地铁专用无线通信系统4G方案

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摘要：文章主要针对地铁专用无线通信系统的构建问题进行重点研究，提出一种基于4g技术支持的地铁专用无线通信系统。首先，针对现阶段地铁专用无线通信系统架构与实际功能进行分析与概述。其次，联合4G技术构建基于4G技术的地铁专用无线通信系统，实现地铁专用无线通信系统的语音、数据以及视频等业务功能，夯实地铁专用无线通信系统的通信质量。最后，总结与归纳基于4G技术支持的地铁专用无线通信系统的应用优势及效果，以供参考。

关键词：地铁；专用无线通信系统；4G；解决方案

目前，国内无线通信运营商已经全面进入4G时代。以4G技术为首的无线通信技术实现大规模商用发展，成为我国各行业领域广泛应用的无线通信技术。结合实际应用情况来看，4G技术区别于传统3G技术以及2G技术，在数据处理能力方面实现高宽带数据处理要求，可以提供语音、数据以及视频等信息传送业务功能，彻底解决以往通信信号不佳、通信效果不好的问题。并且在某些层面上，有效消除了传统通信方式的距离感，如用户可以利用语音通话或者视频通话等业务功能实现面对面交流。鉴于4G通信网络的高效性，地铁行业选择将4G技术应用于地铁专用无线通信系统当中，以期规避以往信号传输效率不高以及运营效果不佳的问题。

1地铁专用无线通信系统基本架构内容与主要功能

当前，地铁专用无线通信系统主要经由运营管理人员全权负责、由调度管理人员与列车司乘人员辅助管理。目的在于通过提供语音通信等业务，确保列车行车安全，属于地铁不可或缺的关键设备之一。一般来说，地铁专用无线通信系统基本架构主要以无线基站、核心交换机等设施为主[1]。其中，调度管理往往需要借助专用无线通信系统才能够实现对地铁的运行进行指挥和管理，例如调度人员向列车下达通信指令等内容都可以与信号系统形成“人机联控”体系，为地铁运行提供安全保障。最重要的是，地铁专用无线通信系统包含的各子系统都可以利用调度功能，实现对车辆段、停车场以及站务等方面的调度通信管理。1.1地铁专用无线通信系统的基本架构内容。地铁专用无线通信系统主要以子系统结构与网络结构组成。其中，子系统结构包括行车调度无线通信子系统、车辆段/停车场无线通信子系统以及维修调度无线通信子系统等为主，通过集中管控各子系统结构，进一步优化地铁专用无线通信系统的运行质量，为地铁运行提供安全保障。网络结构主要以网络基础设施、移动台以及调度台等为主。网络基础设施一般多由中心交换控制器、归属未知寄存器以及网络设备等基础设施组成，主要通过在控制中心设置调度服务器的方式实现对ATS信号的接收与管理，确保管理调度台的应用效果。与此同时，基站与交换机之间会利用总线型连接方式与以太网通道进行互连，实现控制管理要求[2]。1.2地铁专用无线通信系统的主要功能分析。地铁专用无线通信系统在实际运行过程中，集中体现为实现调度台与固定电台通讯、行车调度台与正线运行的列车车载电台通讯以及车辆段调度台与车辆段范围内的列车车载电台通讯等功能。可以说，通过应用地铁专用无线通信系统基本上可以保持各大调度台与对应列车车载台不间断通话的基本功能，大体上规避传统通信系统信号质量不佳的问题。除此之外，调度台与无线用户、有线用户之间也可以经由调度员转接处理实现通话功能。足以见得，地铁专用无线通信系统对于列车运行效果与效率起到了促进作用。再加上无线通信技术的不断发展，各种新兴通信技术逐渐应用到地铁专用无线通信系统当中，进一步加强了各大调度台与对应机车车载台的通讯质量，无疑是为列车行车效率与安全提供了保障[3]。

24G技术支持的地铁专用无线通信系统

2.14G技术网络架构。当前，地铁通信行业主张利用4G技术优化专用无线通信系统性能，确保列车行车安全。一般来说，基于4G技术支持的地铁专用无线通信系统在网络架构选择方面，通常以基于4G技术的基站eNodeB、MME核心网、SAE-GW以及网管等设备为主要架构形式。2.2使用VOLTE核心交换机，实现交换功能新增的VOLTE核心交换机通过实现与4G核心网的连接。功能，侧面实现与SAE-GW的连接功能。对于地铁专用无线通信系统而言，通过采用SIP协议处理信令，基本上可以形成以eNodeB-SAEGW-VOLTE核心交换机体系为主的信令流程。其中，语音媒体流通过eNodeB之间的X2接口承载实现信令流程。需要注意的是，VOLTE核心交换机需要结合语音通信功能才能够维持地铁正常运行效果。究其原因，主要是因为调度台与车载台通话、行车调度台与正线运行的列车车载电台通讯往往需要借助VOLTE核心交换机实现通话交流功能。最重要的是，VOLTE核心交换机侧面实现通话组划分功能，主要根据用户实际需求实现自行编制功能[4]。其中，通话语音质量QOS主要通过利用4G技术确保整体通信质量。且对于不同的QOS保障往往可以借助不同的EPS承载予以实现，如划分GBR与Non-GBR。根据实际运行情况来看，LTE体系拥有9种不同的QCI，且各个QCI分别作用于不同VOLTE业务当中，如QCI1、QCI2、QCI5主要作用于VOLTE主体业务当中，而像QCI8或者QCI9多作用于普通数据业务当中。需要注意的是，对于行车调度通话而言，若想满足通话实时性要求，最好采用QCI3。究其原因，主要是因为QCI3时延通常不超过50毫秒，能够最大限度地加强行车调度通话之间的高效性与质量性。2.3对移动台、固定台的通讯要求。现阶段，电信运营商已经实现4G技术大规模应用要求，并且随着4G技术的不断成熟，与支持4G与VOLTE相关的手机技术也得到进一步发展，且接近成熟发展阶段。针对于此，地铁通信行业明确要求移动台与固定台必须支持4G与VOLTE功能，实现兼容通讯效果[5]。2.4组网方式。4G基站与核心网之间必须按照总线型处理要求进行合理连接，最好采取以太网通道连接方式实现组网构建要求，目的在于夯实地铁专用无线通信系统的运行质量，确保通讯数据准确无误。

