4G LTE技术将给轨道交通带来新的技术变革

 北京时间9月19日上午消息（张月红）随着经济发展以及城市化进程的加速，全国各地都在大力发展轨道交通以解决交通拥堵问题，轨道交通逐渐成为人们生活中息息相关的一部分。而城市轨道交通的安全运行和舒适体验，离不开专用的通信系统。

 

专用无线通信作为城市轨道交通中的通信系统必不可少的部分，主要用以车地无线传输，行车指挥调度，日常工作交流，比如传输话音信息，发送与行车指挥相关的命令，获取沿线车站运转的监视信号等等。由于列车在隧道或者地面轨道上高速行进，车辆与监控调度中心之间只能通过无线方式进行通信，因此，安全可靠的无线通信技术显得极为重要。

 

传统方案弊端浮现

 

当前，城市轨道交通的通信手段主要采用TETRA提供语音调度，WiFi负责列控承载和PIS等数据业务。然而，这种组网方式的弊端，随着近年来多起地铁事故的发生而浮出水面，这对以安全为第一要务的轨道交通行业来说，毫无疑问是不可接受的。

 

WiFi有效覆盖距离一般只有200米左右，这使得地铁沿线需要部署大量密集的热点（AP），不但成本高、故障频繁难维护，且抗干扰性能差（因为WiFi所用的2.4GHz是公用频段），很容易出现频点干扰，给地铁运营留下安全隐患。2012年深圳发生了多起因WiFi信号干扰逼停地铁列车的事件，给我们敲响了警钟。实际应用中还发现，WiFi不能支持高速移动通信，无法提供稳定的数据传输，比如视频监控和媒体播放存在严重的卡顿和马赛克。此外WiFi缺乏信息安全保障机制，容易发生信息泄露，甚至传输命令被篡改，从而引发安全事故。

 

同时在集群业务方面，单纯语音调度已远远不能满足行车调度、日常维修、防灾救护等安全通信的要求了，需要有更多的数据信息尤其是高清图像和视频信息来辅助判断和高效决策，提供可视化的指挥调度。而且，语音调度往往存在漏听、错听，也不能做到有效的管理改进，现在各行各业已经采用数据应用和电子工单逐步协同和补充，比如公共安全行业中的警务通。

 

TETRA系统由于不支持宽带数据业务，不能满足轨道交通日益增长的安全和业务需求，城市轨道交通的通信方式需要新的技术方案。

 

LTE带来的技术变革

 

现在，LTE让移动通信行业的广泛商用，让轨道交通行业看到LTE相较于TETRA和WiFi，各方面性能都得到极大的提升，尤其是在容量方面实现了无线宽带（百兆速率），覆盖增强（支持100km的覆盖半径），时延降低（小于300ms），移动性提高（能支持500km／h高速），更加安全可靠和快捷通信，可以提供多样化的服务内容，以及更简易的操作和管理。

 

LTE已经成为下一代移动通信的主流演进方向，成熟的产业链和不断优化改进的创新技术，也吸引了行业专网的广泛关注。比如在公共安全领域，采用了2+4的组网（国内为PDT+LTE，美国采用P25+LTE）；比如在智慧城市建设中，广泛采用LTE构建无线宽带和应急指挥网络；比如在UIC组织中，正在研究和制定从GSM-R向LTE演进的技术规范和路线图等等。

同时，我国通信标准化协会（以下简称CCSA）制定了基于LTE技术的宽带集群标准B-TrunC和技术规范，融合了集群行业的专业特性要求和LTE的高品质通信能力，为行业专网的应用打下了标准基础。LTE系统采用先进的SDR平台技术，可以提供无线基站的主备、双链路保护、双网覆盖等多种网络容灾能力，全球有千万量级应用，更高的安全保障。

 

可以看到，采用TD-LTE技术实现对城市轨道交通的语音调度、数据传输、图像、视频监控和列控信号传输承载等应用，同时增加轨道特色功能，是未来轨道集群调度的发展趋势。因此，LTE是TETRA、WiFi城市轨道无线系统，以及大铁路GSM-R系统的演进方向，未来所有的轨道无线通信必将在LTE上进行技术融合。

 

温州市域铁路无线通信开创多项第一

 

