概述基于无线通信的移动闭塞 ATC 系统就车－地双向信息传输技术而言，可分为无线局域网(WLAN)技术和 TD-LTE 技术。由此，提供以下两套系统方案：方案一：基于 TD-LTE 技术的车地通信传输方案；方案二：基于 WLAN 技术的车地通信传输方案。(1) 基于 TD-LTE 技术的车地通信传输方案TD-LTE作为下一代无线技术的主流标准，目前在商用领域已经获得较大规模的应用。TD-LTE的核心是正交频分多址/单载波频分多址(OFDMA/SC-FDMA)、多发多收(MIMO)等技术，可以明显的提高无线通信的频谱效率和数据传输效率。目前已向无线电管理委员会申请1 785～1 800 MHz用于本次工程的基于时分双工(TDD)模式的宽带无线接入网络。依照TD-LTE的技术特点，在已经申请的20 MHz的带宽，可以实现下行100 Mbit/s、上行50 Mbit/s的信息传输。根据ATC业务系统传送车地信息的特点，LTE网络采用A/B独立双网的冗余设计承载业务。A/B独立双网包括A/B无线双网和A/B双核心网。如图1所示，A/B无线双网确保在轨旁由2张无线网络实现无线信号冗余覆盖。A/B无线网络分别采用不同的频点F1和F2。A无线网络内采用同频组网，B无线网络内也采用同频组网。A/B双核心网即是2个单独的核心网。A无线网络和A核心网组成可以实现端到端通信的LTE A 网络，B无线网络和B核心网组成可以实现端到端通信的LTE B网络。LTE 网络采用 A、B 网冗余组网方式承载信号系统业务，信号系统业务在两套网络上同时传输，保证其对网络可靠性的要求。LTE 每个网络均由核心网(EPC)及网管、基带处理单元(BBU)、射频拉远单元(RRU)、车载无线终端(TAU)组成。LTE 网络在控制中心或车站信号设备室集中设置 2 套核心网设备 EPC、网管设备、交换机、路由器等设备，在正线设备集中站信号设备室设置 BBU 设备(A、B 网分别设置)，在沿线轨旁设置 RRU 和漏泄同轴电缆。车站 BBU 设备通过以太网交换机连接到核心网 EPC；通过 CPRI 协议连接到设置在轨旁和车辆段覆盖区的 RRU 设备。BBU 与 RRU 采用光缆连接方式，行车线路采用漏缆覆盖，车辆段停车列检库等处采用天线覆盖。在列车的车头和车尾，分别设置 TAU，通过车载交换机与车载 ATP/ATO 相连，传输信号系统的控制信息。信号系统轨旁 ZC 与 LTE 系统在地面通过路由设备进行连接，承载信号的车地传输业务。在列车车头和车尾的承载业务通过承载设备以太网交换机与 LTE网络车载接入单元 TAU 连接。根据不同系统带宽采取不同组网方案，具体组网方案需结合带宽、频段灵活配置。信号系统采用 TD-LTE 技术的车地通信传输方案的典型构成示意图如下：LTE 技术的车地通信传输方案的典型构成1 正线覆盖方案在全地下隧道内使用泄漏电缆进行TD-LTE的无线信号覆盖，由于隧道把地铁上行方向和下行方向物理隔离，将上行方向和下行方向分别划分为2个小区，在行车方向上配置小区邻区。RRU放置在车站信号机房，功分/合路器也放置在信号设备房，TETRA四功分后的信号经馈线接入信号设备房的功分/合路器输入端，合路器输出端接到区间漏缆上，实现隧道内覆盖。2 站台区覆盖方案岛式站台轨道间距离较大，轨道使用泄漏电缆覆盖，能够满足隔离度的要求。岛式站台的RRU连接如图4所示。对于侧式站台，由于轨道间距离较小，不能满足隔离度要求，将站台的上下行轨道规划为一个小区，将覆盖上下行轨道的两个RRU进行小区合并，使用泄漏电缆进行无线信号覆盖。如果在侧式站台无法架设泄漏电缆，则采用天线方式覆盖。侧式站台RRU的连接如图5所示。距离天线10 m处的传播损耗为57 dB，漏缆的耦合损耗按63 dB，双极化定向天线增益按8 dBi考虑，则采用6 dB的耦合器来耦合功率给站台覆盖的天线，可以保证漏缆和天线之间的场强平滑过渡。天线只需在一侧漏缆安装。3 技术分析LTE 是基于 OFDMA(正交频分复用多址接入)技术、由 3GPP(第三代合作伴计划)组织制定的全球通用标准。TD-LTE 为 TDD(时分复用)版本的 LTE 技术，是中国拥有核心自主知识产权的 4G 国际通信标准技术，是一种专门为移动高宽带应用而设计的无线通信标准。目前国内进行 TD-LTE 产品研发生产的厂家主要有华为、中兴、54 所/鼎桥、普天等，各厂家均能提供成熟的商用产品。