基于LTE技术的轨道交通信号CBTC综合承载网络方案设计与研究

基于LTE技术的轨道交通信号CBTC综合承载网络方案设计

与研究

LTE技术即长期演进技术是一种较为成熟的通信技术，这种通讯技术与WLAN技术相比其应用范围较小但是却也有着自身的优势。CBTC是一种基于通信的列车控制，其需要一种网络通讯技术对其进行支持才能够被使用，目前来看大部分CBTC采用的都是WLAN通信技术作为基础支持，WLAN技术虽然有自身较为明显的优势不过由于其稳定性以及安全性的原因使得其尽管广泛地应用于CBTC当中去却并不是最为理想的通信技术。LTE在稳定性与安全性方面的表现都较为突出因此采用LTE技术来对CBTC进行综合承载就成为了一个较为受到关注的话题，本文将对给予LET技术的轨道交通信号CBTC综合承载网络方案的设计与研究进行分析。

【关键词】LTE技术 CBTC 方案设计 研究 1 WLAN技术存在的问题 1.1 抗干扰能力较差

首先WLAN的信号系统采用的是IEEE 802.11系列协议的2.4GHz频段。这一频段不仅只有WLAN网络同样还有着许多其他民用设备，目前来看使用这个频段的设备在抗干扰

技术方面都仅仅能保证在其系统内部不会产生干扰但是却无法保证与其他设备或者受到外部干扰时依旧不受到干扰。对于CBTC系统而言DCS网络要求的是双网冗余，在这样的去情况下双网需要采用不同的频率，而其子系统内可能会因此存在干扰，在乘客信息系统PIS当中其采用的同样是2.4GHzWLAN技术，这同样可能会对信号系统网络造成干扰。而在外部无论是电信的4G网络还是各类无线路由器以及智能手机等发出的热点都会对WLAN网络造成影响。 1.2 切换过于频繁无法保证稳定性

WLAN的发生功率是较低的在这样的情况下其作用于CBTC的时候，发射功率同样没有提升，而如果想要保持WLAN的稳定性就必须建立极多的无线接入点即AP这种无线接入点一方面可能会造成功率的衰竭，另一方面在列车高速移动时WLA网络需要不断地进行切换而这种切换有着接近500ms的延迟，从而使得通信数据延迟也丢失状况时有发生。

2 LTE技术的优势 2.1 高抗干扰性

LTE技术在抗干扰性方面要明显优于WLAN系统，其采用的是一种小区间干扰系统，这种方式是对整个小区内无线资源的使用进行一定的限制，这种限制可以甄选控制时频资源并且还能对其资源的发射功率进行限制。LTE所采用的

干扰抑制组合技术IRC对很多不同功能的干扰都予以了预防，其中包括了造影的影响，从而使得其在轨道交通中更加适用。而且LTE本身的租房是极为灵活的，其频段极多包括了1.4HMz、3HMz、5MHz、10HMz等等不同的频段，这些频段目前还没有被国家进行划分因此轨道交通可以根据自身不同的需要来选择频段从而减少了因为与民用设备以及各类设备的频道雷同所造成的干扰。不仅如此，LTE技术所采用的ICIC以及IRC技术可以对系统内部的干扰进行最为有效的避免从而对整体抗干扰效果进行改善。 2.2 高速移动支持

LTE技术本身具有自动频率控制的功能，通过这一功能可以降低由于时速达到200公里以上时所出现的多普勒频移效应。这种自动频率控制功能的实现主要是通过在基站侧记手机上使用了AFC频率纠偏功能，从而使得其在快速状态下能够保持较为稳定的频率而不会因此而产生大量的延迟效应，保证CBTC的系统信息接收正常。 2.3 CBTC信号系统

CBTC-基于无线通信的列车自动控制系统，CBTC系统（Communication Based Train Control System）：随着通信技术特别是无线电技术飞速发展，人们开始研究以通信技术为基础的列车运行控制系统。

