LTE在地铁信号系统车地通信应用中的探讨

房伟海

（济南轨道交通集团第一运营有限公司，济南 250102）

0 引言

全国各城市正在建设大型地铁以缓解交通拥堵。地铁作为现代人的重要交通工具，具有交通量大，运输速度快，准时快的特点，对缓解交通问题具有重要意义。然而，在地铁运行过程中，其通信信号容易受到干扰，影响地铁的正常运行，甚至造成事故。因此，地铁交通的安全性逐渐受到社会的关注。LTE技术具有高带宽，低延迟，抗干扰的特点，可以满足新一代移动通信技术对高速率，低延迟，宽覆盖的要求。将LTE技术引入地铁信号系统，可以大大提高轨道交通的安全可靠性和服务质量，为用户提供更安全，更快捷的服务。

1 LTE技术

LTE技术是3GPP组织制定的移动通信系统技术标准的长期演进，也是第四代移动通信技术标准。LTE技术已被引入OFDM，MIMO等技术，以提高数据传输和频谱的效率。允许更大的系统容量和覆盖范围，以及更灵活的频谱分配。LTE技术应用的多级QoS算法可以有效保证网络密钥数据传输的可靠性。由于QoS通常设置在交换机或路由器上，因此其功能范围包括带宽，设置ACK，ICMP优先级和限制P2P。LTE技术已被引入中国的新地铁项目，实现地铁车载信号设备与轨旁信号设备之间的无线通信。济南地铁1、2、3号线信号系统车地无线通信都将采用LTE技术。

2 技术优势

2.1 抗干扰

采用WLAN车地无线通信技术为代表的前期开通的地铁线路中，车地通信频繁丢失，导致列车紧制时有发生，为运营安全和行车效率带来了很大难题。而LTE比WLAN车地无线通信技术具有更好的抗干扰能力，比WIFI具有更大的覆盖范围和稳定性。LTE已成为目前乃至未来新开通线路的标配。

2.2 可靠性高

LTE宽带系统配置，LTE选择扁平网络结构，网络节点小，占地面积大，因此可以提高社区服务质量，严格管理系统，可以保证LTE，进程实施多普勒效应，确保通信成功率，确保地铁运行的稳定性和数据传输的可靠性。LTE技术还可以实现多小区共享，解决网络延迟，数据不稳定和丢失等问题，保证宽带的稳定性。

2.3 综合数据传输

LTE是一种运行在包域中的技术。整个系统基于分组交换，该系统在峰值速率、平均吞吐量和链路频率利用率方面具有无可比拟的优势。轨道交通对运行安全和服务质量提出了更高的要求。在地铁运营中，LTE的应用为综合承载提供了可行性。通过LTE技术，行车调度员不仅能利用信号系统指挥行车，更可以通过LTE网内传输的视频、数据和语音支持，实现地铁可视调度，方便调度人员根据人流和车站交通状况进行实时监控。在紧急情况下，调度员可以迅速做出反应，将损失降到最低。

3 可行性分析

3.1 安全机制方面

LTE技术可以为列车运行提供实时监控。在紧急情况下，ATS系统会及时将异常情况传送给行车指挥或设备维护工作人员，他们可以快速到达现场并及时处理，以确保列车运行的安全。但是，这些数据在传输过程中，对网络安全提出了更高的要求，如果LTE技术无法为用户提供更安全的服务保障，那么LTE新技术的应用将成为空谈。LTE技术遵循3G技术的安全策略。EPC密钥与NAS信号保护密钥分离，并且使用该密钥计算EPC密钥。EPC密钥是认证密钥协议过程中的NAS的EPC和终端。用户进入LTE系统，EPC与RRC连接，并将B密钥发送自序列号加密和安全系统输入保护，通常使用智能序列号到B，相同的序列号，如果需要使用安全性，超帧限制序列号上传次数。

3.2 时延要求

LTE技术可以提供更高的上行链路和下行链路运行速率，为地铁信号数据传输提供高质量分配。车地通信系统采用LTE技术，可以缩短数据交互的时延，最大限度地提高车载信号ATP设备与地面ATP安全数据交互。LTE使用eNodeB系统来简化网络，为用户提供更高的频率效率，更低的复杂性和延迟。LTE技术的具体延迟要求包括：控制面板从睡眠状态到激活状态的迁移时间＜50ms，用户平面单向传输延迟不能小于5ms，迁移时间状态从驻留状态到激活状态＜100ms。LTE技术采用远程覆盖技术，无缝切换算法等高移动性措施，可有效保证高速地铁列车的低延迟。

4 展望

目前，国内地铁的信号系统无线通信技术主要包括WLAN技术等。随着网络技术的发展，对地铁信号数据传输子系统的网络化程度提出了越来越高的要求。为了给乘客带来更好的乘车体验，必须不断优化地铁车地通信。因此，必须创建更好的宽带互联网服务。由于其高数据速率和低网络延迟，LTE技术已广泛应用于三大电信运营商无线通信系统。然而，LTE技术在地铁信号系统车地通信中应用仍处于发展阶段，仍存在许多问题，需要进一步研究和改进。LTE技术是在技术的基础上发展起来的，这是技术的发展方向。相关研究表明，基于LTE技术的无线系统可以满足城市地铁交通的基本数据传输需求。据统计，与没有LTE技术的车载无线系统相比，地铁采用的无线通信系统具有移动速度快，系统标准，带宽大，扩展性好的优点。因此，应重视LTE技术在地铁信号系统车地无线通信系统中的应用，以缓解当前的城市交通压力。

5 结束语

随着通信技术的发展，LTE技术将在未来轨道交通信号系统中得到更多应用。LTE已成为轨道交通信号车地无线通信技术发展的趋势。然而，LTE技术仍处于发展的初级阶段，实际运行中仍存在许多问题。因此，我们需要我们的技术人员进一步完善和完善网络，优化网络信号车地通信传输质量，为地铁运营提供安全可靠、准点高效的保障。