熊 楨

城市軌道交通線路復(fù)雜，高架與地下區(qū)間交錯混合，尤其是長大區(qū)間的線路，給城市軌道交通運(yùn)營維護(hù)、人力安排帶來了很大的考驗(yàn)。目前城市軌道交通廣泛使用窄帶通信系統(tǒng)，如TETRA、PDT等，只能支持語音集群業(yè)務(wù)，不能支持視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，工作效率較低，已很難滿足當(dāng)下行業(yè)用戶對視頻通信、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和多媒體廣播等寬帶專網(wǎng)通信的需求。而基于TD－LTE新型寬帶專用無線通信系統(tǒng)，不僅能提供專用語音調(diào)度功能，而且能通過一張網(wǎng)承載多種業(yè)務(wù)來實(shí)現(xiàn)城市軌道交通運(yùn)營維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)管理的要求，支持視頻集群通話，提供高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸，因此從技術(shù)發(fā)展、業(yè)務(wù)應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)化情況綜合考慮，采用基于TD－LTE寬帶數(shù)字集群系統(tǒng)的無線專網(wǎng)是合理的，也是必要的。

1 廣州地鐵無線頻率配置情況

根據(jù)工業(yè)和信息化部 《關(guān)于擴(kuò)展1800MHz無線接入系統(tǒng)使用頻率的通知》 （信部無 ［2003］408號）的規(guī)定，軌道交通內(nèi)TD－LTE可申請1．8GHz 頻 段 （1785M ～ 1805MHz）， 共20MHz帶寬。目前廣東電力已申請的頻率為1790M～1795MHz，共5MHz帶寬。廣州地鐵可申請使用的頻率暫定為地面區(qū)域?yàn)?“5＋3”，即1795M～1800MHz的5MHz和1785M～1790MHz間的3MHz。地下區(qū)域?yàn)?“10＋3”，即1790M～1800MHz的10MHz和1785M～1790MHz間的3MHz。

為了充分利用有限的頻率資源，高架、地下區(qū)域分別采用5MHz、10MHz頻寬的同頻組網(wǎng)方案。高架和地下區(qū)域各剩下的3MHz頻率資源預(yù)留給其他系統(tǒng)單獨(dú)組網(wǎng)使用。

1．1 單列車的車－地傳輸帶寬分配原則

單列車無線帶寬分配原則如表1所示。有效速率6Mb／s。

提供的業(yè)務(wù)：多路無線語音調(diào)度組呼和單呼，10臺多媒體終端實(shí)時上傳視頻圖像。

表1 單列車無線帶寬分配原則

1．2 各區(qū)域的無線帶寬分配原則

1．地下區(qū)間：10MHz同頻組網(wǎng)，TD－LTE上下行子幀配比3：1，上下行區(qū)間分別敷設(shè)一根漏纜，上下行分設(shè)RRU設(shè)備，RRU間隔為600m，無線小區(qū)邊緣速率上行6Mb／s、下行2Mb／s。

提供的業(yè)務(wù)：無線語音調(diào)度組呼和單呼，多個多媒體終端實(shí)時上傳視頻圖像，列車狀態(tài)信息上傳，一路車載視頻監(jiān)控圖像實(shí)時上傳，CBTC（預(yù)留）。

2．地下車站：10MHz同頻組網(wǎng)，TD－LTE上下行子幀配比3：1，下行有效速率5Mb／s，上行有效速率13Mb／s。

提供的業(yè)務(wù)：多路無線語音調(diào)度組呼和單呼，20多臺多媒體終端實(shí)時上傳視頻圖像。

3．高架區(qū)間：5MHz同頻組網(wǎng)，TD－LTE上下行子幀配比3：1，上下行區(qū)間分別敷設(shè)一根漏纜，上下行共用RRU設(shè)備，RRU間隔為600m，無線小區(qū)邊緣速率上行3Mb／s、下行1Mb／s。

提供的業(yè)務(wù)：單列車無線語音調(diào)度組呼和單呼，單列車一個多媒體終端實(shí)時上傳視頻圖像，列車狀態(tài)信息上傳，一路車載視頻監(jiān)控圖像實(shí)時上傳，CBTC （預(yù)留）。

特殊情況下 （上下行列車在無線小區(qū)邊緣同時交匯），可提供兩列車無線語音調(diào)度組呼和單呼，兩列車各一個多媒體終端實(shí)時上傳視頻圖像，列車狀態(tài)信息上傳，CBTC （預(yù)留）。

4．高架車站：5MHz同頻組網(wǎng)，TD－LTE上下行子幀配比3：1，下行有效速率2Mb／s，上行

5．車輛段和停車場：5MHz同頻組網(wǎng)，TDLTE上下行子幀配比3：1，單無線小區(qū)下行有效速率2Mb／s，上行有效速率6Mb／s。

提供的業(yè)務(wù)：多路無線語音調(diào)度組呼和單呼，約10臺多媒體終端實(shí)時上傳視頻圖像，列車狀態(tài)信息上傳，CBTC（預(yù)留）。

由于車輛段和停車場能形成多個無線小區(qū) （≥3個）。全段場總共能提供：多路無線語音調(diào)度組呼和單呼，至少30臺多媒體終端實(shí)時上傳視頻圖像，列車狀態(tài)信息上傳，CBTC（預(yù)留）。

2 共用天饋的方案

廣州地鐵政務(wù)網(wǎng)采用800MHz TETRA系統(tǒng)。政務(wù)網(wǎng)在站廳、站臺、出入口、設(shè)備區(qū)、控制中心、車輛段和停車場共用專用無線系統(tǒng)的無線覆蓋系統(tǒng)，在區(qū)間共用專用無線系統(tǒng)的區(qū)間漏纜。

