。

2 LTE技术概述

LTE作为3G技术的演进，目前主要分为FDDLTE和TDD-LTE两种。

FDD-LTE是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送，用保护频段来分离接收和发送信道。FDD必须采用成对的频率，依靠频率来区分上下行链路，其单方向的资源在时间上是连续的。FDD在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在支持非对称业务时，频谱利用率将大大降低。

TDD-LTE用时间来分离接收和发送信道。在TDD方式的移动通信系统中，接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。在支持非对称业务时，其频谱利用率较高。

FDD-LTE源于WCDMA与CDMA2000技术的演进，知识产权绝大部分掌握在欧美企业手中；而TDD-LTE源于TD-SCDMA技术的研究，中国企业拥有较多的知识产权，华为、中兴、大唐等国内企业约拥有TDD-LTE 20%以上的专利权。

从提高频谱利用率及对国内自主研发技术支持等多方面考虑，建议采用TDD-LTE。

目前国内能提供TDD-LTE设备的生产厂商有华为、中兴、大唐、摩托罗拉、阿尔卡特朗讯、诺基亚西门子等，这些厂家为中国移动在国内6个城市建设了实验网，其中深圳和广州两个实验网已经建成，其余4个预计今年底前也将全部建成开通。

从以上可知，地铁PIS系统使用TDD-LTE在设备选择和实施上是可以保证的。

3 LTE方案系统构成

设备包括设置在控制中心的LTE交换设备、设置在车站的LTE基带设备（BBU）、沿途隧道内的光缆、设置在区间的LTE远端设备（RRU）及合路设备、车载的无线单元和天线等设备，LTE中心交换设备通过传输系统与各车站LTE基带设备（BBU）相连，车站LTE基带设备通过隧道内敷设的光缆与区间LTE远端设备（RRU）相连，LTE远端设备通过跳线及合路设备与漏缆连接。

本方案中BBU，放置于车站机房内，主要作用是完成Uu接口的基带处理功能（适合空中传输的信道编码、复用、调制和扩频等）。RRU为射频处理单元，放置于隧道，主要功能是发送和接收射频信号。信号从RRU射频口输出后经过衰减器馈入无线覆盖系统漏缆中。

4 结束语

采用LTE技术方案对提高轨道交通安全水平及提升地铁服务质量带来重大意义。目前世界上多个国家都发生了针对轨道交通的恐怖袭击行动，对我国的轨道交通安全也提出了警示，而LTE技术方案可以很好解决这些问题，它能在列车高速行驶中保证12路车载CCTV视频的实时上传和1路视频的下传，在出现突发紧急事件时不但能使相关人员能迅速了解车厢内部情况，并且可以把上级部门的处置意见通过文字、视频等方式下传到车厢内部，及时对乘客进行安抚及疏导提示。

根据业务需求发展，建议整合TETRA、CBTC、流媒体、车载视频VMS、列车状态、车载FAS等业务。

鉴于信号系统的安全可靠性需求，建议向无线电管理部门申请LTE专用频点，建设两张独立运行的A／B两张网，两张网络完全独立，并行工作，互不影响。A网承载TETRA、流媒体、车载视频VMS、列车状态、车载FAS等业务信息。B网独立为信号专用，仅承载CBTC列控信号信息，以提升信号系统可靠性。

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