用于地鐵軌道通信的基于1.8GHz的TD-LTE系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及地鐵軌道通信領(lǐng)域，具體是設(shè)及一種用于地鐵軌道通信的基于1.8GHz 的TD-LTE系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 城市軌道交通有著高速度、高密度、不間斷運(yùn)營(yíng)的特點(diǎn)，使得控制軌道交通運(yùn)行的 信號(hào)系統(tǒng)，在保障軌道交通安全運(yùn)行、提高軌道交通通過能力等方面，起著至關(guān)重要的作 用。目前，我國新建地鐵線路的信號(hào)系統(tǒng)，絕大部分采用的是CBTC(Communication Based 化ain Control，基于通信的列車控制）系統(tǒng)，CBTC系統(tǒng)通過車地間大量的數(shù)據(jù)交換，使得列 車可實(shí)時(shí)上傳位置、報(bào)告并接收地面的移動(dòng)授權(quán)等控制信息，實(shí)現(xiàn)列車移動(dòng)閉塞或虛擬閉 塞控制。
[0003] CBTC系統(tǒng)有W下特點(diǎn)：
[0004] (1)建立了大容量連續(xù)雙向車地通信通道；
[0005] (2)地面及車載設(shè)備均采用安全計(jì)算機(jī)，實(shí)時(shí)處理列車狀態(tài)、控制命令，實(shí)現(xiàn)連續(xù) 的間隔控制、進(jìn)路控制、速度防護(hù)、自動(dòng)駕駛等；
[0006] (3)高精度的列車定位；
[0007] (4)設(shè)備集成度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性、可維修性較高。
[000引 CBTC系統(tǒng)包括ATS(Automatic Train Supervision,列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)）、CBI(計(jì) 算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)）、ATP巧陣自動(dòng)保護(hù)）、AT(K列車自動(dòng)運(yùn)行）、DCS(數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)傳，其中，建 立車地通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是CBTC系統(tǒng)中的關(guān)鍵，是保證CBTC系統(tǒng)高可靠、高效運(yùn)行 的重要基礎(chǔ)。
[0009] 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由地面有線網(wǎng)、車地?zé)o線網(wǎng)、車載有線網(wǎng)=部分組成，其中，車地?zé)o 線網(wǎng)部分普遍采用的是基于IE邸802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的2.4G化無線局域網(wǎng)技術(shù)，頻率范圍為 2.4細(xì)Z-2.4835細(xì)Z。然而，我國頻段管理中，明確規(guī)定了2.4G化為不受保護(hù)的免執(zhí)照頻段。 在該頻段范圍內(nèi)，符合發(fā)射功率限制的各類無線電通信設(shè)備及工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療等非無線 通信設(shè)備均可使用。由于各類應(yīng)用和用戶大量集中，導(dǎo)致了無線干擾的普遍存在。
[0010] 2012年11月，深圳地鐵蛇口線、環(huán)中線多趟列車在運(yùn)行途中發(fā)生多起突然緊急停 駛事故，造成系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，大量乘客滯留。調(diào)查結(jié)果為:乘客隨身攜帶的Wifi路由器 干擾了數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的車地?zé)o線網(wǎng)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)無法完成正常的信息傳輸，因而出 現(xiàn)列車緊急停駛事故。事后經(jīng)過多方調(diào)查，發(fā)現(xiàn)凡采用2.4G化固定信道的CBTC系統(tǒng)均具有 此安全隱患，無線干擾問題已經(jīng)成為影響軌道交通安全運(yùn)營(yíng)的瓶頸，制約了軌道交通信號(hào) 系統(tǒng)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種用于地鐵軌道通信的基 于1.8G化的TD-LTE系統(tǒng)，使用1.8G化的專用頻段，從根源上規(guī)避了無線受干擾的問題，最大 化地保障了行車運(yùn)營(yíng)安全，同時(shí)也充分考慮到將來的軌道交通發(fā)展趨勢(shì)，兼顧運(yùn)營(yíng)單位的 長(zhǎng)期效益。
[0012] 本發(fā)明提供一種用于地鐵軌道通信的基于1.8G化的TD-LTE系統(tǒng)，用于與地鐵軌道 沿線的基于通信的列車控制系統(tǒng)CBTC交互，該TD-LTE系統(tǒng)包括演進(jìn)分組核屯、網(wǎng)EPC、車載終 端設(shè)備、若干LTE基站，該TD-LTE系統(tǒng)工作在1.8G化頻段，EPC與地面的CBTC系統(tǒng)相連，若干 LTE基站沿地鐵軌道線路分布，并通過光纖經(jīng)交換機(jī)連接到EPC;車載終端設(shè)備包括車頭LTE 客戶終端設(shè)備CPE、車尾LTE CPE，車頭LTE CPE、車尾LTE C陽均與車載CBTC系統(tǒng)相連，并通 過無線網(wǎng)絡(luò)與LTE基站連接;EPC配置、管理整個(gè)TD-LTE系統(tǒng)。
[0013] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述EPC通過千兆W太網(wǎng)的光纖、交換機(jī)/路由器與所 有的LTE基站相連，根據(jù)需求配置地面的CBTC系統(tǒng)。
[0014] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述車頭LTE CPE、車尾LTE CPE內(nèi)部運(yùn)行路由選擇算 法，根據(jù)無線狀態(tài)、切換狀態(tài)或者EPC指令來進(jìn)行自動(dòng)路由選擇，選擇無線環(huán)境好的一個(gè)進(jìn) 行傳輸，保證不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量QoS。
