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LTE技術城市軌道交通無線通信論文論文
1引言
我國城市軌道交通隨著經濟發展和科技進步，正在不斷的建設和開拓，當前已進入快速發展階段，其舒適度和安全性成為社會各界十分關注的一個重要問題。①當前乘客并不滿足于少量單一類型的聲音和文本信息等服務，為了滿足廣大乘客的需要并吸引更多的乘客，城市軌道交通建設迫切的需要提高自身信息化服務的水平；②國外城市軌道交通頻繁出現惡劣事件，這就要求地鐵和列車都要有相應的監控設施，以保證城市軌道交通現場的情況能夠被清晰記錄并及時傳達，這就需要較高速率的傳輸通道來滿足車載視頻信息的傳送。由此可以看出，為了確保城市軌道交通的管理工作和服務質量的高水平，城市軌道交通對于車地無線通信系統提出了較高要求。
2無線傳輸技術介紹
城市軌道交通車地無線通信系統作為車輛和地面之間進行信息傳輸的通道，可為視頻監控系統和乘客信息系統提供車站和車輛之間，乃至控制中心之間的無線傳輸媒介，是一種傳輸網絡的延伸。除此之外，車地無線通信系統還要求具有較高的可靠性，支持列車在運行速度達到80km/h或者比其更高速度之下的視頻信息和多媒體信息的可靠傳輸，整個系統進行實時傳輸過程中應能有效的避免網客和非法信息的侵入，確保整個信息播出時的安全和可靠。當前主要的無線傳輸技術主要有以下幾種：
（1）TETRA、GSM、CDMA：這幾種為非常成熟的無線傳輸技術，應用較為廣泛，但是，這三種技術對于車地無線通信系統來說，都滿足不了其所要求的傳輸速率。TETRA其上行速率大約為幾kb/s，下行速率大約為幾十kb/s，GSM和CDMA的運行速率大致相同，其上行速率和下行速率分別為十幾kb/s和幾十kb/s。
（2）3G的傳輸速率與CDMA、TETRA、GSM相比，其在數據的傳輸速率方面已經有了大幅度的提高，在低速運行狀態時的下行速率可以達到幾百kb/s，上行速率可以達到幾十kb/s；靜止狀態下的下行速率甚至可以達到2Mb/s。盡管如此，3G的傳輸速率仍然不能滿足車地無線通信系統的需求。
（3）TRainCom-MT是德國得力風根公司專有的車地無線通信技術，其應用領域主要是面向城市軌道無線通信技術，其也是為了城市軌道車地無線交通系統特別研制和發明的。其可以支持高速移動環境下，車地雙向無線通信最高達到16Mb/s的傳輸速度。TRainCom-MT作為一項非標轉化的無線傳輸技術，此系統的協議并不具有開放性，因此，整個系統相關的升級、二次開發與維護都需要依賴技術的開發部門和持有公司，即該項技術只能由德國得力風根公司進行，因此，也就決定其具有較差的市場維護和選擇性。
（4）WLAN作為一項寬帶的無線傳輸網絡技術，與其他技術相比，具有寬帶化、網絡化等優勢。其目前具有的標準也多樣化，例如，其具有802.11a，其工作頻段在5.8G，傳輸的速度一般也可以達到54Mb/s，具有干擾較少的特性，除此之外，一般在5.8G頻段的無線傳輸技術具有非免費開放的特點，因此需要進行申請；802.11b，其工作頻段在2.4G，傳輸速度一般最高能達到11Mb/s；此外，802.11g其工作頻段也在2.4G，其主要采用了OFDM調制技術，其數據傳輸速度同樣可高達54Mb/s。WLAN作為一種寬帶無線傳輸網絡系統，雖然具有較大的通道帶寬，但是其覆蓋范圍不能滿足車地無線通信系統的需求，軌道AP在直線隧道一般每隔二百米就需要進行無線網路設置，導致系統切換和調制較為頻繁；同時，與公用WLAN技術采用相同的頻段也使得其安全性無法得到有效保障。