2．1 車站及段場合路界面

車站及段場合路界面，在車站／段場通信設(shè)備室的四進(jìn)二出合路器的輸入端子側(cè)，即合路器及政務(wù)網(wǎng)引入至通信設(shè)備室的射頻電纜由政務(wù)網(wǎng)提供，室內(nèi)覆蓋等天饋設(shè)備由專用無線通信系統(tǒng)提供，如圖1所示。

2．2 區(qū)間合路界面

地鐵內(nèi)，相同發(fā)射功率的情況下，800MHz TETRA系統(tǒng)與1．8GHz的TD－LTE系統(tǒng)的無線信號覆蓋半徑不一致，因此存在以下2種合路方案。

方案一，TETRA與TD－LTE無線覆蓋半徑不同。

圖1 車站及段場合路界面

在相同發(fā)射功率大小的情況下，地下區(qū)間如圖2所示，高架區(qū)間如圖3所示。800MHz TETRA系統(tǒng)信號覆蓋半徑為800m，即直放站遠(yuǎn)端機(jī)的間距為1600m。1．8GHz TD－LTE系統(tǒng)信號覆蓋半徑為600m，即RRU的間距為1200m。地下區(qū)間左右線RRU分設(shè)，高架區(qū)間左右線RRU合設(shè) （避免同頻干擾、節(jié)約資源）。

圖2 方案一：地下區(qū)間示意圖

圖3 方案一：高架區(qū)間示意圖

這樣可以最大化的利用政務(wù)網(wǎng)的信號覆蓋距離，減少直放站遠(yuǎn)端機(jī)的設(shè)置數(shù)量。但由于TETRA系統(tǒng)與TD－LTE系統(tǒng)的斷點(diǎn)位置不一致，導(dǎo)致區(qū)間漏纜斷點(diǎn)較多，增加了信號的傳輸衰耗，同時區(qū)間設(shè)備比較分散，增加了施工和運(yùn)營維護(hù)及管理的難度。

方案二，TETRA與TD－LTE無線覆蓋半徑相同，通過減小TETRA系統(tǒng)的發(fā)射功率，地下區(qū)間如圖4所示，高架區(qū)間如圖5所示，使TETRA與TD－LTE的信號覆蓋半徑相同，都為600m。

圖4 方案二：地下區(qū)間示意圖

圖5 方案二：高架區(qū)間示意圖

這樣減少了斷點(diǎn)位置，保證了TD－LTE信號的傳輸質(zhì)量，設(shè)備集中便于施工及運(yùn)營維護(hù)管理。但增加了TETRA系統(tǒng)的直放站遠(yuǎn)端機(jī)的數(shù)量。

從TD－LTE信號的傳輸質(zhì)量和區(qū)間設(shè)備的維護(hù)管理等方面考慮，推薦采用方案二的合路方案。TETRA與TD－LTE的區(qū)間信號覆蓋半徑一致，即直放站遠(yuǎn)端機(jī)之間、RRU之間的間距都為6 0 0m。在同一斷點(diǎn)位置涉及到的共用設(shè)備：漏護(hù)管理等方面考慮，推薦采用方案二的合路方案。TETRA與TD－LTE的區(qū)間信號覆蓋半徑一致，即直放站遠(yuǎn)端機(jī)之間、RRU之間的間距都為600m。在同一斷點(diǎn)位置涉及到的共用設(shè)備：漏纜、四進(jìn)二出合路器、隔直器、避雷器 （高架區(qū)間）、射頻饋線、接地線等相關(guān)件。這些共用設(shè)備可全由專用無線通信系統(tǒng)提供。

3 結(jié)束語

采用TD－LTE寬帶數(shù)字集群系統(tǒng)是符合城市軌道交通無線專網(wǎng)的未來發(fā)展趨勢。根據(jù)廣州地鐵的無線頻率資源情況、運(yùn)營使用需求、系統(tǒng)建設(shè)特點(diǎn)，分析基于1．8GHz的TD－LTE無線專網(wǎng)的無線帶寬的分配原則和無線專網(wǎng)與廣州地鐵無線政務(wù)網(wǎng)的共用天饋的方案，以及基于TD－LTE寬帶數(shù)字集群系統(tǒng)作為廣州地鐵無線專網(wǎng)具有可行性。

［1］ 王映民，孫韶輝 等編著．TD－LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計［M］．北京：人民郵電出版社，2010．

［2］ 肖清華 等編著．TD－LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計與優(yōu)化［M］．北京：人民郵電出版社，2013．

［3］ YD／T 2689－2014．基于LTE技術(shù)的寬帶集群通信（BTrunC）系統(tǒng)總體技術(shù)要求（第一階段）．2014．

［4］ 工業(yè)和信息化部．信部無［2003］408號 ．關(guān)于擴(kuò)展1800MHz無線接入系統(tǒng)使用頻率的通知．2003．

［5］ 工業(yè)和信息化部．工信部無［2015］65號 ．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．2015．

［6］ 中國城市軌道交通協(xié)會．中城軌［2015］008號 ．關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)工信部1785－1805MHz頻段使用事宜通知及有關(guān)落實(shí)工作的意見．2015．

［7］ 廣州市地下鐵道總公司．穗鐵運(yùn)［2015］149號 ．廣州市地鐵總公司關(guān)于申請TD－LTE地鐵無線綜合通信網(wǎng)1．8G頻段的函．．2015．