陈少华

摘要：地铁通信信号系统的应用质量关系到地铁的正常、安全运营。地铁因其速度快、运载量大、占地面积少等优点，被各大中城市所追捧。截至目前，北上广深等一线城市都具有成熟的地铁通信系统。本文主要通过LTE技术在地铁信号系统中应用进行分析，供同行借鉴参考。

关键词：地铁通信;信号系统;LTE 技术;应用

一、LTE 技术在地铁信号系统中应用的必要性分析

CBTC系统的车地通信方式大部分是应用WLAN 技术，也就是我们所说的免费开放的无线局域网络，这种技术保持着2. 4 GHz 频段应用效果，同时也存在一定的问题，即是容易受到相同频的设备干扰，需要布置较多的轨旁无线设备，因此，无法充分有效支持地铁高效的移动效果。和WLAN 技术相比，LTE 技术在地铁信号系统中的应用更具优势，第一，在无线干扰信号方面，WLAN 技术主要采用了开放频段，受到外部干扰的情况较多。而LTE技术能够申请到专用的频段，减少受到外部设备干扰的情况出现，并且LTE采用的ICIC技术手段还能够针对系统内部各项因素将进行有效的抗干扰;第二，可维护性层面。WLAN技术实际能够覆盖到的地铁信号距离较短，通常需要按照 200m 的距离就设置无线设备，需要有大量的设备布置在轨道旁边，给后期维护工作造成了较大难度。而LTE 技术的应用，只需要通过较少的网元数量，就能实现远距离的信号覆盖效果，设置轨旁设备的距离一般为1～1. 2km;第三，移动性方面。WLAN 技术在较为低速的环境中应用情况较多，一旦地铁列车运行的速度不断加大，将会容易导致丢包率和切换失败率加大。相应的LTE技术在这方面依然能具备较好的应用效果，这是因为其发挥了自动频率校正技术作用，促进列车信号在高速的移动下依然保持着稳定状态;第四，服务质量（QoS）方面。WLAN技术采用的QoS算法竞争性较强，没有绝对的优先级用户。而LTE技术可以设置合理的优先级，从而在传输信号的时候，能够保证地铁系统无线传输信息的及时性和有效性。

二、地铁信号系统中 LTE 技术的应用

（一）LTE 技术在地铁信号系统的应用测试

在进行测试时，应搭建科学合理的测试平台，同时在信号厂商和通信厂商模拟测试工作过程中，将能够良好的模拟地铁信号系统无线通信传输活动情况。地铁信号系统中采用的 CBCT 系统数据包为400Bytes，采用 100ms 的发送周期，借助于ITU-VA信道模型，针对信道仿真器进行设置。在模拟城市轨道交通无线传输场景，需要模拟出 200km/h 的速率，并且从漏缆信道衰落特点情况，设置信道仿真器的链路衰耗，这时候需要将传输频宽设置在 15 mHz和5mHz。测试 LTE 技术在地体信号系统中的实际应用情况，需要实现各家信号厂商和通信厂商的良好配合，重点测试 LTE 技术的一些关键性指标情况。

（二）中心控制子系统

1.主要内容

地铁信号系统实际应用 LTE 技术的过程中，需要重点针对该项技术的各项系统部分进行研究。中心控制子系统主要是涉及到了 OMC（LTE 网管）和 EPC（LTE 核心网设备）这两个方面，并且能够和传统的 CBTC 业务系统保持着良好的对接效果。LTE 技术中的 EPC，在各级交换传输网络的作用下，针对城市地铁轨道沿线的各项 LTE 基站设备进行充分连接，分布较为广泛。同时 LTE 技术中的 OMC，主要是针对地铁信号系统无线覆盖过程中的全部 LTE 基站进行配置和管理的，推进各项基站的正常使用。最终 EPC 能和网管连接基站，這其中需要发挥交换机或者路由器的作用。

