北京轨道交通共用场段LTE-M系统频率运用分析

北京轨道交通新建线路均已采用LTE-M系统综合承载数据及集群业务,在两线共用场段的情况下,不可避免存在频率干扰问题。为保障LTE-M系统的整体可靠性,提出车辆段业务场景并通过对LTE-M系统在共用场段场景下的频率运用分析,总结共用场段1.8G频率运用原则,提高车地通信可靠性,为共用场段LTE-M系统频率规划提供借鉴。

LTE-M技术在大连地铁13号线信号CBTC系统的规划研究

随着通信技术的迭代发展,基于CBTC的无线列车控制系统已逐步代替基于轨道电路的车地通信技术。其中,WLAN技术应用广泛。大连城市轨道交通中地铁1、2号线信号数据通信系统采用2.4 GHz频段的WLAN技术。近几年,随着我国无线网络的迅速普及、Wi-Fi的大量使用,对地铁1、2号线信号系统车地无线通信的稳定性带来了隐患。因此,大连地铁13号线在修建过程中,信号数据通信网络DCS系统采用了1.8 GHz专用频段的LTE-M技术。文章以此为切入点,对大连地铁13号线信号系统LTE-M技术方案进行详细介绍,同时通过对WLAN技术以及LTE技术对比分析,阐述LTE技术在轨道交通车地无线通信系统中具有的技术优势。

LTE-M车地无线通信系统中的自适应调制编码技术

城市轨道交通车地综合通信(LTEM)系统在通信环境、业务需求等方面与公共无线通信系统有较大的差异。传统的调制编码技术已无法满足系统性能要求。文章针对LTE-M应用场景的特殊性,提出了一种AMC技术的优化方案。经过测试证明,该方案解决了由于信号质量变化太快以及信号频繁抖动所带来的调制编码等级不准确问题,保证了在切换过程中的丢包率以及时延,大大提高了切换过程中的性能指标。

基于LTE-M的下一代列控数据通信系统设计与可用性评估

相对于传统的基于通信的列车运行控制系统(communication based train control,CBTC),下一代列控系统将具有架构可靠、速率快、成本低以及服务质量高等优点,且数据通信系统的可用性能够保障列车的安全和高效运行。面向下一代列控系统,首先设计基于LTE-M(long term evolution-metro,LTE-M)的通信系统结构;然后针对下一代列控系统典型场景,利用确定与随机Petri网(deterministic and stochastic petri nets,DSPN)进行可用性建模,最后进行模型求解和可用性评估。仿真结果显示,基于LTE-M的下一代列控数据通信系统能够满足实际通信需求,其可用性分析方法可以完成数据通信系统的可用性建模与评估。

南京地铁7号线LTE-M车地无线通信系统方案研究

地铁无人驾驶技术的发展应用对地铁车地无线通信提出更高的要求和挑战。南京地铁7号线是南京市首条全自动无人驾驶地铁线路,采用自动驾驶的最高等级(GoA4)全自动无人驾驶运行,对车地无线通信的性能要求较高。为保障车地无线通信的安全性和可靠性,南京地铁7号线采用LTE-M车地无线通信系统,该系统能为各类业务应用提供可靠的、冗余的、可灵活配置的透明传输通道。文章基于南京地铁7号线对LTE-M车地无线通信系统方案进行研究,以期为后续全自动无人驾驶地铁新线建设提供参考。

城市轨道交通车地综合通信系统(LTE-M)枢纽换乘站频段规划方案研究

城市轨道交通车地综合通信系统(LTE-M)在枢纽换乘站存在同频干扰问题,需研究干扰源头——枢纽换乘站基站的频率配置方案。以昆明轨道交通4号线和5号线枢纽换乘站火车北站两线LTE-M系统频段规划方案为例,基于LTE-M系统承载业务需求和频段使用实际情况,分析了枢纽换乘站LTE-M系统基站的不同频段异频和同频段异频2种规划方案,以及同频段的全部同频、部分同频和无线网络共享3种规划方案,并比较了各种规划方案的优缺点,提出了各种规划方案的适用性建议。

