摘要：地铁作为当前人们生活、工作当中的重要交通工具之一，已经在我国很多城市得到了普及。而地铁只有不断的优化升级相应的软件，完善硬件设施，才能为乘客提供更好的出行体验。本文主要现简单介绍了LTE技术的工作原理和特点，接着分析了LTE技术在地铁通信系统中的应用。
关键词：LTE；地铁；通信；抗干扰
LTE是一种较先进的网络技术，已经在我国很多地铁的通信系统中得到了运用，并且LTE还在不断完善当中，因为尚有很多亟需突破的瓶颈。要让LTE终端产品早日成熟，并尽快为地铁通信服务，就需要深入研究LTE通信系统，不断提升其质量，优化升级关键技术。
1 LTE技术简介
LTE英文全称是Long Term Evolution，是3GPP通信网络模式下的无线通信技术不断演化升级的产物，其功能和作用处在3G技术与4G技术之间，是上述两种技术的重要过渡。LTE适当的改革了3G的空中接入术，使得3G空中接入更为成熟和可行，它通过使用OFDM和MIMO，逐渐发展成了无线网络的新标准。
将LTE技术运用在地铁通信系统中，不但能在短时间里成功上传车载CCTV视频，帮助列车员、公安部门以及调度员适时了解地铁的情况，还能确保实时高清的电视播放，让集群调度传输速度得到有效提升，还能增加视频的需求。
跟3G技术相比，LTE技术占有很大的优势，总结起来，主要有：
1.1 LTE技术具有有效的抗干扰性
LTE技术具有较强的抗干扰功能：(1)从相关的检测来看， LTE技术可实现实时追踪信道频域的变更，并在短时间里进行响应；(2)LTE技术因为功率控制机制较完善，可有效对抗干扰，最终有效控制整个网络；(3)LTE技术拥有比较完善的编码、重传、干扰抑制合并机制以及拥有毫秒级的调度机制。
1.2 LTE技术具有高移动性
LTE技术具有比WIFI更优越的性能，WIFI只能覆盖到较窄的范围，适合用在小范围固定场所，而地铁在工作时是一直处在移动当中，所以，LTE技术比WIFI更适合地铁，由于其实现了远距离的无缝切换和覆盖，能够完全满足地铁的快速移动的性能，确保地铁即使是在运转当中也可正常连接网络。
1.3 LTE的可靠性高
因为WIFI的数据传输不会存在优不优先的问题，一般都是使用用户竞争的QoS算法，这时出现一个同频干扰源，丢包率就有60%，当出现两个同频干扰源时，丢包率高达100%，这将无法满足地铁任一级别业务。而LTE采用的是9级QoS算法，按照优先级进行传输，优先传输高优先级，尽量传输低优先级的，这种多级QoS算法便保证了网络数据的有效传输。
2 LTE技术在地铁通信系统中的应用
2.1 LTE技术应用现状分析
TD-LTE技术是3GPP（第三代合作伙伴计划）组织制定的通用移动通信系统技术标准的长期演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，引入了正交频分复用（OFDM）和多输入多输出（MIMO）等关键技术，显著增加了频谱效率和传输速率。
在20M带宽组网的情况下，下行峰值速率为100Mbit/s，上行为50Mbit/s。而且，TD-LTE技术支持多种带宽分配，且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，其覆盖范围和容量也得到了大大的提升。并且，TD-LTE系统网络架构比较简单，也更为扁平化，使得网络节点和系统变得简单，减少网络延迟等情况的出现，真正做到了短时延、低成本和低复杂度。
2.2 网络架构设计
随着信息化技术的不断发展， LTE通信技术通过使用环网技术，采用全IP化网络架构，支持星形、树形、环形组网。LTE通信系统网络设计要点包括：
（1）系统兼容性方面
支持LTE单独组网、3G/LTE混合组网。
（2）无线通信基站方面
除了具备高吞吐量、高容量、低时延外，还具备接入交换能力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以LTE空口协议支持LTE手机终端和基于LTE数据卡终端的各种传感器、摄像头、分站接入；支持以太网接口接入3G基站、WIFI基站、广播设备、井下定位分站、监测监控分站、近端摄像头、各种传感器，同时支持多个RS485/RS232/CAN接口接入各种传感器。（3）无线覆盖方面
地铁空间大、空气干燥等条件相对较好的区域采用定向天线的方式；工作面粉尘浓度高、支护和移动设备多、无线信号传输相对困难的场合可采用漏泄电缆加中继器的方式。
（4）地面系统方面
支持以3G/LTE融合核心网为中心的业务控制、业务路由、数据安全控制，支持以多媒体控制服务器为中心的语音、多媒体信息、多媒体会议、多媒体调度、集群等业务，并具备可扩充性和对第三方应用的开放性。
（5）终端应用方面
支持一键呼叫、多媒体会议、集群呼叫、视频电话、即拍即传、实时视频上传、多媒体信息、位置导航等应用。
（6）多网融合以及综合信息化方面
支持以LTE站点为接入节点的多系统设备接入，同时地面系统支持不同系统数据的分拣、转发。
2.3 效益分析
基于LTE的车——地通信系统实现了轨道交通系统监控水平与服务质量的提高，为提供优质服务搭建了一个全新的平台，为乘客提供运营时刻表等服务信息，公共资讯，时事新闻，娱乐快讯等，LTE具有更高的用户数据速率，更好的系统容量，更好的覆盖，运营成本的降低，同时，基于LTE的车一地无限通信系统在基础建设，以广告为例的增值服务效益上做出了一定的贡献，降低成本的同时，提高了经济效益。
3地铁的LTE需求
3.1 车载CCTV安全需求
车载CCTV通过LTE提供车地高清视频传输业务，可实时监控车厢内的情况，为公安系统提供实时动态图像传输，以应对紧急突发事件。在紧急情况下，本着运营安全信息优先使用的原则，可提供动态辅助性提示。车载设备接收系统无线传输的信息，经处理后转发给车辆专业，以在列车客室内音、视频播放，使乘客通过正确的服务信息引导，安全、便捷地乘坐轨道交通。
3.2 车载PIS实时高清需求
车载PIS通过LTE提供车地高清视频传输业务，可无延时实时放送重大新闻、重大赛事转播、电视广播节目等，大大增强了PIS的媒体实时性和平台层次。
3.3 语音集群调度增加视频需求
TD-LTE视频集群系统是在语音调度基础上增加视频调度、远程监控、视频会议、视频联动和智能分析等功能于一体的综合音视频集群通信系统，增加了调度的及时性、准确性。
3.4 增值业务需求
LTE提供高清广告等公共媒体实时信息投放平台，可细分时间段进行广告投放，根据不同时间段高峰人流量等统计数据细化广告投放模式，实现运营盈利的科学化高效化管理。
总之，LTE技术能够有效地提升地铁无线通信系统的应用效率。在将LTE技术运用在地铁通信的过程中，能够根据具体情况优化无线通信系统，并通过一些科学的方法让LTE技术可以稳定而安全的运用在地铁通信当中，全面提升地铁通信系统的效率和质量。
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论文作者:郑富铧
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/2/26
标签：技术论文; 地铁论文; 通信系统论文; 系统论文; 实时论文; 集群论文; 视频论文; 《基层建设》2017年第33期论文;