主頁(yè)（http://www.www.xzhtuan.com）：城市軌道交通專有無(wú)線通訊頻率規(guī)劃探討

1.概述

隨著城市的快速發(fā)展，軌道交通已成為現(xiàn)代城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要項(xiàng)目。軌道交通的運(yùn)營(yíng)離不開(kāi)大量信息的交互，因此專用的無(wú)線通訊系統(tǒng)必不可少的。

城市軌道交通機(jī)電系統(tǒng)中，多處均涉及有無(wú)線通訊的使用，包括通信、信號(hào)、屏蔽門等多個(gè)專業(yè)，無(wú)線信號(hào)分布在隧道、地下站廳等多個(gè)環(huán)境中，使用的用戶除了軌道交通專業(yè)人員外，還包括公安人員和乘客。無(wú)線通訊在城市軌道交通中呈現(xiàn)出多樣性和復(fù)雜性，因此必須針對(duì)城市軌道交通的專有無(wú)線通訊頻率進(jìn)行提前規(guī)劃，以便于運(yùn)營(yíng)的管理，保障運(yùn)營(yíng)的安全。

2.需求分析

2.1 通信系統(tǒng)

2.1.1 無(wú)線調(diào)度通信

無(wú)線調(diào)度通信系統(tǒng)為控制中心調(diào)度員、車輛段調(diào)度員、車站值班員等固定用戶與列車司機(jī)、防災(zāi)、維修等移動(dòng)用戶之間提供迅速、有效的通信手段，是提高運(yùn)輸效率、確保行車安全及應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的必要保障。

根據(jù)國(guó)家相關(guān)部門的要求，城市軌道交通所使用的無(wú)線調(diào)度通信系統(tǒng)采用TETRA數(shù)字集群通信體制，使用頻段為800MHz，占用806～821MHz(移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收)和851～866MHz(基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收)兩段頻率，收發(fā)間隔45MHz，每段15MHz，每個(gè)載頻間隔為25KHz，總共600個(gè)載頻。

2.1.2 乘客信息及車載視頻監(jiān)控

乘客信息系統(tǒng)是依托多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心，以車站和車載顯示終端為媒介向乘客提供信息服務(wù)的系統(tǒng)，合理地使用乘客信息系統(tǒng)會(huì)不同程度地提升地鐵運(yùn)營(yíng)服務(wù)形象和服務(wù)品質(zhì)。

車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)是通過(guò)設(shè)置在車廂內(nèi)的視頻采集設(shè)備實(shí)現(xiàn)多角度的實(shí)時(shí)記錄列車運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的音視頻資料，對(duì)乘客的容貌，物品進(jìn)行記錄，保證了發(fā)生刑式案件之后追查和劃分責(zé)任提供強(qiáng)有力的證據(jù)。

乘客信息及車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)均需要車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)車地之間的實(shí)時(shí)移動(dòng)傳輸，傳輸?shù)膬?nèi)容包括視音頻、文字、圖形等。

由于圖像編碼后傳輸要求數(shù)據(jù)帶寬比較大，各類傳輸制式包括WLAN、LTE、TVB-T等在一定調(diào)制效率比下，對(duì)無(wú)線頻譜的要求也比較高，在保證最低圖像傳輸需求的情況下，無(wú)線頻率帶寬資源至少要保證在5-20MHz，使用的頻段為WLAN：2.4G或5.8GHz，LTE和TVB-T：1785-1805MHz。

2.1.3 廣播系統(tǒng)

許多城市軌道交通的用戶為在站臺(tái)的乘務(wù)管理人員配置了與無(wú)線對(duì)講設(shè)備，實(shí)現(xiàn)乘務(wù)員與乘務(wù)員的對(duì)話及乘務(wù)員對(duì)站臺(tái)廣播的實(shí)時(shí)廣播等功能，某些軌道交通用戶的安保人員也使用此設(shè)備進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，一般使用的頻段為430-440MHz。

2.2 信號(hào)系統(tǒng)

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是保證列車運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)行車指揮和列車運(yùn)行現(xiàn)代化，提高運(yùn)輸效率的關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備，其中列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(Automatic TrainControl，簡(jiǎn)稱ATC)部分很多采用基于無(wú)線通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(Communication Based Train ControlSystem，簡(jiǎn)稱CBTC系統(tǒng))，它的特點(diǎn)是用無(wú)線通信媒體來(lái)實(shí)現(xiàn)列車和地面設(shè)備的雙向通信，用以代替軌道電路作為媒體來(lái)實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行控制。

CBTC可以使用的雙向無(wú)線通信系統(tǒng)種類很多，例如歐洲使用的是GSM-R系統(tǒng)，美國(guó)使用擴(kuò)頻通信等其他多種無(wú)線通信系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)大多使用WLAN制式的通信系統(tǒng)，頻段采用2.4GHz。

