城市轨道交通专有无线通讯频率规划探讨

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1.概述

随着城市的快速发展，轨道交通已成为现代城市基础设施建设的重要项目。轨道交通的运营离不开大量信息的交互，因此专用的无线通讯系统必不可少的。

城市轨道交通机电系统中，多处均涉及有无线通讯的使用，包括通信、信号、屏蔽门等多个专业，无线信号分布在隧道、地下站厅等多个环境中，使用的用户除了轨道交通专业人员外，还包括公安人员和乘客。无线通讯在城市轨道交通中呈现出多样性和复杂性，因此必须针对城市轨道交通的专有无线通讯频率进行提前规划，以便于运营的管理，保障运营的安全。

2.需求分析

2.1 通信系统

2.1.1 无线调度通信

无线调度通信系统为控制中心调度员、车辆段调度员、车站值班员等固定用户与列车司机、防灾、维修等移动用户之间提供迅速、有效的通信手段，是提高运输效率、确保行车安全及应对突发事件的必要保障。

根据国家相关部门的要求，城市轨道交通所使用的无线调度通信系统采用TETRA数字集群通信体制，使用频段为800MHz，占用806～821MHz(移动台发、基站收)和851～866MHz(基站发、移动台收)两段频率，收发间隔45MHz，每段15MHz，每个载频间隔为25KHz，总共600个载频。

2.1.2 乘客信息及车载视频监控

乘客信息系统是依托多媒体网络技术，以计算机系统为核心，以车站和车载显示终端为媒介向乘客提供信息服务的系统，合理地使用乘客信息系统会不同程度地提升地铁运营服务形象和服务品质。

车载视频监控系统是通过设置在车厢内的视频采集设备实现多角度的实时记录列车运营过程中的音视频资料，对乘客的容貌，物品进行记录，保证了发生刑式案件之后追查和划分责任提供强有力的证据。

乘客信息及车载视频监控系统均需要车地无线网络来实现车地之间的实时移动传输，传输的内容包括视音频、文字、图形等。

由于图像编码后传输要求数据带宽比较大，各类传输制式包括WLAN、LTE、TVB-T等在一定调制效率比下，对无线频谱的要求也比较高，在保证最低图像传输需求的情况下，无线频率带宽资源至少要保证在5-20MHz，使用的频段为WLAN：2.4G或5.8GHz，LTE和TVB-T：1785-1805MHz。

2.1.3 广播系统

许多城市轨道交通的用户为在站台的乘务管理人员配置了与无线对讲设备，实现乘务员与乘务员的对话及乘务员对站台广播的实时广播等功能，某些轨道交通用户的安保人员也使用此设备进行联络，一般使用的频段为430-440MHz。

2.2 信号系统

城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备，其中列车自动控制系统(Automatic TrainControl，简称ATC)部分很多采用基于无线通信的列车自动控制系统(Communication Based Train ControlSystem，简称CBTC系统)，它的特点是用无线通信媒体来实现列车和地面设备的双向通信，用以代替轨道电路作为媒体来实现列车运行控制。

CBTC可以使用的双向无线通信系统种类很多，例如欧洲使用的是GSM-R系统，美国使用扩频通信等其他多种无线通信系统，目前国内大多使用WLAN制式的通信系统，频段采用2.4GHz。

2.3 屏蔽门系统

很多城市的轨道交通采用了无线式站台屏蔽门车地联动控制系统，主要包括车载子系统和轨旁子系统，车载子系统和轨旁子系统通过无线方式进行数据通信，实现了站台屏蔽门与列车门之间的实时联动控制。无线部分采用扩频技术，使用频段为2.4GHz。

2.4 其它系统

2.4.1 民用通信

轨道交通民用通信系统是将电信运营商的业务引入地下空间，实现轨道交通各线路地下车站、区间隧道的无线覆盖，用户需求定位为面对公众、各电信运营商和数字多媒体运营商，为公众提供地下车站的移动通信信号、数字广播和多媒体业务等业务的引入。民用通信中主要电信运营商对频率资源的需求主要

如下表1：

此外，民用通信还包括数字广播、FM、数字电视、无线上网WLAN等业务，其对频率的资源需求有：

为满足在城市轨道交通线路中执勤的公安人员与上级主管单位对外联络的需要，为公安系统配备与地面公安无线集群通信网能互联互通的设备，通常采用模拟或者数字TETRA集群设备，其使用的频段一般为350-390MHz。

3.频率规划需要考虑的因素

目前各地的城市轨道交通的无线通讯在建设阶段普遍存在无序的混乱状况，以至于在运营阶段会暴露出各种各样的问题。因此，在设计阶段对其进行规划确有必要，规划时需要考虑以下因素。

3.1 频率干扰

无线电频率干扰始终是规划阶段必不可少的考虑内容，需要通过严密的计算，考虑多种无线信号相互之间的邻频干扰、杂波干扰、二阶、三阶互调干扰等。

特别值得注意的是，由于在城市轨道交通中WLAN无线制式的广泛使用，导致2.4GHz的频段使用得最为广泛，而且最重要的信号系统也使用此频段，因此需要对这块的频谱进行详细梳理，建议根据使用的优先级别的高低进行取舍，将部分信号转移至5.8GHz频段。

3.2 容量预留

规划需要考虑初期、中期及远期各个阶段对无线频率资源的需求，对后期的频谱资源容量进行预留，这样能避免在后期增加业务量时使用的频率资源可能对原系统的影响，这里重点要考虑民用通信系统扩容对专用通信的影响。

3.3 网络优化

规划时需要考虑合理的组网方案及无线网络优化所带来的影响，通过网络优化既可以减少频率资源的使用，又可以降低投资建设成本。例如无线调度子系统有大区制、中区制和小区制等组网方案，每种方案所实现的连通效果、频谱资源需求及建设运维成本都不一样，需要因地制宜选择最适合的方案。

4.发展趋势

就目前的情况来看，随着社会的进步和科技的发展，在城市轨道交通中对无线通讯的需求会越来越多，例如许多城市正在探索乘客在乘车的同时利用公众手机无线上网的可能性。而车地无线通讯的业务量在城市轨道交通无线通信中所占据的比重也会越来越大，安全级别性要求也越来越高。

也许在不久的将来，国家无线电管理部门参照公安、消防、气象、水利等行业，为城市轨道交通运营规划出专有的无线通讯频率将成为可能。