3基于4G技术的地铁专用无线通信系统的应用优势分析

3.1呼叫建立时间短VOLTE用户的呼叫建立速度一般要比传统GMS无线通信系统高效得多，比较利于地铁通话效率方面的提升，且语音通话质量普遍较强。另外，基于4G技术的VOLTE用户可以结合AMR编码技术，解决传统GMS无线通话易被其他因素干扰的问题。另外，4G核心网的数据处理能力与QOS技术一般多建立在调度需求之上，根据不同业务类型，提供对应的优化服务。最重要的是，优先保障行调、满足紧急通话要求，为列车行车安全提供保障[6]。3.2统筹发展语音、数据以及视频等多种业务类型4G通信网络兼顾语音、数据、视频等多项业务，在广播、视频监控以及公务电话等方面均可以利用4G技术实现相关功能。如简化网络结构、优化资源使用效果等。至关重要的是，4G通信网络可以将传统通信系统分为多个子系统进行处理，如结合4G技术同时架设多个服务器，基本上可以实现通信系统资源共享、实时交互的运行要求，更好地为地铁安全运营提供服务。

4关于优化

4G地铁专用无线通信系统运行管理的相关建议为统一铁路列车调度管理，促进列车调度工作朝向规范化、标准化方向驶进，铁路部门明确要求列车调度管理人员必须加强列车调度管理的组织和指挥能力，为列车运行安全提供保障。对于地铁列车运行而言，若想确保调度管理效果，往往需要立足于地铁无线通信系统功能实行调度管理方案[7]。一般来说，主要针对行车调度无线通信子系统、车辆段和停车场无线通信子系统以及维修调度无线通信子系统等调度管理工作而言，通过集中管控，确保地铁列车运行质量，防止安全事故。针对于此，本人主要结合相关经验，提出关于优化4G地铁专用无线通信系统运行管理的相关建议，以供参考。首先地铁列车各级调度人员必须努力学习有关4G地铁专用无线通信系统运行管理的技能知识，树立安全管理意识，始终坚持实事求是原则，严格贯彻与落实各项工作内容。根据列车运行状态开展相关调度管理作业，确保列车运行安全。对于行车调度通话而言，必须满足服务质量等级QCI3，以期最大限度地加强行车调度通话之间的高效性与质量性。最后运营管理人员必须肩负起对地铁专用无线通信系统运行问题的管理重任。与此同时，调度管理人员与列车司乘人员也必须强化自身的主体责任，强化辅助管理效果。根据列车实际情况，提供合理的语音通信业务，确保列车行车安全。在无线基站、核心交换机等地铁专用无线通信系统基本设施的管理方面，必须实行定期检查工作，杜绝止运行故障问题。

5结语

现阶段，对于地铁通信事业而言，地铁无线通信系统的通讯质量、发展状况等问题往往可以视为影响我国地铁通信事业建设效果的关键因素。传统地铁无线通信系统无论是通讯质量，还是信号传输速率，均存在较多不足，无法满足地铁通信事业的发展要求。而基于4G技术支持的地铁专用无线通信系统可以有效的提高地铁专用无线通信系统的通讯质量和信号传输效率，有利于地铁通信事业的进一步发展。另外，基于4G技术支持的地铁专用无线通信系统能有效的实现语音、数据以及视频等信息的传送功能，无疑是为提高地铁运行效率提供了强有力的技术保障。

参考文献：

[1]张航东,吴斌.地铁无线通信系统干扰分析[J].佛山科学技术学院学报(自然科学版),2017,35(01):87-91.

[2]李华.地铁专用无线通信系统的4G解决方案[J].数字通信世界,2017(07):141.

[3]陈杰.地铁无线通信系统电磁干扰分析及解决方案研究[D].苏州大学,2014.

[4]周鹏飞.移动闭塞信号系统车地无线通信干扰问题分析及解决方案[D].天津大学,2015.

[5]黄宇.LTE技术在成都地铁车地无线通信网络中的应用研究[D].西南交通大学,2015.

[6]王红光.WLAN在地铁列车控制系统（CBTC）中的应用研究[D].华南理工大学,2015.

[7]赵晓蓉,胥智鹏.城市轨道交通无线通信专网综合平台构建探讨[J].铁路通信信号工程技术,2018,15(05):53-57.

作者:侯苗苗 单位:中铁开发投资集团有限公司