LTE-Metro城轨车地无线通信多省市部署

主页（http://www.pttcn.net）：LTE-Metro城轨车地无线通信多省市部署

　　城市轨道交通在中国迎来快速发展，截至2015年，全国共有26个城市开通了116条线路，里程总数达3618公里。“十二五”期间，全国共建成投运线路2019公里，我国城轨交通完成投资1.2289万亿;预计“十三五”期间，建成投运线路超过3000公里，我国城轨交通投资规模将达到1.7～2万亿元。预测2016年全年客运量有望突破150亿人次，到2020年，建设城轨的国内城市将达到80个以上。

　　城市轨道交通无线通信面临挑战

　　在轨道交通行业的车地无线专网解决方案中，带宽、可靠性、以及高性能等是最重要的需求。但以轨道交通行业现有车地无线专网WLAN解决方案来看，不仅在安全性，可靠性、综合承载能力等方面已表现出力不从心，在满足行业需求方面更是有着诸多不足。

　　公有频段，易受干扰导致车地无线业务中断

　　WLAN使用公共频段，易被干扰，已经发生过多起由于列车信号受到而干扰被迫停车的安全事故。而且由于WLAN自身的抗干扰能力差，在当前公众大量使用WLAN设备的情况下，利用WLAN建设车地无线专网存在严重安全隐患。无线干扰会引起车地传输大量丢包、数据重传，导致CBTC系统制动停车、PIS系统视频图像出现马赛克甚至卡顿。

　　QoS保障弱，不能互联互通，无法跨线运营，综合承载受限

　　WLAN属于局域网技术，缺乏QoS保障机制，现网建设中只能以不同频点的网络分别承载CBTC、PIS和CCTV等不同业务，导致多网络共存，这不仅使车地无线专网运维十分困难，还提升了客户在部署时的投资成本。

　　高速移动环境下无法平滑越区切换，引起业务数据丢失

　　WLAN作为一种固定无线接入技术，在80km/h以上的高速移动场景中难以平滑越区切换，从而引起业务数据丢失，而且WLAN设备部署密集，列车在运行过程中需要频繁切换接入点，导致网络带宽不稳定，无法满足宽带化的城市轨道交通业务需求。

　　轨旁部署设备众多，管理维护困难

　　当前城市轨道车地无线一般建设三张WLAN网络，其中两张用于承载CBTC系统，一张用于承载PIS系统。根据实际工程经验，一条20公里(上下行隧道共40公里)典型线路至少需要部署600个AP，AP数量繁多导致维护维修的工作量增加。WLAN网络覆盖范围小，单个AP仅能覆盖200米，且多WLAN网络共存，依靠WLAN部署宽带专网在部署成本、部署密度、维护成本和管理难度等方面都较高。

　　三驾马车驱动中国LTE-Metro的快速发展

　　中国城市轨道交通协会技术装备委员会副主任 李中浩在第四届eLTE产业联盟峰会现场表示：“当前城轨车地通信对行车安全类信息平台的可靠性、车地通信的实时性、不同优先级业务的综合承载能力、通信设备间互联互通都提出了很高的要求。LTE凭借较高的频谱利用率、中高速移动性管理能力、完善的多业务优先级调度机制、单系统对多业务的综合承载能力等先进的无线网络技术，完全匹配当前车地无线通信的业务需求，为保障城市轨道交通安全运营提供技术、装备和标准支撑。”

