淺談基于漏纜傳輸?shù)腸btc無線通信系統(tǒng)試驗(yàn)

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1、淺談基于漏纜傳輸?shù)腃BTC無線通信系統(tǒng)試驗(yàn)基于通信的列車控制(CBTC)系統(tǒng)依賴于數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)(DatamunicationSubsystem，簡為DCS)，而車地?zé)o線通信系統(tǒng)是DCS的重要部分。目前，CBTC車地?zé)o線通信系統(tǒng)大多采用IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，其工作頻段采用了2.4GHzISM公共頻段。但該頻段已有大量民用設(shè)備，且作為開放頻段還有遭受惡意干擾的危險(xiǎn)。實(shí)測(cè)中發(fā)現(xiàn)近距離工作的2.4GHz頻段無線設(shè)備會(huì)明顯提高CBTC系統(tǒng)丟包率。2012年11月，深圳地鐵發(fā)生的多起列車緊急制動(dòng)事件，就是緣于乘客攜帶的MiFi設(shè)備(一種3G信號(hào)轉(zhuǎn)Hz頻段，利用漏纜傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，使單基站能夠

2、完全覆蓋相鄰兩區(qū)間，在相應(yīng)區(qū)間軌旁無其他有源設(shè)備。這大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)可靠性，且便于維護(hù)。為證明低頻漏纜傳輸?shù)目捎眯约翱煽啃?，首先，在上海大學(xué)的無線通信實(shí)驗(yàn)室對(duì)CBTC車地?zé)o線通信系統(tǒng)的吞吐率、時(shí)延丟包、故障切換及CBTCX絡(luò)性能進(jìn)行測(cè)試;然后，在張江實(shí)訓(xùn)線上接入CBTC車地?zé)o線通信系統(tǒng)，并進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試?！　?CBTC無線通信系統(tǒng)　　試驗(yàn)的車地?zé)o線通信系統(tǒng)采用北京信威通信技術(shù)股份有限公司自主研發(fā)的第三代無線通信技術(shù)Mculti-carrierHz?！　Hz頻段，其低頻的特點(diǎn)有利于信號(hào)的傳輸，但也將其帶寬限制在3MHz。雙X冗余覆蓋時(shí)，每X各分配1.5MHz帶寬，基站兩

3、側(cè)區(qū)間各分配一組0.75MHz的資源。此時(shí)，單向理論吞吐率為750kbit/s?？紤]到公共信道、預(yù)留資源開銷等影響因素，實(shí)際吞吐率約在720kbit/s。測(cè)試方法為開啟單基站單側(cè)區(qū)間的一組資源對(duì)單終端發(fā)送UDP(用戶數(shù)據(jù)協(xié)議)數(shù)據(jù)流，觀測(cè)單向吞吐率?！　?.2時(shí)延測(cè)試　　實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，基站遠(yuǎn)端1km處的信號(hào)強(qiáng)度約-70dBm。隨著車載終端與AP的距離增加，信噪比降低，只能采用較低階的調(diào)制方式，從而增加數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。由于在地鐵的實(shí)際運(yùn)行情況中，車載終端距基站1km已屬極限情況，故應(yīng)測(cè)試此時(shí)的時(shí)延能否滿足系統(tǒng)的傳輸要求。由測(cè)試用信道模擬器模擬車載終端距基站1km時(shí)環(huán)境，并由軌旁計(jì)算機(jī)與車載

4、終端發(fā)送不同大小的數(shù)據(jù)包。車地?zé)o線通信系統(tǒng)的單向傳輸時(shí)延在50ms以內(nèi)，大字節(jié)的數(shù)據(jù)包時(shí)延略有增大，能夠滿足CBTC系統(tǒng)需求?！　?.3切換丟包試驗(yàn)　　基于McHz頻段傳輸衰減為13dB/km，鏈路預(yù)算后得出的車載終端接收電平約在-50～-70dBm。測(cè)試方法是用路測(cè)軟件沿線采集接收功率。試驗(yàn)結(jié)果顯示，區(qū)間內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度大多高于-70dBm，所有采集點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度均高于-75dBm，這證實(shí)了使用漏纜傳輸技術(shù)的無線通信系統(tǒng)能夠獨(dú)立地覆蓋到車站及其相鄰的兩區(qū)間范圍。　　一個(gè)重要的實(shí)測(cè)項(xiàng)目是將車地?zé)o線通信系統(tǒng)接入CBTC信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試，將信號(hào)系統(tǒng)接入紅X，并用藍(lán)X測(cè)試傳輸性能?；诼├|傳

5、輸技術(shù)的車地?zé)o線通信系統(tǒng)接入CBTC信號(hào)系統(tǒng)后，列車可正常行駛。列車在甲、丙兩站中間位置發(fā)生切換。在切換時(shí)刻傳輸時(shí)延增大，但基本沒有丟包出現(xiàn)，也未對(duì)列車正常行駛造成影響。在此過程中藍(lán)X車載終端使用ping命令測(cè)試與基站間通信的雙向時(shí)延，平均時(shí)延穩(wěn)定在50ms左右?！　∠到y(tǒng)故障弱化性能項(xiàng)目測(cè)試中，如當(dāng)前所連基站發(fā)生故障，則車載終端能夠快速切換至另一基站，其通信中斷時(shí)間在1s內(nèi)。在基站控制器SAC發(fā)生故障時(shí)，終端能夠再注冊(cè)，不影響正常傳輸和切換。如時(shí)間同步系統(tǒng)發(fā)生故障，則短時(shí)間內(nèi)可正常通信，20min后基站停止工作?！　≡趶埥瓕?shí)訓(xùn)線試驗(yàn)中，評(píng)估基于漏纜傳輸技術(shù)的CBTC系統(tǒng)性能，重要的

6、是觀測(cè)試驗(yàn)時(shí)的列車運(yùn)行情況。車地?zé)o線通信系統(tǒng)接入CBTC試驗(yàn)后，列車往返甲、丙站共計(jì)50次，沒有出現(xiàn)因數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)故障而致的停車現(xiàn)象。這說明該系統(tǒng)基本滿足運(yùn)行要求?！　?結(jié)語　　試驗(yàn)表明，基于漏纜傳輸?shù)腃BTC無線通信系統(tǒng)具有實(shí)用性和高可靠性，與傳統(tǒng)的WLAN系統(tǒng)相比，解決了民用設(shè)備干擾問題，且組X模式更簡化。在城市軌道交通車地?zé)o線通信系統(tǒng)中，這種專頻、專X的CBTC系統(tǒng)將是一種發(fā)展趨勢(shì)。