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      LTE-U技術在軌道交通車地無線中的應用

      發布時間:2020-10-28 08:53所屬分類:交通運輸加入收藏

      摘 要:隨著LTE技術在公網的成熟應用,無線專網的建設也呈現出蓬勃發展的勢頭,授權的專網頻率帶寬較小,而行業需求旺盛,需要非授權頻率來補充,

        摘 要:隨著LTE技術在公網的成熟應用,無線專網的建設也呈現出蓬勃發展的勢頭,授權的專網頻率帶寬較小,而行業需求旺盛,需要非授權頻率來補充,LTE-U(LTE-Unlicensed)技術為有效利用非授權頻譜資源,提供了一種全新的軌道交通車地無線解決方案。

        關鍵詞: 軌道交通;車地無線;LTE-U;無線覆蓋

      軌道交通論文

        1 系統概述

        隨著軌道交通快速發展,網絡化運營以及軌道交通自動化程度的不斷提高,支撐安全運營生產業務不斷增加,對車地通信功能和性能要求不斷提升。經業內各相關單位反復驗證,相較于其他制式,LTE 無線專網有更好的應用前景,更符合城市軌道交通的發展方向,也是為了解決目前軌道交通安全運營的迫切需求。

        本文從技術角度來,對5.8G eLTE-U 車地無線通信系統提出規劃設計和建議。

        2 應用優勢分析

        現在城市軌道交通領域,成熟的PIS/CCTV 車地無線技術方案包括LTE-U、Wlan(802.11AC),LTE-U 方案在移動性、可靠性、抗干擾能力、設備數量等方面優勢明顯;同時,不再受1.8G 頻率限制,可以為城市軌道交通行業提供超過100Mbps的穩定大帶寬,可作為城市軌道交通車地無線技術選型的主流選擇。結合地鐵快軌的實際情況:最高160Km/h 高速場景、區間距離長,需要一種支持高速移動性,同時覆蓋距離遠、以便大大減少區間設備的車地無線技術,因此,項目推薦應用LTE-U 車地無線方案。

        3 業務承載方案設計

        3.1 業務網絡架構

        在布置區間無線設備時,應充分考慮系統的可靠性,每個區間無線設備的覆蓋范圍應有重疊區,可以通過自動調節區間無線設備發射功率而覆蓋故障區間無線設備的信號漏洞區,在單個區間無線設備和其它設備出現故障時,仍保證信息的完整性,系統應能正常工作。

        eLTE-U 區間覆蓋規劃

        eLTE-U 正線單向軌旁單個AirNode 設備可部署2 個扇區,單個扇區可支持單載波20MHz 或20+20MHz 雙載波聚合;采用異頻組網,5725-5850MHz 頻段總共有6 個可用20MHz 信道,站間小區頻點交織規劃,減少站間干擾。

        車載無線設備

        在每列車的車頭端、車尾端各設置1 套車載無線設備,兩套車載無線設備同時接入網絡,車載PIS 業務系統從兩個TAU 獲取到2 份相同數據,選擇其中1 份使用,保證車載無線網絡單點故障時PIS和CCTV 業務不中斷。

        3.2 Qos 保障

        根據車載PIS 系統信息承載中不同業務的要求,結合LTE對優先級和服務質量分類,將各業務的優先級和服務質量(延時、丟包等)定義如下表:

        在LTE 網絡內部進行QoS 保障,也可以提供相應的手段進行LTE 網絡與傳輸網絡的QoS 映射。

        3.3 無線覆蓋設計

        高架橋覆蓋場景

        采用AirNode 基站+定向天線,安裝在高架軌旁抱桿上,單AirNode 可提供4 端口,支持2 個扇區,分別連接到2 個定向天線覆蓋兩個方向

        隧道覆蓋

        隧道場景采用AirNode 基站+定向天線進行定向覆蓋,AirNode 和定向天線通過安裝件固定到側墻約4.5 米高(暫定),相比車載天線車頂相比地面高度差越大越好,可提升覆蓋性能,具體需要符合與接觸網工程安裝安全要求。AirNode 基站4 端口分別連接到2 個定向天線,向兩個方案覆蓋。天饋配置示意圖如下所示:

        車輛段和停車場覆蓋

        停車場和車輛段有棚或支柱,主要有劃分有運用庫和列檢房,都是一塊矩形面積,采用室內定向天線方式進行覆蓋。

        3.4 天線覆蓋

        eLTE-U 使用AirNode 最大支持2 個扇區4 個載波,按照上述鏈路預算,在0.28Km 時單載波可滿足雙向20Mbps 帶寬,實際工程方案采用單扇區20+20MHz 雙載波聚合,可實現單載波容量翻倍增益,保障在0.28Km 覆蓋范圍內實現雙向傳輸40Mbps 有效帶寬。

        4 總結

        LTE-U 技術支持城軌快線等高速環境,傳輸時延小, 提供高可靠業務支持,抗干擾能力強,覆蓋半徑大,可維護性強,部署靈活方便,可共享現有LTE 網絡,也可獨立建網,良好的QoS 保障,網絡安全性高,系統可靠性高。滿足軌道交通車地無線通信需求。

        參考文獻:

        [1]《城市軌道交通設計規范》,DGJ 08-109-2004

        [2]《城市軌道交通通信工程質量驗收規范》.北京:中國計劃出版社,2006

        作者:李瑛

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