　　李中浩在第四届eLTE产业联盟峰会演讲

　　政策推进

　　2015年2月，工信部无[2015]65号文件明确1.8G频段(1785-1805MHz)可用于交通(城市轨道交通)，从政策上推进LTE-Metro频谱和标准的统一，扫清频谱障碍。2015年3月，中国城市轨道交通协会[2015]8号文件，指导各地频段申请工作，并牵头开展1.8G频段的LTE-Metro标准化工作，统一接口标准和相应规范。标准考虑到城轨车地无线业务种类繁多，频谱有限，明确了行车安全业务和非行车安全业务，并将安全业务纳入LTE-Metro标准。结合各地市申请到的带宽不一致( 5MHz或10MHz 等)情况，给出了综合业务承载的针对性建议。在遵循3GPP、B-TrunC等国际、国内标准及相关规范的基础上，中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会牵头，包含多家设计院、信号厂商、通信设备商一起制定了《城市轨道交通车地综合通信系统(LTE-M)规范》。LTE-M是针对城市轨道交通综合业务承载需求的LTE系统，一张网络同时支持CBTC、集群调度业务、视频监控、乘客信息系统(PIS)和列车运行状态监测等信息，为车载传输系统的简化提供了便利，促进城市轨道交通通信系统的创新和技术进步。

　　鉴于此，2016年5月，中国城市轨道交通协会发布【2016】3号文件《关于推荐城轨交通新建项目使用1.8G专用频段和LTE-M综合无线通信系统的通知》，推荐2016年新建线路采用LTE-M制式，并鼓励安全信息综合承载。

　　先进LTE技术匹配需求

　　LTE技术拥有9级QoS算法，带宽可以基于轨道交通业务需求按需分配，拥塞时可确保最高优先级用户业务的QoS，如CBTC业务，从而保障城轨业务的高可靠性。LTE技术的自动频率校正AFC可确保高速移动场景下的无线链路质量，从而保障高速移动下的接入性。上海磁悬浮430km/h验证证明，LTE具备优良的高速移动状态下的宽带接入能力。LTE特有的抗干扰能力——小区间干扰协调 ICIC技术可有效降低小区边缘频率干扰，提高小区吞吐率;干扰抑制消除IRC技术，抑制信道相关性干扰，提升上行速率。LTE单小区覆盖1.2公里以上，大幅减少列车终端切换次数，终端掉线率低;而且基于频偏的切换技术，有效提高切换成功率，保证高速切换场景下的带宽稳定。LTE基站无线覆盖广，隧道内有源设备部署少、易维护，配合耦合漏缆，产品稳定性高，可靠性指标MTBF(平均无故障时间)>150,000小时。

　　端到端产业链快速成熟

　　LTE-Metro从芯片、终端到系统、应用等都已经完备，多厂家系统级的IOT测试已经完成，具备商用能力。值得一提的是，交控科技、阿尔斯通、卡斯柯、通号院、泰雷兹、铁科院、众合科技等海内外信号厂商已成功完成LTE承载的CBTC测试。测试结果表明：LTE承载的各大信号厂商CBTC联合方案很好地规避了来自于外界的干扰以及现有WLAN公用开放频段的不安全因素，所承载CBTC的业务优先级及服务质量得到了很好的保障，LTE 多业务承载优先级保障机制和抗干扰机制表现出色。

　　LTE-Metro已在中国多个省市部署，未来发展前景广阔

　　LTE无线通信系统可持续性强、易于升级，适应列车速度范围宽(最高满足300km/h以上工况)，可覆盖地铁、市域快轨、城际铁路等线路制式，在QoS保障机制、抗干扰、传输速率、延时、通信质量、可维护性和全面性等方面具有较大优势，在国内又有成熟的产业链，已成为城市轨道交通行业的主流选择，并开始在城市轨道交通广泛使用。2015年，中国共有14个城市的22条地铁线路采用LTE技术。截至目前，北京、上海、深圳、重庆、郑州等多个城市已经采用LTE作为车地无线通信系统进行业务承载。

　　展望未来，至2020年乃至2030年，中国的轨道交通建设仍将保持大规模的投资。在2016年，中国市场预计将会有20条线路采用LTE车地无线技术，新建城市轨道交通项目的CBTC系统将推荐采用LTE-Metro作为统一承载网络，并通过互联互通规范实现多线路、多厂家LTE-Metro网络的互联互通。LTE-Metro无线通信平台将成为中国城市轨道交通运营安全信息的综合传输平台，其实践经验将可为全球借鉴。