TD-LTE 传输技术相比于 WLAN 无线传输技术有着完善的 QoS 传输管理策略设计，同时在数据链路层也采用了区别于 WLAN 自由竞争的接入策略，专门设计了控制平面和信令来处理多用户接入中出现的各种问题，因此数据传输稳定性较 WLAN 技术有较大的提升。相对于 WLAN 技术，LTE 具有以下优点：① LTE 技术具备先进的业务优先级调度算法，可以根据业务的优先级对不同的业务进行调度。② 理论上支持在高速列车运行时的正常数据通信③ LTE 小区的覆盖范围大大超过 WLAN 无线接入点的覆盖范围，每个基站射频单元覆盖范围能达到 1km 以上。。④ LTE 系统可以采用先进的抗干扰技术避免或减少无线干扰的影响。(2)采用 WLAN 技术的车地通信传输方案基于局域网技术(WLAN)的车地无线通信网络包括接入网和无线网部分。网络采用双网冗余设计，冗余双网分别工作在两个独立信道，具体根据线路既有频点使用情况进行设置。无线网络设备包括：接入交换机、轨旁无线接入设备、车载无线接入设备及DCS 系统的维护管理设备。轨旁无线网络采用双网冗余配置，要求单网无线信号冗余覆盖，满足设备单点故障不影响车载无线接入。车头和车尾分别设置一套无线接入设备，分别接入不同的无线网络。DCS 轨旁接入设备设置在正线、联络线、折返线、车辆段咽喉区、试车线以及停车列检库等地点，实现无线场强的连续覆盖。无线网络可结合实际情况，采用天线、漏泄同轴电缆、波导管之一或采用二者结合的方式发送/接收射频信号。采用 WLAN 技术的信号车地通信网络构成示意图如下：(1)技术分析无线局域网技术是目前应用最为广泛的一种移动宽带传输技术，其标准先后经历 802.11a，802.11g，802.11n。采用无线局域网技术，可以实现列车与地面之间的双向高速通信。无线局域网技术目前可提供 54Mbps 的理论带宽，稳定带宽约为 15Mbps，可满足 100km/h 运行状态下的数据传输需求。目前主要供货商大多采用 IEEE802.11 系列标准的直接序列扩频(DSSS)、跳频(FHSS)、正交频分复用(OFDM)技术，其工作频段在 2.4G 频段或 5.8G 频段。无线通信采用的传输媒介不尽相同，目前主要的传输媒介为无线电台、波导管、漏泄电缆。该系统能够满足列车最高运行速度低于 120km/h 速度等级下的列车运行控制要求。(2)WLAN 抗干扰分析国内 CBTC 系统采用 WLAN 技术进行车-地无线通信时，均工作于 2.4GHz ISM 频段。由于 2.4GHz ISM 频段为开放频段，随着无线通信技术的发展推广、应用范围不断扩大，CBTC 车地通信受到民用 WiFi 设备等同频干扰风险日益增加，在部分城市轨道交通线路中发生过车地通信受干扰导致车地通信中断、影响列车正常运营的事件，例如深圳地铁蛇口线、环中线曾出现信号系统因受到外界不明原因的干扰，自动防护功能作用而产生紧急制动。经调查，确定原因为乘客便携式 WiFi 无线路由器干扰地铁信号系统运行所致。(3)两种技术方案的比较综合上述对采用 TD-LTE 技术的车地通信信号系统传输方案和采用 WLAN技术的信号车地通信传输方案的分析，LTE 技术在城市轨道交通信号系统车地通信应用方面具有抗干扰能力强、可维护性能好、支持列车高速运行下双向通信等特点，具体对比详见下表：(4)结论LTE 技术与传统无线局域网相比，具有延迟降低、分组传送、广域覆盖、高数据速率和移动支持能力强等诸多优势。WLAN仅有三个完全正交的信道，而LTE组网具有丰富的干扰避免技术；从基站的覆盖范围来看，LTE 组网较传统WLAN范围更大，单个接入点支持更多的用户数，这对组网的复杂度起到降低作用，更为重要的是，对于不同等级的QoS保障，LTE也能支持，这样在承载多业务时，LTE 对业务优先级进行划分，保证关键业务的优先。对于承载地铁多业务来说，这无疑具有很大的优势，而传统的无线局域网很难达到这一点。推荐车地通信技术采用方案一：基于 TD-LTE 技术的车地通信传输方案。参考资料:《城城市轨道交通信号系统通用技术条件 GB/T12758－》；《地铁设计规范GB50157-》；《铁路通信信号工程技术》李厚锴；信号系统相关设计资料；图片来源网络，侵删；未经允许，严禁转载；
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