地鐵專用無線通信系統4G方案

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摘要：文章主要針對地鐵專用無線通信系統的構建問題進行重點研究，提出一種基于4g技術支持的地鐵專用無線通信系統。首先，針對現階段地鐵專用無線通信系統架構與實際功能進行分析與概述。其次，聯合4G技術構建基于4G技術的地鐵專用無線通信系統，實現地鐵專用無線通信系統的語音、數據以及視頻等業務功能，夯實地鐵專用無線通信系統的通信質量。最后，總結與歸納基于4G技術支持的地鐵專用無線通信系統的應用優勢及效果，以供參考。

關鍵詞：地鐵；專用無線通信系統；4G；解決方案

目前，國內無線通信運營商已經全面進入4G時代。以4G技術為首的無線通信技術實現大規模商用發展，成為我國各行業領域廣泛應用的無線通信技術。結合實際應用情況來看，4G技術區別于傳統3G技術以及2G技術，在數據處理能力方面實現高寬帶數據處理要求，可以提供語音、數據以及視頻等信息傳送業務功能，徹底解決以往通信信號不佳、通信效果不好的問題。并且在某些層面上，有效消除了傳統通信方式的距離感，如用戶可以利用語音通話或者視頻通話等業務功能實現面對面交流。鑒于4G通信網絡的高效性，地鐵行業選擇將4G技術應用于地鐵專用無線通信系統當中，以期規避以往信號傳輸效率不高以及運營效果不佳的問題。

1地鐵專用無線通信系統基本架構內容與主要功能

當前，地鐵專用無線通信系統主要經由運營管理人員全權負責、由調度管理人員與列車司乘人員輔助管理。目的在于通過提供語音通信等業務，確保列車行車安全，屬于地鐵不可或缺的關鍵設備之一。一般來說，地鐵專用無線通信系統基本架構主要以無線基站、核心交換機等設施為主[1]。其中，調度管理往往需要借助專用無線通信系統才能夠實現對地鐵的運行進行指揮和管理，例如調度人員向列車下達通信指令等內容都可以與信號系統形成“人機聯控”體系，為地鐵運行提供安全保障。最重要的是，地鐵專用無線通信系統包含的各子系統都可以利用調度功能，實現對車輛段、停車場以及站務等方面的調度通信管理。1.1地鐵專用無線通信系統的基本架構內容。地鐵專用無線通信系統主要以子系統結構與網絡結構組成。其中，子系統結構包括行車調度無線通信子系統、車輛段/停車場無線通信子系統以及維修調度無線通信子系統等為主，通過集中管控各子系統結構，進一步優化地鐵專用無線通信系統的運行質量，為地鐵運行提供安全保障。網絡結構主要以網絡基礎設施、移動臺以及調度臺等為主。網絡基礎設施一般多由中心交換控制器、歸屬未知寄存器以及網絡設備等基礎設施組成，主要通過在控制中心設置調度服務器的方式實現對ATS信號的接收與管理，確保管理調度臺的應用效果。與此同時，基站與交換機之間會利用總線型連接方式與以太網通道進行互連，實現控制管理要求[2]。1.2地鐵專用無線通信系統的主要功能分析。地鐵專用無線通信系統在實際運行過程中，集中體現為實現調度臺與固定電臺通訊、行車調度臺與正線運行的列車車載電臺通訊以及車輛段調度臺與車輛段范圍內的列車車載電臺通訊等功能。可以說，通過應用地鐵專用無線通信系統基本上可以保持各大調度臺與對應列車車載臺不間斷通話的基本功能，大體上規避傳統通信系統信號質量不佳的問題。除此之外，調度臺與無線用戶、有線用戶之間也可以經由調度員轉接處理實現通話功能。足以見得，地鐵專用無線通信系統對于列車運行效果與效率起到了促進作用。再加上無線通信技術的不斷發展，各種新興通信技術逐漸應用到地鐵專用無線通信系統當中，進一步加強了各大調度臺與對應機車車載臺的通訊質量，無疑是為列車行車效率與安全提供了保障[3]。

24G技術支持的地鐵專用無線通信系統

2.14G技術網絡架構。當前，地鐵通信行業主張利用4G技術優化專用無線通信系統性能，確保列車行車安全。一般來說，基于4G技術支持的地鐵專用無線通信系統在網絡架構選擇方面，通常以基于4G技術的基站eNodeB、MME核心網、SAE-GW以及網管等設備為主要架構形式。2.2使用VOLTE核心交換機，實現交換功能新增的VOLTE核心交換機通過實現與4G核心網的連接。功能，側面實現與SAE-GW的連接功能。對于地鐵專用無線通信系統而言，通過采用SIP協議處理信令，基本上可以形成以eNodeB-SAEGW-VOLTE核心交換機體系為主的信令流程。其中，語音媒體流通過eNodeB之間的X2接口承載實現信令流程。需要注意的是，VOLTE核心交換機需要結合語音通信功能才能夠維持地鐵正常運行效果。究其原因，主要是因為調度臺與車載臺通話、行車調度臺與正線運行的列車車載電臺通訊往往需要借助VOLTE核心交換機實現通話交流功能。最重要的是，VOLTE核心交換機側面實現通話組劃分功能，主要根據用戶實際需求實現自行編制功能[4]。其中，通話語音質量QOS主要通過利用4G技術確保整體通信質量。且對于不同的QOS保障往往可以借助不同的EPS承載予以實現，如劃分GBR與Non-GBR。根據實際運行情況來看，LTE體系擁有9種不同的QCI，且各個QCI分別作用于不同VOLTE業務當中，如QCI1、QCI2、QCI5主要作用于VOLTE主體業務當中，而像QCI8或者QCI9多作用于普通數據業務當中。需要注意的是，對于行車調度通話而言，若想滿足通話實時性要求，最好采用QCI3。究其原因，主要是因為QCI3時延通常不超過50毫秒，能夠最大限度地加強行車調度通話之間的高效性與質量性。2.3對移動臺、固定臺的通訊要求。現階段，電信運營商已經實現4G技術大規模應用要求，并且隨著4G技術的不斷成熟，與支持4G與VOLTE相關的手機技術也得到進一步發展，且接近成熟發展階段。針對于此，地鐵通信行業明確要求移動臺與固定臺必須支持4G與VOLTE功能，實現兼容通訊效果[5]。2.4組網方式。4G基站與核心網之間必須按照總線型處理要求進行合理連接，最好采取以太網通道連接方式實現組網構建要求，目的在于夯實地鐵專用無線通信系統的運行質量，確保通訊數據準確無誤。