本月初，温州市域铁路S1线宣布采用基于TD-LTE技术无线通信系统，成为全球首条采用4G通信技术的轨道线路，翻开了轨道交通无线技术应用的新篇章。 

 

该系统以具有中国自主知识产权的国际标准TD-LTE技术为核心，由中兴通讯提供技术装备定制化研发及端到端的解决方案，实现基于TD-LTE的市域车地无线多业务传输及无线宽带多媒体调度，具有技术先进、安全可靠、网络融合等创新与示范特点。

 

目前，温州市域铁路S1线该项目经发改委批准同意，正式列入“国家战略新兴产业示范工程”，成为首个被列入“十二五”国家战略新兴产业示范工程的轨道交通装备项目。

 

温州市域铁路S1线一期工程，是发改委批复的《温州市域铁路建设规划（2012-2018）》首期项目，一期工程为温州南至半岛二段，线路全长53.507公里。市域铁路S1的建成，将成为未来温州大都市核心区两大中心——中心城区和瓯江口新城的快速联系通道，承担都市区范围内东西向组团间快速交通联系，串联起了瓯海中心区、中心城区、龙湾中心、温州机场和灵昆半岛，乃至远期的洞头岛。

 

温州市域铁路S1线开创了国内轨道交通工程的多个第一，市域铁路速度比地铁快，可以达到每小时120到160公里，载客量比地铁大，结合了高铁和地铁的优点，技术标准新，且绿色环保。

 

线路采用的TD-LTE无线宽带多媒体集群系统是一套完整的多业务系统，基于TD-LTE的大带宽、低时延、高速移动性能，充分满足了行车调度、维修调度、防灾调度等安全通信要求。不同于传统TETRA窄带无线系统，4G系统利用多媒体大带宽的优点，可以真正做到听得见、看得到的现代化指挥调度。该系统实现一张网承载多媒体专用无线通信、CCTV（视频监控）、PIS（乘客信息系统）三大关键业务。车载CCTV（视频监控）可以协助交通管理部门和公安部门，通过综合调度丰富的高清图像和视频信息，迅速了解现场情况，来辅助判断和高效决策，保障市民的出行安全。乘客信息系统则是一个和乘客沟通的多媒体窗口，包括列车到站和运行信息发布，也是新闻和周边生活商业娱乐信息的发布渠道，紧急情况下还是指挥乘客现场应对的有效工具,。采用4G无线宽带进行实时传送，大大提升了运营效率和乘客体验。

 

温州市域铁路S1线通信系统的供应商中兴通讯表示，系统还预留了未来增加列车状态监控、信号系统及AFC系统等业务无线承载的空间，可以不断提升列车自动化安全运营的能力。且系统支持平滑升级和技术演进，极大降低了客户的总体投资成本和后续维护成本。这条线路的建设，对于未来国内乃至全球的轨道交通通信的发展和应用，具有非常重要的示范和指导意义。

 

轨道交通迎来4G时代

 

温州市域铁路S1线开创了4G在市域铁路领域的应用，而杭州地铁4号线4G TD-LTE 车地无线通讯项目是国内率先采用4G车地无线技术的地铁线路，预计明年初开通，乘客将看到基于4G技术的实时更新的媒体广告、电视剧、赛事直播等多媒体信息；地铁控制中心的工作人员可随时查看列车车厢内的情况以及列车的运行状态；实时监控与应对突发事件，能够在第一时间给公安、消防等提供第一手现场视频资料，便于做应急指挥和高效现场处理，提升快速响应能力。

 

杭州和温州都不是个案，今年越来越多的市域铁路和地铁线路宣布覆盖4G信号。

 

看来2014年，是4G开拓轨道交通领域应用的一年。无线通信技术的飞速发展，让人们的出行同时享受了“双高速”出行体验。根据我国《交通运输“十二五”发展规划》，“十二五”期间将加快综合交通运输枢纽的建设，以高速铁路、轨道交通等建设为契机，重点建设一批集多种运输方式于一体的综合客运枢纽。

 

未来十年，中国轨道交通市场将建7395公里的地铁线，总价值达3万8千亿元，到2020年，中国将有33个城市配有177条地铁线，如此大规模的轨道交通市场也为4G大展宏图提供了重大机遇。