关于地铁乘客信息系统车地无线网络传输的技术选择

杨少勇 张 晖

（1．无锡地铁集团有限公司建设分公司，江苏 无锡 214000；2．无锡地铁集团有限公司运营分公司，江苏 无锡 214000）

1 城市轨道交通乘客信息系统车地无线网络传输的特点

现在，乘客对列车内部信息的获取实时性和准确性要求越来越高，且列车一些信息也要及时上传到地面，为提高列车内部信息传输的实时性，通常采用无线传输进行信息的传输，将地面的信息实时传输到列车内部和将列车信息上传到地面。目前在城市轨道交通乘客信息系统车地无线网络传输的应用中，存在着多种技术制式的应用，它们各有利弊，对城市轨道交通乘客信息系统车地无线网络传输起了积极的推进作用。

2 城市轨道交通乘客信息系统车地无线网络传输技术选择的现状

城市轨道交通是城市交通的重要出行方式之一，具有准时快捷、舒适和环保等优点，对轨道交通及乘客出行起到了重要作用。作为城市轨道交通通信系统的重要系统之一的乘客信息系统，为城市轨道交通提供实时信息及车厢内部信息上传起着重要的作用，进而满足城市轨道交通服务质量的需要。在城市轨道交通的发展过程中，城市轨道交通列车车厢内部信息需要实时双向传输，地面直播视频传输到列车车厢、地面人员对车厢内部进行实时监控，这就需要借助车地无线网络传输，保证地面信息能够及时传输到列车车厢内部、车厢内部信息实时传输到地面监控人员。

就我国近年来城市轨道交通车地无线传输系统技术的应用发展而言，取得了很大进步和发展，主要是对车地无线传输新技术进行了有效的应用，提高了服务质量。然而，由于各个方面的限制，我国地铁乘客信息系统难以满足公众的需求，车地无线传输的数据质量普遍不高，不符合信息时代的要求，这就需要改进技术，不断进行技术的创新与应用，满足日益提升的需求。

3 城市轨道交通乘客信息系统车地无线网络传输的技术分析

在城市轨道交通乘客信息系统车地无线网络传输技术使用中，主要的技术有以下几种，它们各有利弊，但对城市轨道交通乘客信息系统车地无线网络传输工作起到了很大的作用。

3.1 无线局域网传输技术

基于IEEE802.11标准的无线局域网在局域网中可以使用不用授权频段中的2.4 GHz或5 GHz频率进行无线连接。在城市轨道交通区间设置的无线接入点（AP），通过光纤收发器、光缆等连接至车站乘客信息系统以太网交换机。中心无线控制器接入中心的乘客信息系统以太网交换机，最后通过有线网络与车站乘客信息系统以太网交换机相连，管理和控制全线无线网络。该项技术使用比较普遍，国内大多数城市轨道交通乘客信息系统车地无线网络传输都采用此技术。无线局域网传输技术主要用于接入终端，在低速或者静止状态下使用，而城市轨道交通列车是在高速下行驶，而且行驶过程中还涉及无线接入点快速切换，城市轨道交通区间存在遮挡将会对无线信号造成一定影响，如果城市轨道交通部分区段有高架区间，周边民用热点也会不可避免地造成干扰，最终导致无线传输过程中丢失大量数据包。为了保证城市轨道交通车厢内部直播视频质量的清晰度，出现了一种直播视频软件补包技术，列车对收到视频流数据先进行缓存，再和中心比对数据包，如果丢失，中心将在缓存数据播出以前重新下发丢失的数据包，这样在一定程度上弥补了无线局域网传输技术在不同无线接入点高速切换过程中造成的直播视频数据丢包率高的问题，但补包技术不能完全解决数据包丢失问题，且数据传输存在很大延时。

3.2 3GPP长期演进技术（LTE）

长期演进技术（LTE）是由3GPP（第三代合作伙伴计划）组织制定的通用移动通信系统技术标准的长期演进，系统引入了正交频分复用和多输入多输出等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率。LTE系统同时定义了频分双工和时分双工两种方式。LTE在地铁沿线轨道区间部署分布式基站射频单元。分布式基站射频单元通过光纤链路远程与基带处理单元连接，一个基带处理单元可以管理和连接多个分布式基站射频单元，分布式基站射频单元接入漏缆对区间进行覆盖。LTE系统具有高带宽、高移动性、长区间覆盖、高扩展性等特点，运行在电信运营级的架构及设备，可解决既有无线系统存在的不稳定、移动性差等问题，且可以提供一套满足城市轨道交通运营需求的高带宽、无缝漫游的车地无线网络传输系统。目前主流的城市轨道交通乘客信息车地无线通信，存在切换频繁、移动性弱、移动场景带宽低、干扰源多等问题，而LTE车地无线通信方案采用专用频段及抗频偏的专用优化算法，具有抗干扰能力更强、高速移动性能好等优点。LTE技术主要用于电信运营商，在地铁使用中案例较少，成本相对较高，目前在轨道交通车地无线网络传输上有应用业绩的企业只有一家。

3.3 烽火车地无线通信系统（Wireless Fiber）

烽火第一代车地无线通信系统（RealView）是在数字视频广播（DVB-T）技术的基础上根据轨道交通特点和需求定制开发的以太网无线宽带传输网络，由于此技术投资成本较高，在20 MHz的频宽下，带宽相对较低，为了提高产品竞争优势，烽火在2012年开发出新一代车地无线通信系统—Wireless Fiber，支持2～6 GHz频段，可在专有频段或者公有频段工作，在20 MHz频谱带宽下能够提供50 Mbit/s的峰值速率。烽火车地无线宽带通信系统在区间部署微型基站，基站通过有线传输系统与控制中心车地无线设备连接，地铁沿线轨道区间则采用定向天线进行覆盖，通过车载移动终端向车辆发送中心传来的视频信息、接收车辆视频监控等信息，具有抗干扰能力强、覆盖距离较远、高速移动性能好等优点，在地铁实际应用中效果较好，但此系统仅此一家，后期维护成本较高，也存在一定的局限性。

3.4 EUHT超高速无线通信系统（Enhanced Ultra High Throughput）

EUHT(Enhanced Ultra High Throughput)是结合移动通信系统高可靠、低时延、高移动性能等需求设计的超高速无线通信系统，适用于高铁、地铁的车地无线通信。车站交换机实现所在区域的无线系统的接入，构成EUHT有线网络，将相关信息传回EUHT中心。轨旁设备由沿线400～500 m间距覆盖的EBU基站及其天线组成，每个基站采取就近原则通过两芯光纤传到车站交换机，车载设备EAU（EUHT接入单元）进行无线信号的收发控制与地面EBU无线通信。车载服务单元与车载PIS通过以太网连接。

4 结语

总之，车地无线网络传输的选择既要考虑列车高速运行过程中数据传输的可靠性和稳定性，又要考虑各项技术的优点和局限性，争取最大限度地降低建设和维护成本，提高乘客信息系统服务的质量和水平。随着各项技术的不断进步和发展，人们对城市轨道交通的服务水平的要求也越来越高，这就需要对车地无线网络传输技术进行不断的创新和升级，为乘客信息系统车地之间数据传输提供有力的技术保障，LTE具有抗干扰能力更强、高速移动性能好等优点，在未来地铁乘客信息系统车地无线网络中具有广阔的应用前景。