隧道内乘客信息车地无线技术研究

张晓坡

（中铁电气化局集团有限公司，北京 100036）

1 概述

乘客信息系统（PIS）是利用计算机技术和多媒体显示技术，面向乘客，提供运营相关信息及实时动态的多媒体信息服务的系统。隧道内乘客信息的车地无线技术主要为WLAN、TD-LTE和Wireless Fiber，其中WLAN为传统技术本文不做研究。

TD-LTE和Wireless Fiber均为近几年发展起来的新兴车地无线技术。本文立足于石家庄地铁1号线和长沙地铁5号线两条不同的地铁项目对两个技术进行介绍和对比。

2 TD-LTE和Wireless Fiber无线技术 介绍

2.1 TD-LTE无线技术

LTE无线技术改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为标准。在20MHz频谱带宽下，下行峰值速率能达到100Mbit/s，上行峰值速率能达到50Mbit/s。乘客信息TD-LTE无线技术在地铁项目应用频段多为1.8G，单个RRU覆盖距离1.2km以上，建设方为节省建设成本多与专用无线或者信号专业共用同一条漏缆。例如石家庄地铁1号线乘客信息采用LTE技术，隧道内与专用无线系统共用漏缆，在超过700m的区间内增加RRU及合路器，保障系统稳定性的同时，大大减少了乘客信息系统区间设备，减少了维修单元，节约了投资成本。图1为TD-LTE组网图。

图1 TD-LTE组网图

2.2 Wireless Fiber无线技术

Wireless Fiber车地无线基于802.11n/AC标准，在基站切换、空口QoS等方面进行了优化，使其更适用轨道交通运行环境。车地无线系统通过在隧道区间部署无线基站设备、在列车上部署车载无线单元设备，建立的高带宽、低延时、抗干扰强的车地无线网络系统。乘客信息Wireless Fiber无线技术在地铁项目已有应用，应用频段为5.8G，单个基站覆盖距离大于1.0km。长沙地铁5号线乘客信息采用Wireless Fiber无线技术，隧道内采用基站加天线方式进行覆盖，基站间隔700米，采用重复覆盖，任意基站出现问题时相邻基站可以同时覆盖问题区域，增加了系统的稳定性。图2为基站设备连接图，图3为实体照片。TD-LTE和Wireless Fiber无线技术在地铁项目均有应用案例，已有成熟的应用，下面表1就两者之间的区别和优缺点进行对比。

图2 基站设备连接图

图3 基站设备及天线

3 TD-LTE和Wireless Fiber无线技术方案对比

表1 思政课程融入方案

比较内容 TD-LTE Wireless Fiber 采用频段 1.8GHz和2.4GHz，主要应用于1.8GHz 4.9-6 GHz，主要应用于5.8GHz采用标准 LTE 基于802.11n/AC标准隧道覆盖方式可采用RRU+天线独立覆盖或采用漏缆覆盖，一般采用和专用无线或者信号共用漏缆覆盖，以节约成本采用基站+天线覆盖频段抗干扰能力一般采用的1.8GHz与中国移动的DCS下行频段相邻，与电信CDMA2000接近，需要分析两者之间的干扰情况车地无线通信系统采用5.8GHz工作频段，与信号系统的专用工作频段1.8GHz或WLAN 2.4GHz、专用无线通信系统数字集群工作频段800MHz有较大的差距，从频率隔离度上直接排除了车地无线通信系统与信号系统、专用无线通信系统相互干扰的可能性，不会影响列车运营安全问题；警用通信系统包括公安、消防、列调等通信系统均工作在300～400MHz的频段范围内。与车地无线通信系统5.8GHz频段差距较大，车地无线系统不会与警用无线通信系统产生相互干扰；由于商用通信频段已确定的原因，商用通信3G、4G、5G等系统设备均工作于其他频段（移动最高4.9G频段），与5.8G频段差距较大，因此车地无线系统也不会与公共移动通信系统产生相互干扰建设成本一般采用漏缆覆盖且与其他专业共用，节约成本，成本较低采用基站+天线覆盖，虽然基站覆盖距离约1km，但受地形影响较大，受遮挡时影响传输距离，需额外增加基站，成本较高施工难度 与专用通信或者信号专业共用漏泄同轴电缆，区间施工难度较小，仅需在超出覆盖范围时增加RRU和合路器视现场实际情况而定，直线区间遮挡较少的区间基站覆盖距离较远，施工难度小；曲线段多、遮挡多得区间基站覆盖距离短，基站数量增多，施工难度增大优点专用频段，抗干扰强；设备少，易维护；高速移动状态下大带宽；多业务承载，资源共享；可以与其他系统共用覆盖资源，节约成本抗干扰强；设备少，易维护；高带宽、高速率；多业务承载；无缝切换、低时延

缺点采用的频段无论是1.8GHz还是2.4GHz都有其他专业有临近频段需要考虑干扰情况成本较高，易受遮挡物影响

4 结束语

通过对石家庄地铁1号线和长沙地铁5号线两个项目隧道内乘客信息车地无线技术的对比研究，发现TDLTE和Wireless Fiber无线技术在抗干扰、施工难度、施工成本、设备维护、时延等方面相交WLAN都有了很大的提升，满足现行轨道交通建设的需求。TD-LTE和Wireless Fiber无线技术两者相比，各有各的优缺点。TD-LTE在资源共享、节约成本、应对复杂线路上优势明显，在频段抗干扰上略差一些，建设费用紧张，考虑节省成本时可以考虑选用TD-LTE；Wireless Fiber在抗干扰、高带宽上优势明显，在建设成本和地势应对上略差一些，Wireless Fiber在抗干扰和独立建设，高带宽、高速率，更能适应高清的图像、视频的收发，更能满足长远考虑。随着车载视频及车载监控清晰度要求的越来越高；媒体新闻、赛事直播、广告等实时动态的多媒体信息对带宽、时延的要求越来越高。两者的优势会越来越明显，在轨道交通应用中前景广阔。