CBTC系统LTE-M无线专网列车接入单元的研制与应用

城市轨道交通车地综合通信系统的稳定性是目前地铁正常运营面临的最大问题之一。为提高通信的安全性和可靠性,城市轨道交通无线车地通信由WLAN通信技术升级为长期演进技术(LTE)。文章在综合分析城市轨道交通车LTE技术的基础上,根据CBTC系统城市轨道交通车地综合通信系统(LTE-M)需求规范的要求,研制了一种LTE-M无线专网车地通信设备列车接入单元。其采用1.8 GHz TD-LTE专有移动网络和VPN安全接入技术,在车地间建立起安全可靠的通信链路。经通信打流测试,列车接入单元能够经过专网核心网与地面服务器通信,且通信速率稳定、延时小于150 ms、无丢包现象,可以满足承载CBTC控制业务、乘客信息系统、视频监控系统等数据接入服务要求。

基于LTE-M与WLAN混合组网的通信系统可靠性研究

近年来,城市轨道交通建设加速增长,对城市轨道交通车地通信系统的可靠运行提出了更高的要求。随着第四代移动网络(4th Generation mobile networks,4G)具体化的长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统已经广泛地进行了部署,而且技术也逐渐趋于成熟,地铁长期演进(Long Term Evolution for Metro,LTE-M)车地通信系统具有较强的抗干扰能力、支持快速移动状态下的列车通信、资源调度灵活等优点,突破融合不同通信制式的关键技术,研制出信号通信设备样机,并根据列车控制系统的业务需求对新的通信制式进行测试,保障城铁列车的安全稳定运行。

LTE-M在城市轨道交通车地无线通信中的应用

介绍了LTE-M(LTE——长期演进)技术在城市轨道交通领域应用的背景及其网络架构。分析了LTE-M技术在城市轨道交通中的适用性及其技术优势。通过着重分析LTE-M技术在实际应用中需要重点关注的问题,解决了LTE-M技术在工程应用时的可操作性。

LTE-M用于轨道交通CBTC的时延分析

基于通信的列车自动控制(communication based train control, CBTC)系统采用地铁长期演进系统(long term evolution-metro, LTE-M)完成车地之间的数据通信,并限定数据在较低的时延内完成传输.将CBTC系统中列车终端接入基站的通信模型化为排队论体系中的M/M/1/m/m模型,推导LTE-M应用于CBTC时数据传输时延的概率预测方法,并给出满足CBTC需求的相关条件,为LTE-M系统的可靠性设计提供参考.

基于LTE-M蜂窝物联网技术的应用试点探讨

对上海联通基于窄带的蜂窝物联网技术(NB CIoT)的4.5 GHz LTE-M蜂窝物联网技术进行了介绍。在综合考虑现网信息安全及频点部署的前提下,对基于LTE-M蜂窝物联网技术的智能泊车、智能抄表典型应用的整体架构、部署方案进行详细阐述。上海联通根据实际情况搭建网络环境及终端应用进行测试,验证了基于NB CIoT的LTE-M蜂窝物联网技术在终端功耗仅有LTE的1/10的情况下,仅需200 k Hz的频谱资源,就能够达到深度覆盖和千倍以上连接能力的优越性,此应用试点为智慧物联网的普及落地奠定了坚实的基础。

基于LTE-M技术的城市轨道交通车地通信应用

针对北京地铁实际运营中出现的车地通信问题,阐述了车地通信应用现状和业务需求,选取了典型试验段设计并搭建了LTE-M(地铁长期演进)系统,通过动态测试与分析,验证了在10 MHz及20 MHz频宽时LTE-M系统的基本性能和承载能力,并提出了应用建议。

西安机场线LTE-M系统干扰保护及网络优化

各城市轨道交通LTE-M(城市轨道交通车地综合通信系统)系统线网级应用的雏形已经形成。在1.8 GHz频率资源有限且半私有的前提下,实现线路间信号干扰保护,已备受轨道交通建设各方的高度关注。鉴于西安机场线LTE-M系统工程实施条件的特殊性及复杂性,以机场线工程应用实践经验为例,阐述主要干扰保护措施和网络优化方案。综合运用理论计算、软件仿真、现场实测、系统网优等手段提升LTE-M系统的抗干扰能力,为其他城市LTE-M系统线网级应用的频率规划、工程设计、网络优化提供参考。

LTE-M系统隧道场景性能仿真评估

LTE-M(LTE-Machine to Machine)系统性能与电波传播和无线信道密切相关。分析LTE-M系统在隧道漏缆场景信道特性,介绍3GPP单径莱斯和多径信道模型;开发LTE-M系统链路仿真系统,对不同信道模型、信噪比、移动速度、莱斯K因子下的系统性能,包括吞吐量、丢包率和误比特率,进行仿真评估。根据仿真结果,给出LTE-M网络规划与优化建议,包括信噪比优化目标设定为15 dB左右,在列车高速移动时采用多普勒频偏校正技术,并应该尽可能使漏缆与接收天线之间存在视距路径(LoS)。

