軌道交通LTE技術(shù)的應(yīng)用及創(chuàng)新實踐

      

【電纜網(wǎng)訊】近日，中國城市軌道交通協(xié)會發(fā)布《關(guān)于推薦城軌交通項目新建CBTC系統(tǒng)使用1.8G專用頻段和LTE綜合無線通信通信系統(tǒng)的通知》，通知中提到，隨著我國城市軌道交通的快速發(fā)展，對使用無線CBTC信號系統(tǒng)時必須滿足安全可靠的運營提出了更高要求，基于1.8G專用頻段（1785-1805MHz）和第四代通信制式（TD-LTE）制定的城市軌道交通無線通信技術(shù)規(guī)范（LTE-M），在安全性、傳輸速率、延時、通信質(zhì)量、對更高速度的適應(yīng)性和互聯(lián)互通等方面都比wifi制式有更好的應(yīng)用場景，并且由于TD-LTE技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，因此，協(xié)會建議新建城軌項目使用LTE-M規(guī)范，那么，LTE技術(shù)到底擁有何種魅力，能夠獲得城軌行業(yè)的青睞呢？

1.LTE匹配軌道交通業(yè)務(wù)需求，成為軌道交通車地?zé)o線主流技術(shù)。

LTE是3GPP標準組織制定的目前最先進的無線通信技術(shù)，是無線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢，LTE系統(tǒng)引入了OFDM（正交頻分復(fù)用）和MIMO（多輸入多輸出）等關(guān)鍵傳輸技術(shù)，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率（20M帶寬下行峰值速率為100Mbps，上行為50Mbps），并支持多種帶寬分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等。LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加扁平化簡單化，減少了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和系統(tǒng)復(fù)雜度，從而減小了系統(tǒng)時延，也降低了網(wǎng)絡(luò)部署和維護成本。

針對軌道交通行業(yè)，LTE無線專網(wǎng)具有如下先進的技術(shù)特點：

1.LTE有著系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計，通過多種技術(shù)手段和算法，LTE可將干擾控制到最低來保證整體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，有效降低網(wǎng)絡(luò)整體干擾水平。

2.LTE無線專網(wǎng)極大的提高了無線覆蓋范圍，單小區(qū)的覆蓋范圍可達1.2km，降低了小區(qū)切換頻度和設(shè)備維護成本。

3.LTE支持高可靠性的無損切換和快速及時的無縫切換，以及基于非競爭的快速隨機接入，確保越區(qū)切換時延小于100ms，丟包率小于1%。

4.LTE支持高達9級的業(yè)務(wù)優(yōu)先級控制，能夠在一張網(wǎng)上承載多業(yè)務(wù)，并對不同的業(yè)務(wù)分配不同的優(yōu)先級，實現(xiàn)全方位QoS保障。在提供CBTC（基于無線通信的列車自動控制系統(tǒng)）業(yè)務(wù)承載的同時，更可滿足軌道交通其它安全運營相關(guān)業(yè)務(wù)的承載。

LTE無線專網(wǎng)具有的先進特點，無論是抗干擾性還是高速移動狀態(tài)下的穩(wěn)定性，都能夠確保軌道交通CBTC、PIS、CCTV等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，并進一步提升軌道交通的可靠性和安全性，同時LTE具有的多業(yè)務(wù)QoS保障機制可實現(xiàn)一張網(wǎng)承載多業(yè)務(wù)，降低部署和維護成本。

2015年2月28日，工業(yè)與信息化部發(fā)布無[2015]65號文件"關(guān)于重新發(fā)布1785-1805MHz頻段無線接入系統(tǒng)頻率使用事宜的通知"。明確了城市軌道交通車地?zé)o線通信可以使用1.8G頻段。隨著該文件的發(fā)布，全國地鐵LTE車地?zé)o線建設(shè)開始加速，2015年已經(jīng)有18條線路車地?zé)o線采用LTE技術(shù)，其中7條承載CBTC業(yè)務(wù)。LTE已經(jīng)成為軌道交通車地?zé)o線主流技術(shù)。

2.LTE在軌道交通的應(yīng)用還面臨諸多挑戰(zhàn)

對軌道交通應(yīng)用來說，LTE還是一個新的技術(shù)，隨著LTE在軌道交通的深入應(yīng)用，一些新的問題也開始出現(xiàn)，這些問題有的是LTE自身的特性引入的(如時鐘同步)，有的現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)過程中產(chǎn)生的(復(fù)雜場景覆蓋)，還有的是對LTE提出的更高需求(數(shù)據(jù)加密需求)。LTE需要直面問題，給出合理的解決方案：

1、時鐘同步需求

由于國內(nèi)普遍采用的的是TD-LTE技術(shù)，對時鐘同步要求精度極高，一般采用GPS時鐘同步，但由于軌道交通的特殊性，在地下站點不一定能夠有通道拉出GPS天線，即使有通道拉出天線，由于GPS天線采用同軸電纜，超過100米后信號衰減就不可用，給LTE在軌道交通的部署帶來極大的困難。