2.3 屏蔽門系統(tǒng)

很多城市的軌道交通采用了無(wú)線式站臺(tái)屏蔽門車地聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，主要包括車載子系統(tǒng)和軌旁子系統(tǒng)，車載子系統(tǒng)和軌旁子系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)了站臺(tái)屏蔽門與列車門之間的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)控制。無(wú)線部分采用擴(kuò)頻技術(shù)，使用頻段為2.4GHz。

2.4 其它系統(tǒng)

2.4.1 民用通信

軌道交通民用通信系統(tǒng)是將電信運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)引入地下空間，實(shí)現(xiàn)軌道交通各線路地下車站、區(qū)間隧道的無(wú)線覆蓋，用戶需求定位為面對(duì)公眾、各電信運(yùn)營(yíng)商和數(shù)字多媒體運(yùn)營(yíng)商，為公眾提供地下車站的移動(dòng)通信信號(hào)、數(shù)字廣播和多媒體業(yè)務(wù)等業(yè)務(wù)的引入。民用通信中主要電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)頻率資源的需求主要

如下表1：

此外，民用通信還包括數(shù)字廣播、FM、數(shù)字電視、無(wú)線上網(wǎng)WLAN等業(yè)務(wù)，其對(duì)頻率的資源需求有：

為滿足在城市軌道交通線路中執(zhí)勤的公安人員與上級(jí)主管單位對(duì)外聯(lián)絡(luò)的需要，為公安系統(tǒng)配備與地面公安無(wú)線集群通信網(wǎng)能互聯(lián)互通的設(shè)備，通常采用模擬或者數(shù)字TETRA集群設(shè)備，其使用的頻段一般為350-390MHz。

3.頻率規(guī)劃需要考慮的因素

目前各地的城市軌道交通的無(wú)線通訊在建設(shè)階段普遍存在無(wú)序的混亂狀況，以至于在運(yùn)營(yíng)階段會(huì)暴露出各種各樣的問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)階段對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃確有必要，規(guī)劃時(shí)需要考慮以下因素。

3.1 頻率干擾

無(wú)線電頻率干擾始終是規(guī)劃階段必不可少的考慮內(nèi)容，需要通過(guò)嚴(yán)密的計(jì)算，考慮多種無(wú)線信號(hào)相互之間的鄰頻干擾、雜波干擾、二階、三階互調(diào)干擾等。

特別值得注意的是，由于在城市軌道交通中WLAN無(wú)線制式的廣泛使用，導(dǎo)致2.4GHz的頻段使用得最為廣泛，而且最重要的信號(hào)系統(tǒng)也使用此頻段，因此需要對(duì)這塊的頻譜進(jìn)行詳細(xì)梳理，建議根據(jù)使用的優(yōu)先級(jí)別的高低進(jìn)行取舍，將部分信號(hào)轉(zhuǎn)移至5.8GHz頻段。

3.2 容量預(yù)留

規(guī)劃需要考慮初期、中期及遠(yuǎn)期各個(gè)階段對(duì)無(wú)線頻率資源的需求，對(duì)后期的頻譜資源容量進(jìn)行預(yù)留，這樣能避免在后期增加業(yè)務(wù)量時(shí)使用的頻率資源可能對(duì)原系統(tǒng)的影響，這里重點(diǎn)要考慮民用通信系統(tǒng)擴(kuò)容對(duì)專用通信的影響。

3.3 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

規(guī)劃時(shí)需要考慮合理的組網(wǎng)方案及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化所帶來(lái)的影響，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化既可以減少頻率資源的使用，又可以降低投資建設(shè)成本。例如無(wú)線調(diào)度子系統(tǒng)有大區(qū)制、中區(qū)制和小區(qū)制等組網(wǎng)方案，每種方案所實(shí)現(xiàn)的連通效果、頻譜資源需求及建設(shè)運(yùn)維成本都不一樣，需要因地制宜選擇最適合的方案。

4.發(fā)展趨勢(shì)

就目前的情況來(lái)看，隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，在城市軌道交通中對(duì)無(wú)線通訊的需求會(huì)越來(lái)越多，例如許多城市正在探索乘客在乘車的同時(shí)利用公眾手機(jī)無(wú)線上網(wǎng)的可能性。而車地?zé)o線通訊的業(yè)務(wù)量在城市軌道交通無(wú)線通信中所占據(jù)的比重也會(huì)越來(lái)越大，安全級(jí)別性要求也越來(lái)越高。

也許在不久的將來(lái)，國(guó)家無(wú)線電管理部門參照公安、消防、氣象、水利等行業(yè)，為城市軌道交通運(yùn)營(yíng)規(guī)劃出專有的無(wú)線通訊頻率將成為可能。