[0015] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述TD-LTE系統(tǒng)的QoS粒度從傳統(tǒng)的單用戶設(shè)備UE細(xì) 化到UE的單業(yè)務(wù)，從源、目的IP地址、端口號(hào)、協(xié)議類型參數(shù)區(qū)分業(yè)務(wù)，為之分配不同的QoS, 保證高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的傳輸帶寬和傳輸延時(shí)。
[0016] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述LTE基站將室內(nèi)基帶處理單元BBU、遠(yuǎn)端射頻模塊 RRU集成到一體化機(jī)箱內(nèi)。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：
[001引（1)本發(fā)明中的TD-LTE系統(tǒng)使用1.8G化的專用頻段，不存在外部系統(tǒng)的頻率干擾； 支持高速移動(dòng)性，能夠應(yīng)對(duì)未來10年可能出現(xiàn)的高速城市軌道交通;具有較高的通用性和 市場(chǎng)基礎(chǔ)，能夠延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用周期，得到更好的投資收益比；能對(duì)不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)先級(jí) 區(qū)分，分配相匹配的Q0S(Quality of Service,服務(wù)質(zhì)量)等級(jí)，對(duì)業(yè)務(wù)、維護(hù)、告警等數(shù)據(jù) 流進(jìn)行分級(jí)。因此，基于1.8G化的TD-LTE系統(tǒng)不僅從根源上規(guī)避了無線受干擾的問題，最大 化地保障了行車運(yùn)營(yíng)安全，同時(shí)也充分考慮到將來的軌道交通發(fā)展趨勢(shì)，兼顧運(yùn)營(yíng)單位的 長(zhǎng)期效益。
[0019] (2)本發(fā)明中的TD-LTE系統(tǒng)在地鐵列車的車頭、車尾各安裝一臺(tái)LTE CPE，車頭LTE C陽與車尾LTE C陽協(xié)同工作，車頭LTE CPE、車尾LTE C陽內(nèi)部運(yùn)行路由選擇算法，根據(jù)無線 狀態(tài)、切換狀態(tài)或者EP巧旨令來進(jìn)行自動(dòng)路由選擇，利用兩臺(tái)LTE CPE不可能同在切換區(qū)的 特點(diǎn)，選擇無線環(huán)境較好的一個(gè)進(jìn)行傳輸，保證不同業(yè)務(wù)的QoS(如ality of Service,服務(wù) 質(zhì)量），保證數(shù)據(jù)安全和完整性，提高系統(tǒng)性能。
[0020] (3)本發(fā)明將TD-LTE系統(tǒng)中的QoS粒度從傳統(tǒng)的單肥(用戶設(shè)備)細(xì)化到單業(yè)務(wù)，從 源、目的IP地址、端口號(hào)、協(xié)議類型等參數(shù)區(qū)分業(yè)務(wù)，為之分配不同的QoS,保證高優(yōu)先級(jí)業(yè) 務(wù)的傳輸帶寬和傳輸延時(shí)。在無線環(huán)境較好的情況下，所有業(yè)務(wù)能夠正常傳輸，但是當(dāng)進(jìn)入 重疊覆蓋區(qū)，因?yàn)閮蓚€(gè)基站的下行信號(hào)互為干擾，重疊覆蓋區(qū)的的傳輸流量將受到很大抑 審IJ，此時(shí)為了保證QoS優(yōu)先級(jí)級(jí)別高的業(yè)務(wù)傳輸，將降低或者停止低優(yōu)先級(jí)級(jí)別的業(yè)務(wù)，等 系統(tǒng)無線信號(hào)恢復(fù)，流量增加時(shí)，將自動(dòng)回復(fù)低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的傳輸。
[0021] (4)本發(fā)明中的TD-LTE系統(tǒng)中的LTE基站將BBU、R抓集成到一個(gè)機(jī)箱內(nèi)部，減小設(shè) 備體積，便于設(shè)備在軌道內(nèi)部布設(shè);采用全侶壓鑄機(jī)箱，提高設(shè)備散熱能力，適應(yīng)軌道封閉 應(yīng)用環(huán)境。
[0022] (5)地鐵軌道中的列車做線性化的運(yùn)動(dòng)，其上下行鏈路的估計(jì)可W進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而 加快信道調(diào)度的算法，使得肥能夠W最快的速度調(diào)高調(diào)制階數(shù)、分配充分的無線資源塊，達(dá) 到最優(yōu)傳輸帶寬。
[0023] (6)增加前轉(zhuǎn)功能，使得在切換時(shí)發(fā)生的數(shù)據(jù)包傳輸異常得W恢復(fù)，切換前未發(fā)出 或者發(fā)送異常的數(shù)據(jù)包會(huì)前轉(zhuǎn)到新的基站繼續(xù)發(fā)送，并保證數(shù)據(jù)的順序不混亂，能顯著提 高LTE基站上下行傳輸?shù)膩G包率指標(biāo)，使得數(shù)據(jù)完成性和安全性得到明顯提高，能夠有效提 高TD-LTE系統(tǒng)的性能。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中用于地鐵軌道通信的基于1.8G化的TD-LTE系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[00%]參見圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于地鐵軌道通信的基于1.8G化的TD-LTE (Time Division Long Term Evolution,分時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)）系統(tǒng)，用于與地面的CBTC系統(tǒng)交 互，該TD-LTE系統(tǒng)包括EPCXEvolved Packet Core,演進(jìn)分組核屯、網(wǎng)）、車載終端設(shè)備、若干 LTE基站，該TD-LTE系統(tǒng)工作在1.8G化頻段，EPC與地面的CBTC系統(tǒng)相連，若干LTE基站沿地 鐵軌道線路分布，并通過光纖經(jīng)交換機(jī)連接到EPC，每個(gè)LTE基站將BBlKBui Iding Baseband 化it,室內(nèi)基帶處理單元）、RRU(Remote Radio化