2、復(fù)雜場景覆蓋

目前國內(nèi)的城市軌道交通正在由線路向線網(wǎng)快速推進，多條線路交匯帶來各種復(fù)雜的覆蓋場景，包括線路交叉，線路共用，線路并行，同站換乘，共用場段等復(fù)雜場景。LTE需要從頻段，容量等方面綜合考慮復(fù)雜場景的解決方案，從而避免多線路多線路共用區(qū)段帶來的信號干擾。

3、信息安全要求

目前國家已經(jīng)明確要求軌道交通信號系統(tǒng)必須滿足安全等保3級，按照安全等保3級要求"應(yīng)對通信過程中的整個報文或會話過程進行加密"。這樣就對LTE傳輸?shù)倪^程的加密提出了更高的要求，必須對信號系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實現(xiàn)端到端的加密。

3.華為eLTE解決方案創(chuàng)新融合，全面解決LTE車地?zé)o線面臨的挑戰(zhàn)

華為eLTE軌道交通解決方案與時俱進，針對LTE在軌道交通部署中的難點，提供全方面的解決方案：

1、采用Atom時鐘同步，有效解決地下站點GPS引入困難的工程部署難題解決地下站GPS拉遠部署難題：將GPS授時轉(zhuǎn)換為1588V2IP時鐘報文通過光纖拉遠到車站，拉遠距離可達5KM以上；支持多時鐘備份：ATOMGPS支持1+N備份，還能和管控中心的時鐘同步服務(wù)器同時部署，確保信號系統(tǒng)時鐘同步可靠性設(shè)備安裝和維護簡單：即插即用，自動上線，可通過網(wǎng)管遠程配置。

2、根據(jù)客戶實際情況采用多種解決方案，實現(xiàn)復(fù)雜區(qū)域的無線規(guī)劃在有足夠的頻率規(guī)劃時，利用頻點劃分規(guī)避干擾交匯區(qū)域兩條線路采用不同的頻率。此方案需要分配兩組紅藍網(wǎng)頻率給CBTC，兩條線路頻率完全分開，互不干擾。在頻點資源有限情況下，采用跨核心網(wǎng)切換方案交匯區(qū)域由其中一條線路無線覆蓋。此方案規(guī)劃時需要考慮容量的增加，其它線路的列車進出此區(qū)域需要進行兩次跨網(wǎng)切換，從目前測試結(jié)果看，跨網(wǎng)切換依然能滿足CBTC業(yè)務(wù)要求。

在多線路可以共核心網(wǎng)的情況下，采用小區(qū)干擾規(guī)避方案

多線路同核心網(wǎng)，統(tǒng)一管理交匯區(qū)間基站。此方案需要較為復(fù)雜的鄰區(qū)規(guī)劃和無線規(guī)劃，以避免誤切換引起切換失敗等。

3、采用端到端的數(shù)據(jù)加密，確保無線系統(tǒng)無明文

華為eLTE安全解決方案支持空口終端和網(wǎng)絡(luò)的雙向鑒權(quán)認證，支持祖沖之加密算法的空口加密，通過車載TAU和OCC管控中心的安全服務(wù)器建立IPSec通道，實現(xiàn)整個LTE承載系統(tǒng)的s數(shù)據(jù)加密。

4.華為eLTE成功實踐，推動軌道交通車地?zé)o線走向成熟

鄭州地鐵1號線成功商用

2013年11月29日，華為在鄭州發(fā)布全球首個eLTE城市軌道交通解決方案，這是全球第一條基于4GLTE技術(shù)的地鐵綜合業(yè)務(wù)無線解決方案。通過采用該解決方案，鄭州地鐵公司在公共安全管理、改善乘客出行體驗、減少設(shè)備維護上等方面實現(xiàn)了創(chuàng)新性突破。

1.在公共安全管理方面，基于eLTE的寬帶傳輸和低時延性能，在車廂和車站內(nèi)進行的視頻拍攝可以及時將情況同步傳輸?shù)焦芾碇行�，實現(xiàn)實時管控。

2.在提升乘客出行體驗方面，利用eLTE進行承載，通過車內(nèi)的高清視頻終端可為乘客實時提供實時的新聞、廣告、電視節(jié)目等，增添出行趣味，并增加地鐵客戶的運營收入。

3.在減少設(shè)備維護上，由于eLTE設(shè)備穩(wěn)定性及更少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點部署，大幅度降低無線網(wǎng)絡(luò)運維難度及成本，鄭州地鐵1號線開通一年，沒有因為LTE設(shè)備故障下過一次區(qū)間。

深圳地鐵11號線即將商用

上一篇：寬帶接入解決方案HINOC入網(wǎng)技術(shù)研發(fā)

下一篇：國家電網(wǎng)欲收購巴西第三大電力公司CPFL股權(quán)