地铁信号系统中采用 LTE 技术，需要做好各个基站的布置工作，在光纤的连接作用下，使得基站和控制中心保持着良好的信号连接。同时想要增强信号网络系统在全网范围内都保持着正常的切换效果，基站通过使用 1588 时钟将能够实现全网时钟的同步效果，从而针对信号系统进行良好的控制，便于全网系统内部都形成统一的运行状态。对于LTE车载设备来说，其在实际设置的过程中，主要是和LTE基站采用无线连接的方式，从而接入到车载交换机上，为后续各项系统的良好运行奠定一定的前提基础。

2.中心控制子系统的应用

LTE技术系统运行过程中，其核心网EPC设备，这是各项业务实际开展的进口和出口。将LTE技术投入到地铁信号系统中，开展通信网络工作，需要同时采用两套EPC系统设备发挥良好的运行作用，从而为两方面的 LTE 网络提供数据传输通道，需要注意到的是，其中的数据传输通道是不同的，因而信息传输过程中能够有效传输不同情况的信息和数据。LTE 网管系统能够针对 LTE 的A和B双网关键设备进行统一性的负责，主要是针对LTE基站、LTE核心网以及LTE车载终端等设备进行全面细致的管理和配置，同时强化整体的维护工作。在SNMP协议的作用下，LTE网管系统还能有效开展状态监控和管理功能，这主要是针对其他方面设备进行的，通常是时钟服务器进行的，并且能够向外部网管系统提供系统性和综合性的信息和数据，比如说地铁信号系统运行中LTE网络内部出现的一些事件、重要状态以及告警信息等方面内容。在当前地铁运行系统之中，按照一条地铁线路设置两台时钟服务器的标准开展各项布置工作，保证地铁信号系统能够拥有充分的信号支撑。布置时钟服务器的时候，主要是采用1588V2的网络同步方式，这是一种精确时间协议PTP，能够保证LTE技术系统中的A和B网基站都将具备同步的微秒级时钟效果，按照每台时钟的服务器之中都能够采用独立的GPS输入方式，从而整体的地铁信号系统时钟都具有着同样的标准，减少信号延迟的情况出现。

（三）基站覆盖子系统

LTE 基站覆盖子系统其中主要是包含了无线系统、车站交换机以及LTE 基站等方面内容。首先，LTE基站设备中同样采用了A和B双网形式的冗余设计方式，工作过程中需要采用1785～1805 mHz中的两个5m频段。一般情况下，A和B网基站组网已经呈现出了完全独立的状态，在实际供电和开展光缆通路工作的过程中保持着较高的独立性，将单点故障所引起的信号尽可能地控制。同时A和B网基站在采用布点覆盖方式的时候，需要和天馈系统保持着一致性，并且需要注意到A和B网基站本身在信号强度方面的分布情况具有较高的相似性，相邻基站之间的重叠覆盖范围较大，将能良好提升信号覆盖时的充分性和可靠性，为强化地铁线路之间的信号传输效果提供重要的前提支撑。其次，将 LTE骨干网交换机设置在地铁线路设备的集中站内，促进各项数据通信在时间上都保持着较高的同步性，这其中骨干网交换机主要是针对地铁轨旁 LTE 基站和核心网的相关数据进行控制和处理的。该骨干网交换机在实际应用的过程中，想要实现信号传输在时间上的同步性，需要采用 1588V2 协议，更好地支撑 LTE 基站时间需求。再者，地铁信号系统中针对LTE无线信号的发送和接收情况。想要全面有效保障 LTE系统的总体服务质量，需要从LTE基站的覆盖距离、发射功率、无线频段以及 UE 接收灵敏度等方面的参数设计情况出发，采用科学合理的方式，针对基站的总体布置距离进行设计，并选择合适的传输介质（如漏缆、波导管、无线天线等）及其布置形式。

三、结束语

当前，LTE 技术在地铁通信信号中的应用效果比较可靠，具有较高的应用性能和抗干扰性，能够良好应用在多种移动环境中，并保证无线信号实现稳定、安全的传输，其传输成功率较高，相较于传统的网络应用技术，具有明显的积极作用。

（作者单位：深圳市地铁集团有限公司运营总部）