轨道交通LTE技术的应用及创新实践

发布时间:2022-06-26 09:33:30 来源:竞技宝首页 作者:竞技宝体育赛事竞猜官网
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  近日,中国城市轨道交通协会发布了《关于推荐城轨交通项目新建CBTC系统使用1.8G专用频段和LTE综合无线通信通信系统的通知》,通知中提到,随着我国城市轨道交通的快速发展,对使用无线CBTC信号系统时必须满足安全可靠的运营提出了更高要求,基于1.8G专用频段(1785-1805MHz)和第四代通信制式(TD-LTE)制定的城市轨道交通无线通信技术规范(LTE-M),在安全性、传输速率、延时、通信质量、对更高速度的适应性和互联互通等方面都比wifi制式有更好的应用场景,并且由于TD-LTE技术已经在国内形成了完整的产业链,因此,协会建议新建城轨项目使用LTE-M规范,那么,LTE技术到底拥有何种魅力,能够获得城轨行业的青睐呢?

  LTE是3GPP标准组织制定的目前最先进的无线通信技术,是无线通信技术的发展趋势,LTE系统引入了OFDM(正交频分复用)和MIMO(多输入多输出)等关键传输技术,显著增加了频谱效率和数据传输速率(20M带宽下行峰值速率为100Mbps,上行为50Mbps),并支持多种带宽分配:1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz和20MHz等。LTE系统网络架构更加扁平化简单化,减少了网络节点和系统复杂度,从而减小了系统时延,也降低了网络部署和维护成本。

  1、LTE有着系统的抗干扰设计,通过多种技术手段和算法,LTE可将干扰控制到最低来保证整体网络环境,有效降低网络整体干扰水平。

  2、LTE无线专网极大的提高了无线覆盖范围,单小区的覆盖范围可达1.2km,降低了小区切换频度和设备维护成本。

  3、LTE支持高可靠性的无损切换和快速及时的无缝切换,以及基于非竞争的快速随机接入,确保越区切换时延小于100ms,丢包率小于1%。

  4、LTE支持高达9级的业务优先级控制,能够在一张网上承载多业务,并对不同的业务分配不同的优先级,实现全方位QoS保障。在提供CBTC(基于无线通信的列车自动控制系统)业务承载的同时,更可满足轨道交通其它安全运营相关业务的承载。

  LTE无线专网具有的先进特点,无论是抗干扰性还是高速移动状态下的稳定性,都能够确保轨道交通CBTC、PIS、CCTV等业务系统的可靠性和稳定性,并进一步提升轨道交通的可靠性和安全性,同时LTE具有的多业务QoS保障机制可实现一张网承载多业务,降低部署和维护成本。

  2015年2月28日,工业与信息化部发布无[2015]65号文件关于重新发布1785-1805MHz频段无线接入系统频率使用事宜的通知。明确了城市轨道交通车地无线G频段。随着该文件的发布,全国地铁LTE车地无线条线路车地无线条承载CBTC业务。LTE已经成为轨道交通车地无线主流技术

  对轨道交通应用来说,LTE还是一个新的技术,随着LTE在轨道交通的深入应用,一些新的问题也开始出现,这些问题有的是LTE自身的特性引入的(如时钟同步),有的现网建设过程中产生的(复杂场景覆盖),还有的是对LTE提出的更高需求(数据加密需求)。LTE需要直面问题,给出合理的解决方案:

  由于国内普遍采用的的是TD-LTE技术,对时钟同步要求精度极高,一般采用GPS时钟同步,但由于轨道交通的特殊性,在地下站点不一定能够有通道拉出GPS天线,即使有通道拉出天线,由于GPS天线米后信号衰减就不可用,给LTE在轨道交通的部署带来极大的困难

  目前国内的城市轨道交通正在由线路向线网快速推进,多条线路交汇带来各种复杂的覆盖场景,包括线路交叉,线路共用,线路并行,同站换乘,共用场段等复杂场景。LTE需要从频段,容量等方面综合考虑复杂场景的解决方案,从而避免多线路多线路共用区段带来的信号干扰。

  目前国家已经明确要求轨道交通信号系统必须满足安全等保3级,按照安全等保3级要求应对通信过程中的整个报文或会话过程进行加密。这样就对LTE传输的过程的加密提出了更高的要求,必须对信号系统业务数据实现端到端的加密。

  华为eLTE轨道交通解决方案与时俱进,针对LTE在轨道交通部署中的难点,提供全方面的解决方案:

  解决地下站GPS拉远部署难题:将GPS授时转换为1588V2IP时钟报文通过光纤拉远到车站,拉远距离可达5KM以上;

  支持多时钟备份:ATOMGPS支持1+N备份,还能和管控中心的时钟同步服务器同时部署,确保信号系统时钟同步可靠性

  交汇区域两条线路采用不同的频率。此方案需要分配两组红蓝网频率给CBTC,两条线路频率完全分开,互不干扰。

  交汇区域由其中一条线路无线覆盖。此方案规划时需要考虑容量的增加,其它线路的列车进出此区域需要进行两次跨网切换,从目前测试结果看,跨网切换依然能满足CBTC业务要求。

  多线路同核心网,统一管理交汇区间基站。此方案需要较为复杂的邻区规划和无线规划,以避免误切换引起切换失败等。

  华为eLTE安全解决方案支持空口终端和网络的双向鉴权认证,支持祖冲之加密算法的空口加密,通过车载TAU和OCC管控中心的安全服务器建立IPSec通道,实现整个LTE承载系统的s数据加密。

  郑州地铁1号线日,华为在郑州发布全球首个eLTE城市轨道交通解决方案,这是全球第一条基于4GLTE技术的地铁综合业务无线解决方案。通过采用该解决方案,郑州地铁公司在公共安全管理、改善乘客出行体验、减少设备维护上等方面实现了创新性突破。

  深圳地铁11号线号线PIS项目车地通信系统,开始部署eLTE轨道交通解决方案,深圳地铁11号线Km,身兼机场快线和广深城际轨道线路双重任务,最高速度达到了120Km/h,是典型的大站快车线号线地形环境涵盖了高架、隧道、地面等场景,中间穿过深圳宝安机场,电磁环境复杂。对于无线技术的高速移动性支持、稳定传输、抗干扰能力提出了很高的要求。

  华为eLTE解决方案,利用匹配轨道应用场景的增强覆盖技术,减少轨旁设备数量为原来的1/5;同时,华为eLTE拥有独有AFC频偏纠正技术,保证高速场景下的稳定数据传输;结合11号线实际场景,利用漏缆、天线、室分多种覆盖方式,完成隧道、高架、车辆段等不同环境情况下的无缝覆盖,并有效控制干扰。满足在列车高速运动的情况下,实现新闻直播业务和列车车厢、司机室的实时稳定视频图像监控。2015年采用LTE招标的18条线条线条承载CBTC的线路,目前这些线路都在部署中,华为愿同业界携手合作,推动eLTE轨道交通车地无线通信解决方案进一步发展,开启城轨车地无线通信LTE新时代。

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