地鐵專用無線通信系統(tǒng)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(tǒng)的構(gòu)建問題進行重點研究，提出一種基于4g技術(shù)支持的地鐵專用無線通信系統(tǒng)。首先，針對現(xiàn)階段地鐵專用無線通信系統(tǒng)架構(gòu)與實際功能進行分析與概述。其次，聯(lián)合4G技術(shù)構(gòu)建基于4G技術(shù)的地鐵專用無線通信系統(tǒng)，實現(xiàn)地鐵專用無線通信系統(tǒng)的語音、數(shù)據(jù)以及視頻等業(yè)務(wù)功能，夯實地鐵專用無線通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量。最后，總結(jié)與歸納基于4G技術(shù)支持的地鐵專用無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢及效果，以供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵；專用無線通信系統(tǒng)；4G；解決方案

目前，國內(nèi)無線通信運營商已經(jīng)全面進入4G時代。以4G技術(shù)為首的無線通信技術(shù)實現(xiàn)大規(guī)模商用發(fā)展，成為我國各行業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的無線通信技術(shù)。結(jié)合實際應(yīng)用情況來看，4G技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)3G技術(shù)以及2G技術(shù)，在數(shù)據(jù)處理能力方面實現(xiàn)高寬帶數(shù)據(jù)處理要求，可以提供語音、數(shù)據(jù)以及視頻等信息傳送業(yè)務(wù)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(tǒng)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(yè)務(wù)功能實現(xiàn)面對面交流。鑒于4G通信網(wǎng)絡(luò)的高效性，地鐵行業(yè)選擇將4G技術(shù)應(yīng)用于地鐵專用無線通信系統(tǒng)當(dāng)中，以期規(guī)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(tǒng)基本架構(gòu)內(nèi)容與主要功能

當(dāng)前，地鐵專用無線通信系統(tǒng)主要經(jīng)由運營管理人員全權(quán)負(fù)責(zé)、由調(diào)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(yè)務(wù)，確保列車行車安全，屬于地鐵不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備之一。一般來說，地鐵專用無線通信系統(tǒng)基本架構(gòu)主要以無線基站、核心交換機等設(shè)施為主[1]。其中，調(diào)度管理往往需要借助專用無線通信系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)對地鐵的運行進行指揮和管理，例如調(diào)度人員向列車下達通信指令等內(nèi)容都可以與信號系統(tǒng)形成“人機聯(lián)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(tǒng)包含的各子系統(tǒng)都可以利用調(diào)度功能，實現(xiàn)對車輛段、停車場以及站務(wù)等方面的調(diào)度通信管理。1.1地鐵專用無線通信系統(tǒng)的基本架構(gòu)內(nèi)容。地鐵專用無線通信系統(tǒng)主要以子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成。其中，子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括行車調(diào)度無線通信子系統(tǒng)、車輛段/停車場無線通信子系統(tǒng)以及維修調(diào)度無線通信子系統(tǒng)等為主，通過集中管控各子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進一步優(yōu)化地鐵專用無線通信系統(tǒng)的運行質(zhì)量，為地鐵運行提供安全保障。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要以網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、移動臺以及調(diào)度臺等為主。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施一般多由中心交換控制器、歸屬未知寄存器以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施組成，主要通過在控制中心設(shè)置調(diào)度服務(wù)器的方式實現(xiàn)對ATS信號的接收與管理，確保管理調(diào)度臺的應(yīng)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(wǎng)通道進行互連，實現(xiàn)控制管理要求[2]。1.2地鐵專用無線通信系統(tǒng)的主要功能分析。地鐵專用無線通信系統(tǒng)在實際運行過程中，集中體現(xiàn)為實現(xiàn)調(diào)度臺與固定電臺通訊、行車調(diào)度臺與正線運行的列車車載電臺通訊以及車輛段調(diào)度臺與車輛段范圍內(nèi)的列車車載電臺通訊等功能。可以說，通過應(yīng)用地鐵專用無線通信系統(tǒng)基本上可以保持各大調(diào)度臺與對應(yīng)列車車載臺不間斷通話的基本功能，大體上規(guī)避傳統(tǒng)通信系統(tǒng)信號質(zhì)量不佳的問題。除此之外，調(diào)度臺與無線用戶、有線用戶之間也可以經(jīng)由調(diào)度員轉(zhuǎn)接處理實現(xiàn)通話功能。足以見得，地鐵專用無線通信系統(tǒng)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(shù)的不斷發(fā)展，各種新興通信技術(shù)逐漸應(yīng)用到地鐵專用無線通信系統(tǒng)當(dāng)中，進一步加強了各大調(diào)度臺與對應(yīng)機車車載臺的通訊質(zhì)量，無疑是為列車行車效率與安全提供了保障[3]。

24G技術(shù)支持的地鐵專用無線通信系統(tǒng)

