主頁（http://www.130131.com）：普天城市軌道交通LTE-M系統解決方案 一、 總體背景 城市軌道交通作為城市公共交通工具，在城市路面交通擁堵問題凸顯的今日，已成為最重要的城市公共交通工具，承擔的日常乘客運送量不斷增長。城市軌道交通運營公司不僅希望能提供給乘客安全的乘坐環境和舒適的乘坐體驗，而且更希望能持續提升地鐵的運營效率。車地無線通信系統也隨之需要更先進的、更可靠的、更安全的寬帶車地無線技術，來面對車輛運行高速化、視頻監控實時化、車載業務寬帶化的趨勢和挑戰。
圖1 現代化城市軌道交通對無線通信系統的新需求 二、 系統介紹 普天城市軌道交通LTE-M系統是基于先進的TD-LTE技術的車地無線寬帶通信系統，系統以滿足城市軌道交通車地通信業務需求為原則，保證列車運行控制系統安全可靠性的同時，綜合承載車地通信業務。一套網絡能夠同時提供專業的數據傳輸、視頻傳輸以及寬帶集群業務,面對現代化城市軌道交通運營中車輛運行高速化、視頻監控實時化、車載業務寬帶化的趨勢和挑戰，為現代化城軌交通鋪設一條嶄新的寬帶無線通道。 系統架構 為保證滿足CBTC列車運行控制系統業務對車地無線承載的高安全、高可靠傳輸的要求，LTE-M無線車地通信系統采用A、B雙網覆蓋。A網用于綜合業務承載，包括：列車運行控制系統業務、列車運行狀態監測業務、列車緊急文本下發業務、CCTV視頻監控業務、PIS視頻業務、集群調度業務等；B網用于列車運行控制系統業務承載。A、B網相互獨立，同時工作，CBTC列控數據在A、B網各傳輸一份，當其中一套系統故障時，另一套系統中CBTC列控數據仍能正常傳輸。如圖2所示。
圖2 普天城市軌道交通LTE-M系統架構圖 覆蓋方案 城市軌道交通通信系統的任務是建立一個視聽鏈路網，提高現代化管理水平和傳遞語音、數據、圖像及文字等各種信息。通信系統的服務范圍涵蓋了控制中心、車站、車輛段、停車場、地面線路、高架線路、地下隧道與列車。如圖3所示。
圖3 普天城市軌道交通LTE-M系統隧道覆蓋方案 主要產品如圖4所示。
圖4 普天城市軌道交通LTE-M系統主要產品 核心網設備（EPC） 負責終端認證、終端IP地址管理、移動性管理等，提供接口直接連接CBTC、PIS、CCTV等業務系統。核心網產品采用先進的ATCA硬件平臺和高性能的服務器，基于全IP方式的軟硬件設計，提供99.999%的電信級高可靠性設計，保證系統長時間不間斷工作，完全滿足LTE寬帶無線通信系統長期運行的要求。普天核心網產品采用先進的軟件設計架構，軟件功能獨立化、模塊化，具有完備的冗余工作模式和過載保護功能�？筛鶕W絡的容量和性能需求，靈活部署系統硬件配置，滿足各種數據的傳輸要求。 無線基站設備（eNodeB） 普天無線基站產品是LTE光纖拉遠的分布式基站，由基帶控制單元eBBU和遠端射頻單元eRRU兩部分組成，eBBU與eRRU共同配合實現一個完整的eNode B邏輯功能�；緀NodeB為無線通信系統中的接入網設備，主要負責無線信號的發送和接收、空口無線資源管理和接入網側移動性管理，可采用模塊化、可配置、可裁剪的統一硬件架構平臺，實現設備的即插即用。基站實現通信系統空口通信的安全，即在終端和基站之間進行空口信令的完整性保護和加密、空口用戶面業務的加密保護。eNodeB主要由基帶控制單元（eBBU）和遠端射頻單元（eRRU）組成。eRRU通過數字光纖接口（Ir接口）與eBBU連接。 終端設備 終端設備分為車載設備（TAU）和便攜式的手持終端兩種類型。TAU通過Uu、Uw等無線接口與接入子系統相連，實現數據傳輸功能。車載TAU是一款面向軌道交通行業專業定制的TAU機車設備，承載了地鐵列控、視頻監控（CCTV）、乘客信息系統（PIS）等數據接入業務。設備采用先進的LTE技術，針對地鐵應用開發的單播、組播以及基于LTE的QoS機制和擴展的VRRP技術確保了應用的高效、實時、安全、可靠。多媒體手持終端是基于TD-LTE標準打造的一款高端工業級，堅固型行業專用終端。設備融入自主知識產權的集群通信技術，可提供專網集群對講中最為強大的性能和優秀的多媒體數字通信體驗。 