CBTC可以使用的双向无线通信系统种类很多，例如欧

洲使用的是GSM-R系统，美国使用扩频通信等其他多种无线通信系统，中国使用无线自由波、波导管、漏波电缆或三种互相组合的地车信息传输方式。目前应用CBTC系统的有美国的纽约地铁、台湾的台北捷运文湖线等，中国大陆也有部分城市轨道交通使用了CBTC系统，如武汉地铁1号线，上海轨道交通的8号线，北京地铁（除1号线、5号线、13号线、八通线），广州地铁（除1、2、8号线），昆明地铁等。其中，北京地铁亦庄线的顺利开通标志中国成为继德国西门子、法国阿尔斯通、加拿大庞巴迪后第四个成功掌握CBTC核心技术并顺利开通应用实际工程的国家，实现了全生命周期性价比最高的目标，比引进系统低20%左右。在建项目包括：北京地铁9号线、北京地铁10号线（二期）、广州6号线等。

2.4 LTE技术承载CBTC综合业务

本方案所涉及的系统，他在城市轨道交通的控制中心内，一两套核心设备并行，两套设备，是以网络相连，接分为a b双网，承载频宽为5到15赫兹，，用于承载c b d c控制的信息。另外一套在承载c b d c控制的信息的同时预测在CCTV，数字集群和其他行业业务信息相结合，而流行的系统和高安全性的要求，对于c b d c等于无限网络调度系统之间的信息技术，在调度室要时刻注重其技术特性。 3 LTE技术承载CBTC综合业务网络的方案设计

首先我们需要考虑的是方案设计中核心网设备的套数，即布置几套核心网设备，通常情况下我们都会部署两套核心网设备，并在车站部署两套基带处理单元?O备，这两套设备的频段都是完全独立的。这两套网络我们成为A网与B网，这两套网络的工恩能够有着一定的不同，首先A网主要是用于信号系统网络，其承载的只有单独的CBTC控制系统，使用的频段是较为稳定的5MHz频宽。B网则承载的信息较多，其包括了备用的CBTC控制类信息，以及PIS车载CCTV和数字集群等各类其他业务信息，在这样的情况下其采用的是频宽更好的15MHMz。在这里值得注意的是如果对于安全性能的要求较高可以考虑将A网与车站的GPS系统天线进行单独设置，这样可以大幅度提高安全性能但是最大的问题在于其无论是建设成本还是维护成本都相对较高。不过如果车站本身存在的两个基带处理单元设备同时使用一个GPS天线，则会使得GPS天线在安装的时候对于其位置的选择以及性能的要求都有所提升，并且在这种情况下必须在对整个方案系统进行设计时有限考虑GPS预留安装的位置以及其走线的位置，并且如果位置较高或者周围较为空旷则必须考虑安装相应的避雷装置，并且也需要考虑到信号的范围问题，在信号较弱的情况下应当安装信号放大器从而确保时钟信号的传输。 4 结束语

我国的轨道交通发展十分迅速并且随着地铁、轻轨等城市轨道交通工具的不断出现使得轨道交通在我国城市内部也较为普遍，在这样的情况下作为整个轨道交通的核心协调与指挥中心的CBTC如何提高自身的稳定性与安全性从而确保轨道交通信号的正常避免意外发生就成为了一个较为重要的命题。LTE技术实际上是一种4G技术，其与目前的WLAN的3G技术相比无论是在速率上还是在稳定性、可靠性以及抗干扰能力方面都有着较为明显的优势，因此在我国的城市轨道交通当中大量地对这种技术进行应用是较为有必要的，这不仅可以使得CBTC的稳定性与安全性更高也可以对我国网络技术的应用发展做出一定的贡献。 参考文献

[1]陈琦.基于LTE技术的CBTC综合承载网络方案设计与研究[J].城市轨道交通研究，2015，18（11）：35-39. 作者单位

中铁一局集团电务工程有限公司 陕西省西安市 710038

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5onp.html