基于TD-LTE的城市轨道交通车地无线通信综合业务承载方案研究

摘要

随着城市轨道交通运营的发展，车地无线通信系统需满足传输大带宽、低时延、高数据量、高移动性、标准化的需求。车地无线通信系统主要承载乘客信息系统（PIS）、视频监控系统（CCTV）和列车控制系统（CBTC）等信息。乘客信息系统（PIS）、视频监控系统（CCTV）信息由乘客信息系统的车地无线子系统承载，列车控制系统（CBTC）信息由信号信息的车地无线子系统承载。两者均主要采用无线局域网(WLAN)技术。实践证明，虽然WLAN技术可满足车地无线通信的要求，但其存在诸多局限性，比如覆盖距离短、无线干扰严重、列车运行速度限制、多业务并发时无法按照优先级调度等。且两套车地无线系统造成设备重复，尤其区间设备繁多，不便于安装与维护。随着无线传输技术的快速发展，基于TD-LTE的4G移动通信技术的成熟和商用，其具有高数据速率、双向、低延迟、抗干扰强、部署灵活、向下兼容和高移动性等技术优势，为了验证TD-LTE用于轨道交通车地无线综合承载的可行性，本文主要研究了TD-LTE综合承载的带宽分配和组网、覆盖方案，并对方案进行了测试验证。 本论文首先对国内轨道交通车地无线的应用技术现状，并比较了国内外现有的车地无线技术，分析了城市轨道交通车地无线通信采用TD-LTE技术的可行性。其次分析研究了轨道交通车地无线通信的业务和带宽需求，制定了TD-LTE车地无线通信综合承载的技术方案，分析了关键难点问题，并在地铁实际环境中搭建试验测试网络。通过测试，验证了TD-LTE用于轨道交通车地无线通信综合承载的可行性。根据研究结论，TD-LTE用于轨道交通车地无线综合承载可解决使用WLAN的业务带宽受限、易受干扰、实时性差、安全性差等问题，为车地传输更丰富的业务提供了可行性的通道，对新型轨道交通车地无线通信的建设的具有重要意义。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外现有技术介绍

1.2.1 WLAN技术

1.2.2 DVB-T技术

1.2.3 Railview系统

1.2.4 WiMAX

1.2.5 LTE

1.2.6 技术比较

1.2.7 TD-LTE技术与轨道交通车地无线传输的适配性

1.3 研究意义和必要性

1.4 研究的范围及内容

1.5 研究的总体目标

1.6 参照标准

2 TD-LTE车地无线传输综合承载方案研究

2.1 业务及带宽需求

2.2 带宽分配

2.3 系统方案

2.3.1 系统架构

2.3.2 核心网

2.3.3 基站

2.3.4 网管

2.3.5 车载设备

2.3.6 频率方案

2.3.7 同步方案

2.4 覆盖方案

2.4.1 传输介质的选择

2.4.2 隧道区间覆盖

2.4.3 高架区间覆盖

2.4.4 折返线覆盖

2.4.5 U型槽覆盖

2.4.6 停车场/车辆段覆盖

2.4.7 车载无线覆盖

2.5 覆盖计算

2.5.1 区间链路预算

2.5.2 切换带规划

2.5.3 折返线链路预算

3 TD-LTE综合承载方案问题分析及解决方法

3.1 传输时延分析

3.2 切换时延分析

3.3 丢包率分析

3.4 业务承载能力分析

3.5 多普勒效应分析与解决方法

3.5.1 问题分析

3.5.2 解决方法

3.6 切换边缘速率分析

3.7 邻区干扰抑制分析

3.8 综合业务QoS保障分析与解决

3.8.1 QOS参数

3.8.2 QOS控制策略

3.8.3 综合承载业务QoS规划

3.9 安全机制分析

3.10 抗干扰分析与解决

3.10.1 同频干扰

3.10.2 多径干扰

3.10.3 电磁干扰分析

3.10.4 对其他系统的干扰分析

4 TD-LTE综合承载试验网测试

4.1 试验网概况

4.1.1 线路概况

4.1.2 既有系统介绍

4.2 测试配置

4.3 测试实施方案

4.3.1 控制中心

4.3.2 车站

4.3.3 系统同步

4.3.4 传输通道

4.3.5 区间

4.3.6 车载子系统方案

4.4 测试工具

4.5 测试内容

4.6 测试项目及结果

4.7 工程应用情况

5 技术成熟度和前景分析

5.1 技术成熟程度

5.2 轨道交通的发展环境

5.3 TD-LTE综合承载的优势

5.4 TD-LTE轨道交通的规范化

5.5 推广的经济效益与社会效益分析

5.5.1 经济效益分析

5.5.2 社会效益分析

6 结论

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