3基于4G技術的地鐵專用無線通信系統的應用優勢分析

3.1呼叫建立時間短VOLTE用戶的呼叫建立速度一般要比傳統GMS無線通信系統高效得多，比較利于地鐵通話效率方面的提升，且語音通話質量普遍較強。另外，基于4G技術的VOLTE用戶可以結合AMR編碼技術，解決傳統GMS無線通話易被其他因素干擾的問題。另外，4G核心網的數據處理能力與QOS技術一般多建立在調度需求之上，根據不同業務類型，提供對應的優化服務。最重要的是，優先保障行調、滿足緊急通話要求，為列車行車安全提供保障[6]。3.2統籌發展語音、數據以及視頻等多種業務類型4G通信網絡兼顧語音、數據、視頻等多項業務，在廣播、視頻監控以及公務電話等方面均可以利用4G技術實現相關功能。如簡化網絡結構、優化資源使用效果等。至關重要的是，4G通信網絡可以將傳統通信系統分為多個子系統進行處理，如結合4G技術同時架設多個服務器，基本上可以實現通信系統資源共享、實時交互的運行要求，更好地為地鐵安全運營提供服務。

4關于優化

4G地鐵專用無線通信系統運行管理的相關建議為統一鐵路列車調度管理，促進列車調度工作朝向規范化、標準化方向駛進，鐵路部門明確要求列車調度管理人員必須加強列車調度管理的組織和指揮能力，為列車運行安全提供保障。對于地鐵列車運行而言，若想確保調度管理效果，往往需要立足于地鐵無線通信系統功能實行調度管理方案[7]。一般來說，主要針對行車調度無線通信子系統、車輛段和停車場無線通信子系統以及維修調度無線通信子系統等調度管理工作而言，通過集中管控，確保地鐵列車運行質量，防止安全事故。針對于此，本人主要結合相關經驗，提出關于優化4G地鐵專用無線通信系統運行管理的相關建議，以供參考。首先地鐵列車各級調度人員必須努力學習有關4G地鐵專用無線通信系統運行管理的技能知識，樹立安全管理意識，始終堅持實事求是原則，嚴格貫徹與落實各項工作內容。根據列車運行狀態開展相關調度管理作業，確保列車運行安全。對于行車調度通話而言，必須滿足服務質量等級QCI3，以期最大限度地加強行車調度通話之間的高效性與質量性。最后運營管理人員必須肩負起對地鐵專用無線通信系統運行問題的管理重任。與此同時，調度管理人員與列車司乘人員也必須強化自身的主體責任，強化輔助管理效果。根據列車實際情況，提供合理的語音通信業務，確保列車行車安全。在無線基站、核心交換機等地鐵專用無線通信系統基本設施的管理方面，必須實行定期檢查工作，杜絕止運行故障問題。

5結語

現階段，對于地鐵通信事業而言，地鐵無線通信系統的通訊質量、發展狀況等問題往往可以視為影響我國地鐵通信事業建設效果的關鍵因素。傳統地鐵無線通信系統無論是通訊質量，還是信號傳輸速率，均存在較多不足，無法滿足地鐵通信事業的發展要求。而基于4G技術支持的地鐵專用無線通信系統可以有效的提高地鐵專用無線通信系統的通訊質量和信號傳輸效率，有利于地鐵通信事業的進一步發展。另外，基于4G技術支持的地鐵專用無線通信系統能有效的實現語音、數據以及視頻等信息的傳送功能，無疑是為提高地鐵運行效率提供了強有力的技術保障。

參考文獻：

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[4]周鵬飛.移動閉塞信號系統車地無線通信干擾問題分析及解決方案[D].天津大學,2015.

[5]黃宇.LTE技術在成都地鐵車地無線通信網絡中的應用研究[D].西南交通大學,2015.

[6]王紅光.WLAN在地鐵列車控制系統（CBTC）中的應用研究[D].華南理工大學,2015.

[7]趙曉蓉,胥智鵬.城市軌道交通無線通信專網綜合平臺構建探討[J].鐵路通信信號工程技術,2018,15(05):53-57.

作者:侯苗苗 單位:中鐵開發投資集團有限公司