2.14G技術(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。當(dāng)前，地鐵通信行業(yè)主張利用4G技術(shù)優(yōu)化專用無線通信系統(tǒng)性能，確保列車行車安全。一般來說，基于4G技術(shù)支持的地鐵專用無線通信系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)選擇方面，通常以基于4G技術(shù)的基站eNodeB、MME核心網(wǎng)、SAE-GW以及網(wǎng)管等設(shè)備為主要架構(gòu)形式。2.2使用VOLTE核心交換機，實現(xiàn)交換功能新增的VOLTE核心交換機通過實現(xiàn)與4G核心網(wǎng)的連接。功能，側(cè)面實現(xiàn)與SAE-GW的連接功能。對于地鐵專用無線通信系統(tǒng)而言，通過采用SIP協(xié)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(xiàn)信令流程。需要注意的是，VOLTE核心交換機需要結(jié)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(diào)度臺與車載臺通話、行車調(diào)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(xiàn)通話交流功能。最重要的是，VOLTE核心交換機側(cè)面實現(xiàn)通話組劃分功能，主要根據(jù)用戶實際需求實現(xiàn)自行編制功能[4]。其中，通話語音質(zhì)量QOS主要通過利用4G技術(shù)確保整體通信質(zhì)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(xiàn)，如劃分GBR與Non-GBR。根據(jù)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(yè)務(wù)當(dāng)中，如QCI1、QCI2、QCI5主要作用于VOLTE主體業(yè)務(wù)當(dāng)中，而像QCI8或者QCI9多作用于普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)當(dāng)中。需要注意的是，對于行車調(diào)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(diào)度通話之間的高效性與質(zhì)量性。2.3對移動臺、固定臺的通訊要求。現(xiàn)階段，電信運營商已經(jīng)實現(xiàn)4G技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用要求，并且隨著4G技術(shù)的不斷成熟，與支持4G與VOLTE相關(guān)的手機技術(shù)也得到進一步發(fā)展，且接近成熟發(fā)展階段。針對于此，地鐵通信行業(yè)明確要求移動臺與固定臺必須支持4G與VOLTE功能，實現(xiàn)兼容通訊效果[5]。2.4組網(wǎng)方式。4G基站與核心網(wǎng)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(wǎng)通道連接方式實現(xiàn)組網(wǎng)構(gòu)建要求，目的在于夯實地鐵專用無線通信系統(tǒng)的運行質(zhì)量，確保通訊數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。

3基于4G技術(shù)的地鐵專用無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)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(tǒng)GMS無線通信系統(tǒng)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(zhì)量普遍較強。另外，基于4G技術(shù)的VOLTE用戶可以結(jié)合AMR編碼技術(shù)，解決傳統(tǒng)GMS無線通話易被其他因素干擾的問題。另外，4G核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理能力與QOS技術(shù)一般多建立在調(diào)度需求之上，根據(jù)不同業(yè)務(wù)類型，提供對應(yīng)的優(yōu)化服務(wù)。最重要的是，優(yōu)先保障行調(diào)、滿足緊急通話要求，為列車行車安全提供保障[6]。3.2統(tǒng)籌發(fā)展語音、數(shù)據(jù)以及視頻等多種業(yè)務(wù)類型4G通信網(wǎng)絡(luò)兼顧語音、數(shù)據(jù)、視頻等多項業(yè)務(wù)，在廣播、視頻監(jiān)控以及公務(wù)電話等方面均可以利用4G技術(shù)實現(xiàn)相關(guān)功能。如簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化資源使用效果等。至關(guān)重要的是，4G通信網(wǎng)絡(luò)可以將傳統(tǒng)通信系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)進行處理，如結(jié)合4G技術(shù)同時架設(shè)多個服務(wù)器，基本上可以實現(xiàn)通信系統(tǒng)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(wù)。

4關(guān)于優(yōu)化

4G地鐵專用無線通信系統(tǒng)運行管理的相關(guān)建議為統(tǒng)一鐵路列車調(diào)度管理，促進列車調(diào)度工作朝向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化方向駛進，鐵路部門明確要求列車調(diào)度管理人員必須加強列車調(diào)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(diào)度管理效果，往往需要立足于地鐵無線通信系統(tǒng)功能實行調(diào)度管理方案[7]。一般來說，主要針對行車調(diào)度無線通信子系統(tǒng)、車輛段和停車場無線通信子系統(tǒng)以及維修調(diào)度無線通信子系統(tǒng)等調(diào)度管理工作而言，通過集中管控，確保地鐵列車運行質(zhì)量，防止安全事故。針對于此，本人主要結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗，提出關(guān)于優(yōu)化4G地鐵專用無線通信系統(tǒng)運行管理的相關(guān)建議，以供參考。首先地鐵列車各級調(diào)度人員必須努力學(xué)習(xí)有關(guān)4G地鐵專用無線通信系統(tǒng)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(yán)格貫徹與落實各項工作內(nèi)容。根據(jù)列車運行狀態(tài)開展相關(guān)調(diào)度管理作業(yè)，確保列車運行安全。對于行車調(diào)度通話而言，必須滿足服務(wù)質(zhì)量等級QCI3，以期最大限度地加強行車調(diào)度通話之間的高效性與質(zhì)量性。最后運營管理人員必須肩負(fù)起對地鐵專用無線通信系統(tǒng)運行問題的管理重任。與此同時，調(diào)度管理人員與列車司乘人員也必須強化自身的主體責(zé)任，強化輔助管理效果。根據(jù)列車實際情況，提供合理的語音通信業(yè)務(wù)，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(tǒng)基本設(shè)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(jié)語

現(xiàn)階段，對于地鐵通信事業(yè)而言，地鐵無線通信系統(tǒng)的通訊質(zhì)量、發(fā)展?fàn)顩r等問題往往可以視為影響我國地鐵通信事業(yè)建設(shè)效果的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)地鐵無線通信系統(tǒng)無論是通訊質(zhì)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(yè)的發(fā)展要求。而基于4G技術(shù)支持的地鐵專用無線通信系統(tǒng)可以有效的提高地鐵專用無線通信系統(tǒng)的通訊質(zhì)量和信號傳輸效率，有利于地鐵通信事業(yè)的進一步發(fā)展。另外，基于4G技術(shù)支持的地鐵專用無線通信系統(tǒng)能有效的實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)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(shù)保障。

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作者:侯苗苗 單位:中鐵開發(fā)投資集團有限公司