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摘要：城市轨道交通车－地无线通信承载了车－地之间语音、数据、图像等信息交互的业务需求，对于保证列车运营安全，提高运输效率，提升现代化管理水平，起着重要的作用。随着LTE技术在民用通信领域的大规模商用，轨道交通建设除采用传统车－地无线通信技术WLAN外，也开始积极探索采用LTE承载车－地无线通信业务。
关键词：TD-LTE车-地；无线通信；综合承载方案
1TD-LTE技术的优势
1.1政策支持
随着社会经济的发展，轨道交通对于提高城市交通服务水平，促进城市发展起着越来越重要的作用。工业和信息化部于2015年2月下发了“工业和信息化部关于重新发布1785～1805ＭＨz频段无线接入系统频率使用事宜的通知”，指出城市轨道交通可以使用1785～1805ＭＨz的频段，用于满足专用通信和公众通信的应用需求。中国城市轨道交通协会在“关于转发工信部1785～1805ＭＨz频段使用事宜通知及有关落实工作的意见中指出：“TD－LTE完全能够综合承载城市轨道交通的生产业务，各项性能满足指标要求。”
1.2应用成熟
LTE技术已在中国移动、中国电信、中国联通等三大电信运营商大规模商用，根据三家电信运营商2015年第三季度财报公开资料，4G业务获得良好发展。截止2015年9月底，中国移动4G（TD－LTE）用户总数达到2.48亿户，其中2015年1－9月累计净增4G用户1.57亿户。中国电信4G（LTEFDD）用户总数达到4373万户，其中2015年1－9月份累计净增4G用户3665万户。可以看出LTE技术在民用通信领域的商用已经规模化、成熟化，特别是中国城市轨道交通协会推荐使用的TD－LTE技术，其用户更是发展迅速。因此，在城市轨道交通车－地无线通信中使用TD－LTE技术是成熟的。由我国主导的移动通信标准（TD－LTE）实现国际化商用的突破，推动了国内产品、技术研发、商用的发展，从4G终端到网络设备，国内设备厂商均可以实现规模化生产，TD－LTE产业链已经非常成熟。城市轨道交通使用TD－LTE技术承载车－地无线通信业务，有利于提高技术、设备的国产化程度，有利于设备的招标选型。
1.3综合比较
目前，国内城市轨道交通车－地无线通信业务承载技术主要采用基于IEEE802.11的WLAN技术。随着TD－LTE技术的发展和规模商用，采用TD－LTE承载车－地无线通信业务的城市逐渐增多。相对于WLAN技术，TD－LTE技术具有更加明显的优势，TD－LTE与WLAN技术对比分析见表1。
表1TD－LTE与WLAN技术对比分析表
按照部分主流厂商的设备价格进行投资估算，承载CBTC、PIS、IMS业务，单公里造价估算WLAN132万元，LTE163万元。
虽然LTE比WLAN设备造价高，但LTE具有抗干扰能力强、覆盖好、切换优、频带利用率高、移动性好等优势，更适合承载多个系统的车－地无线通信业务，为轨道交通安全行车提供了强有力的保障，而且可以提高服务水平，改善旅客的乘车感受，以及提升城市形象。
2网络方案
目前，济南轨道交通R3线一期工程总体设计已完成，计划采用TD－LTE综合承载车－地无线通信业务的方案。
济南轨道交通R3线一期工程南起龙洞庄站，北至滩头站，线路全长21.6km，设车站13座，均为地下线。全线设置停车场一座，车辆综合基地一处，控制中心一座。根据工信部文件，1785~1805MHz频段适用于交通（城市轨道交通）、电力、石油等行业。济南轨道交通R3线一期工程，具有频率资源使用上的优势，有望从省市无线电管理部门申请到至少15MHz的频段。
由于CBTC事关行车安全，对车－地无线通信可靠性要求高，因此济南轨道交通R3线一期工程计划组建2套TD－LTE网络（A网5MHz、B网10MHz），A网单独承载CBTC，B网承载CBTC、PIS、IMS、紧急文本信息、列车状态运行信息等。CBTC业务在A、B二套网络上同时传输，由信号系统同时接收并判断确定使用有用信息。
轨道交通LTE系统使用频率范围1785~1805MHz，与中国电信FDD－LTE上行频段（1785~1805MHz）及中国移动DCS1800下行频段（1805~1830MHz）紧邻。为避免系统间的干扰，在地下区间车－地无线通信网采用与运营商分别敷设漏缆和天馈的网络覆盖方案，漏缆间隔一定距离。通过合理设置不同系统的漏缆隔离度、功分器损耗、插入损耗等来避免系统干扰。
济南轨道交通R3线一期工程车－地无线通信LTE网络采用三级架构方式，在R3线控制中心通信设备机房内设置LTE核心网设备、网络交换机，以及CBTC、PIS、IMS、紧急文本信息、列车状态运行信息等应用业务的接口服务器，控制中心室外采用天线覆盖方式。车站及区间采用分布式基站BBU＋RRU组网，轨道正线采用漏缆覆盖方式。车辆综合基地、停车场采用天线覆盖方式。车辆设置车载通信单元、网络交换机及应用接口服务器，车体顶端设置通信天线。济南轨道交通R3线一期工程车－地无线通信TD－LTE网络架构如图1所示。
图1车－地无线通信TD－LTE网络架构示意图
可以看出，TD－LTE系统采用扁平化组网架构，网元数量减少，有效缩短了端到端的数据传输时延，系统可靠性提高，更加满足城市轨道交通车－地无线通信业务的应用需求。
3结束语
车－地无线通信采用TD－LTE承载，是技术发展的趋势，且适合承载多种业务，可以有效提升车－地无线通信系统性能，保障行车安全。TD－LTE车－地无线通信承载的业务类型，应根据频率资源申请情况、线路沿线的环境条件等因素，进行技术经济分析后确定。随着社会经济的快速发展和轨道交通的规模建设，为了建设功能适当、经济合理的城市轨道交通，对于车－地无线通信技术需要不断的探索和论证，以利于城市轨道交通的建设。
参考文献：
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