LTE-M系统的通信时延分析

下一代轨道交通采用LTE-M系统承载多种业务,并根据列车控制要求限定数据在较低的时延内完成传输。分析了列车移动终端接入基站的多种时延,对LTE-M相关协议产生的接入时延进行研究,将多信号并发时的接入化为排队论体系中的M/M/1/m/m模型,推导了传输时延的预测方法,并在LTE-M系统3MHz带宽专用承载CBTC业务的典型应用情况下的传输时延进行了预测,该计算方法可为今后同类通信系统传输低时延需求业务的设计提供参考。

城市轨道交通跨线运营集群调度系统互通方案

描述了在城市轨道交通跨线运营场景下,车地无线LTE-M系统在承载集群调度业务时,和同制式的LTE-M集群系统之间以及在承载相关业务的异制式TETRA系统之间的跨线互通解决方案。从技术可行性、工程可实施性和适用场景等角度研究和阐述了相关方案,并对同场景下不同解决方案并进行了比较分析。

城市轨道交通无线通信系统的共线运营研究

为满足城市轨道交通无线通信系统共线运营需求,从政策、线路特点、运营模式、建设时序等角度,对影响无线通信系统实现共线运营的因素进行分析。以实现大连地铁1号线和5号线共线运营为例,通过分析既有不同无线通信技术制式的实际情况,提出采用TETRA、LTE-M和改变运营模式3种方案,并从技术可行性、运营难度和建设成本等方面,进行深入剖析,进而总结出适用于不同城市的无线通信系统共线运营研究方法。通过对比论证得出:在两线采用不同通信技术制式的情况下,宜采用满足互联互通需求的LTE-M作为共线运营的技术制式;在新建线采用LTE-M、既有线路实施大修改造前,两线通过设置双车载、双地面设备满足无线通信系统共线运营的需求;在新建线采用LTE-M、既有线路实施大修改造后,两线通过实现LTE中心设备的互联互通,满足无线通信系统共线运营需求。本研究结果为两线在不同技术制式下实现无线通信系统共线运营提供了建设方案和研究方法。

LTE-M在地铁隧道中的非稳态MIMO信道的几何建模

轨道交通中基于通信的列车控制(communication based train control, CBTC)系统采用多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)信道的LTE-M(long term evolution-metro)技术以确保可靠的车地通信,因此需要研究地铁隧道环境下MIMO信道的统计特性.针对隧道内2×2 MIMO信道在列车移动特别是列车经过基站的过程中呈现的非稳态特性,建立了隧道环境下基于几何的单反射(geometrically based single bounce,GBSB)时变MIMO信道模型.推导了复信道增益以及时变统计特性,包括信道时变自相关函数(autocorrelation function, ACF)、信道时变功率谱密度(power spectral density, PSD)、信道时变互相关函数(cross correlation function, CCF)等.分析了列车运行速度、天线间距等参数对信道相关性的影响.结果表明,信道时变自相关性随列车运行速度增加而降低.当天线间隔增大,信道互相关性呈现波动性下降.仿真结果与实测结果相一致,验证了所提出模型的有效性.

LTE-M车地通信中的综合接入技术研究

研究城市轨道交通LTE-M车地通信中多种业务综合接入技术,重点关注流量调度策略、带宽共享和流量分担技术。通过分析和实际测试,提出建议综合业务采用双网承载方式和负载均衡技术,既保证各业务承载的可靠性,又满足高实时性、大带宽业务(如视频传输业务)的传输需求。

基于LTE-M的城市轨道交通PIS系统应用测试

为提高基于无线局域网(WLAN)的乘客信息服务系统(PIS)的安全防护能力,以可提供更稳定传输速率的LTE-M作为PIS车地通信的主要制式,来保障视频传输的质量。选取LTE-M传输的基本性能、模拟业务承载指标和视频传输效果3方面,评估LTE-M承载PIS系统业务的质量,并在北京地铁5号线进行动态测试。结果表明:LTE-M技术采用5 MHz频宽时基本满足PIS业务的需求,而以无线自由波作为传输媒介时切换性能还需要提升,故推荐使用漏泄电缆来提升LTE-M的覆盖质量,实现更好的车地通信传输性能。