三、 系統功能 普天技術開發的城市軌道交通LTE-M系統，以滿足現代化軌道交通車地通信業務需求為設計原則，在保證列車運行控制系統安全可靠性的同時，實現軌道交通車地通信業務的統一綜合承載。系統通過Qos機制保障不同業務的優先級和穩定性，同時支持CBTC列車運行控制系統業務、列車緊急文本下發業務、列車運行狀態監測業務、CCTV視頻監控業務、PIS車載視頻業務、集群調度業務等需求，為軌道交通提供了高速移動下的安全可靠、高速度、高帶寬的車地通信網絡。 城軌交通中基于通信的列車控制系統（CBTC）是借助車地無線系統來進行車輛控制及管理的信號系統；PIS乘客信息系統用來為乘客提供車廂內多媒體信息服務以及緊急情況下的安全指導；CCTV視頻監控系統用于車廂內的安全監控，幫助地鐵管理員掌控移動中列車車廂內的安全；另外，地鐵工作及安保人員還需要一個安全可靠、可以隨時隨地連接的集群調度通信系統。如圖5所示。
圖5 車地無線通信系統承載的業務 四、 方案亮點 高可靠性 采用A、B雙網覆蓋設計；在系統軟件和硬件的配置方面注重系統的安全；在關鍵環節均采用備份設計，在關鍵的系統設備和主機設備上消除單點故障，通過設備冗余和負載分擔的方式來提高系統的可靠性；高效的多業務優先級保障設計，提供9級QoS保障機制，根據各業務對可靠性、時延等的要求，系統為其分配不同的優先級，保證高優先級業務的傳輸。在同時傳輸CBTC、列車狀態監測、車載視頻監控信息和乘客信息時，通過Qos保障機制能確保高優先級業務，如CBTC業務的傳輸，保障行車安全，提升運營效率。 低時延 系統采用扁平化組網方案，簡化了網絡架構，減少了網元數量，有效地縮短了端到端的數據傳輸時延，系統可靠性高，更加滿足城市軌道交通特別是信號系統的應用需求。 高速移動性 系統在設計上考慮了高速移動場景，支持高達350km/h的移動性，通過自動頻率控制改善無線鏈路的穩定性，提升高速場景下的傳輸穩定性，能夠滿足軌道交通200公里/小時的車地通信傳輸要求。 靈活組網 LTE系統具有頻譜靈活性特點，可支持不同大小的頻譜分配，可在不同大小的頻譜中部署，包括1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、 20MHz，支持成對和非成對頻譜，業務速率和頻譜利用率高�？伸`活多級組網，傳輸網可采用環形、星形、環網+星形多種組網方式。 五、 測試與應用 上海地鐵張江實訓基地試驗段 上海地鐵張江實訓線為地鐵培訓線路，全高架線，線路全長1.6Km，設置3站2區間。線路采用普天LTE-M系統實現雙網無縫覆蓋。在該試驗段完成北京交通大學軌道交通控制與安全國家重點實驗室基于LTE技術的城市軌道車地通信綜合承載試驗段測試、與卡斯科信號系統實際線路對接測試、與上海富欣信號系統實際線路對接測試以及上海申通地鐵組織的LTE-M小帶寬組網測試。如圖6所示。
圖6 上海地鐵張江實訓基地試驗段 福州地鐵1號線試驗段 福州地鐵1號線試驗段全長10KM，全程地下隧道，采用普天LTE-M系統覆蓋，覆蓋場景包括隧道、站臺、站廳、室外停車場。列車運行最高時速為80Km公里/小時。綜合承載業務類型包括：實時多媒體信息、視頻監控業務、多媒體集群調度、列車運行狀態實時上報。如圖7所示。
圖7 福州地鐵1號線試驗段 青島地鐵R3線 青島地鐵R3線正線70Km，地下線22Km，地面線48Km，全線設置23座車站、1座車輛段、2個停車場。嘉陵江路站與R2線同臺平行換乘，井岡山路站與M1線T型換乘，朝陽山CBD站與M6線L型換乘，珠海路站與M6線通道換乘。R3線采用B1型車4輛編組，系統最大設計能力30對/小時。列車最高運行速度120km/h。R3線目前已經完成全部設計及相關測試驗證工作，正在進行設備的安裝和調試。如圖8所示。
圖8 青島地鐵R3線 六、 結束語 普天城市軌道交通LTE-M系統解決方案以其設計的可靠性、技術的先進性和組網的靈活性為城市軌道交通的安全運營保駕護航，為軌道交通運維效率和乘車體驗的提升提供了堅實的技術支撐。隨著在越來越多項目中的廣泛應用，必將在中國城市軌道交通迅猛發展的大潮中做出越來越大的貢獻。 (中國集群通信網 | 責任編輯：李俊勇) |