（5）WiMax（802.16），即802.16無線域網，其已在2007年10月成為新的3G標準中的一員，當前其主要具有802.16d固定寬帶無線接入標準和802.16e支持移動特性的寬帶無線接入標準。802.16無線域網采用了未來通信技術OFDM、OFD-MA、MIMO、AAS等先進技術，OFDM、MIMO、AAS，OFDMA也是未來通信技術的發展方向，其最高可達到70Mbps的傳輸速度，數據傳輸的距離也達到了50km，除此之外，還具有應用頻道較寬、Qos制度完善、業務豐富靈活、頻譜利用較高、靈活分配寬帶等優勢。盡管如此，WiMax技術還是存在高速移動中無法達到無縫切換的最大問題；同時，受制于產業鏈的發展緩慢等因素，都使得WiMax技術并未得到廣泛的推廣和應用。
（6）LTE無線傳輸技術，其主要是3G技術的不斷演進和改善，其也是當前3G和4G技術的過渡階段，作為3.9G的全球無線標準，其在市場上受到了極力的推廣，大部分國內外的廠商也對LTE技術給予很大的期望。其主要是改進和增強了當前3G中的空中接入技術，同時也是目前眾多無線傳輸技術之中，少數幾個引入OFDM和MIMO概念的技術之一。與3G相比，其還具有延遲降低、極高數據傳輸速度、分組傳送、向下兼容和光域覆蓋等技術上的支持和優勢，因此，也被作為3G向4G的主流技術的轉變，主流運營商一般也都采取LTE技術標準。因此，通過對比以上幾種目前較為成熟的無線傳輸技術，分析得出目前LTE無線傳輸技術應用在城市軌道交通車地無線通信技術中，能夠提高信息的傳輸速度，實現大數據量信息的共享，完善并解決了車載視頻監控系統實時數據傳輸難的問題，有效保障了信息的及時性和可靠性。
3LTE技術在城市軌道交通車地無線通信系統中的應用
為了從根本上解決城市軌道交通車地無線通信系統中的干擾問題，保證數據通信不斷的穩定工作和系統的可靠，只能通過采取優秀的無線通信技術來達到技術上的解決和完善。工作者根據對城市軌道交通車地無線通信系統的相關研究發現，城市軌道交通無線通信系統主要具有：高效的數據業務傳輸效率、較低的數據業務傳輸延遲、較高的可靠性、良好的移動性能等特點。LTE技術主要應用在城市軌道交通車地無線通信系統中，具有如下的特點：
（1）LTE系統采取了扁平化的組織方案，具有較為簡化的組織網絡結構，因此，減少了網元的數量、系統的可靠性也較高。
（2）LTE技術的數據頻譜的利用率也較高，數據業務速率也較強，優于TETRA、WIFI、GSM-R等技術。
（3）LTE技術系統扁平化的組織結構，也有效的縮短了兩端之間的傳輸效率，使得信息及時傳輸，更加滿足了城市軌道交通信息傳輸的實時性和共享性，能夠滿足城市軌道交通車地無線通信系統的應用需求。
（4）LTE技術可支持列車移動速度達到350km/h的移動傳輸性能，而目前城市軌道交通行車一般不會超過100km/h的速度，否則會導致移動數據傳輸性能下降，但是LTE技術卻避免了此項不足，使得移動狀態下，也能較好的進行數據傳輸，同時也為未來列車提速創造了有利條件。
（5）LTE技術還具有頻譜較為靈活的特點，可以適應不同大小頻率的頻譜分配，使其在不同頻譜中進行分配和部署。車地無線通信技術在隧道中都設置有天線，也可以采用商用的通信泄漏電纜實現信號覆蓋。隧道內的單個RRU覆蓋可以達到1.2km，提供更為穩定的覆蓋面積。而通過多個RRU共小區，可以減少由于更新和切換，導致的信息傳輸的延遲和抖動，甚至丟失的情況，保證城市軌道交通高速度切換下帶寬和頻率的穩定。
4結語
LTE無線傳輸技術使用專用的頻段，并且具有較強的抗干擾性，可以共享商業所使用的通信系統的泄漏電纜，并且其施工也較為容易，與其他無線傳輸技術相比，其施工難度小，且未來可以承載更多的管理和服務。但是，其存在的缺點主要是LTE無線傳輸技術在城市軌道交通無線通信系統建設的初期投入較大，單條線路建設性價比相對較低。不過其核心網絡支持多條線路共用，在網絡化建設的軌道交通領域如何利用這項優勢，提高項目建設的綜合性比價更值得關注和研究。通過對無線傳輸技術的分析和比較，同時根據當前幾種無線傳輸技術的特點，LTE無線傳輸技術最能滿足城市軌道交通車地無線通信系統中的業務需求和管理需求，是未來車地無線通信技術發展的趨勢。
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