摘要：在科学技术飞速发展的今天，无线通信技术逐渐广泛应用于人们的生产生活中，并且已经成为现代人生产、生活不可或缺的组成部分。在城市轨道交通领域，无线通信系统现阶段也已得到广泛应用，但受诸多因素的影响，其应用和发展仍受到一定程度的制约。为此，本文着眼于现有的城市轨道交通无线通信技术，结合最新的发展趋势，对不同无线通信系统在城市轨道交通中的应用展开分析，同时展望未来城市轨道交通无线通信系统的发展方向。
关键词：无线通信系统；城市轨道交通；智慧交通
1 引言
当前，在我国交通领域建设中，城市轨道交通网的有效构建是十分重要的一个环节，为了确保城轨系统运营的安全性和可靠性，加强通信系统的建设显得尤为重要，无线通信技术的选取和应用成为了业内关注的焦点。构建一套科学有效、安全可靠的无线通信网络对于整个城市轨道交通系统的运维管理十分必要，对于城市轨道交通在大数据、信息化的背景下，适应不断更新的市场需求也有着重要的现实意义。
2 无线通信现状
为保证轨道交通列车安全、可靠、高效和高密度运行，目前在轨道交通的通信与信号系统中有多套专用的无线系统同时为运营、维护工作提供支持。一套是基于TETRA的窄带无线集群系统，为运营单位提供行车、维修和防灾无线调度通信。一套是基于WLAN的CBTC车地无线通信，为列车提供自动防护相关控制信息。一套是基于WLAN的车载乘客信息系统，为乘客提供列车运行信息和出行服务指南等。这3套无线系统为轨道交通的快速发展起到了重大历史作用，已成功地使用了很多年，但是也逐渐暴露了一些问题和不足：（1）WLAN技术由于没有良好的QOS保障机制，无法保证各种业务的优先级调度，综合业务承载能力差。建设3套独立的无线通信系统，增加了项目投资造价，同时也增加了后续设备维护的工作量以及轨旁设备复杂度，降低了设备的可靠性和可用性。（2）TETRA无线集群系统，只能提供语音和短数据等窄带业务，不能提供多媒体和宽带业务。（3）目前无线网络工作在开放频段，随着宽带无线网络的普及，个人用户广泛使用该频段，干扰源日益增多，无线干扰问题严重影响了轨道交通的安全运营。（4）WLAN技术移动性能差，WLAN并非针对高速移动开发的技术，当列车移动速度达到120km/h以上时，面临高速移动下误码率急剧增加的问题。（5）WLAN的发射功率低，覆盖范围小，一个AP的覆盖范围大概为200m，列车在高速移动时，车载无线设备会频繁发生漫游切换，频率的切换易造成无线通信数据延时、丢失和中断。
3 无线通信系统在城市轨道交通中的应用
3.1 无线保真技术在城市轨道交通中的应用
对于城市轨道交通系统的有序运行，无线保真技术的应用可以说是比较关键的一点，这种无线保真技术的应用主要就是为了促使其能够在实际运行过程中具备理想的稳定性和安全性，尤其是对于城市轨道交通系统运行中涉及的信息安全漏洞和隐患，必须要采取恰当的密码保护等方式进行处理，综合提升其整体运行水平。结合这种无线保真技术手段的操作运用，其需要确保在Wi-Fi范围内可以连接设备。结合当前我国城市轨道交通系统的运行，其存在的干扰因素和问题相对而言还是比较突出的，这些问题的存在来源也是多方面的，进而也就极有可能会干扰到城市轨道交通系统信息传输可靠性价值，需要在实际操作过程中进行严格把关，促使该类无线保真技术能够发挥出最强作用价值。
3.2 无线短程网（Sensor Networks）
现场设备层无线通信迅速进入工控领域，其中一个突破口是现场总线和无线通信技术的结合。无线短程网在城市轨道交通中的应用较为广泛，以Zigbee网络为例，其具有功耗低、传输稳定新高、传输容量大、兼容性强、安全性高的特点，而且成本更低，在Zigbee的应用中，利用这种无线短程网技术能够将城市轨道交通的程度大大提升。
3.3 无线局域网（Wireless LAN）
在城市轨道交通领域，有成千上万的感应器、检测器、计算机、PLC、读卡器等设备，需要互相连接形成一个控制网络，通常这些设备提供的通信接口是RS-232或RS-485。而这一技术相对于传统的技术有着极大的优势，包括其较高的兼容性，对于RS-232的支持，让其数据处理能力大大提升。其次，从施工设备角度上，无线局域网省略了布线工作，不仅优化了工作环境也提高了通信运行效率。最后，WL具有较高的覆盖性，覆盖范围广。正是这些优势，让WL在城市轨道交通中起到了极大的推动作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.4 数字集群在城市轨道交通中的应用
在城市轨道交通中，为了促使其相应信息传输较为可靠有序，往往还需要重点围绕着相应数字集群技术进行有效探索，确保其相应城市轨道交通体系能够运行更为流畅高效。结合这种数字集群技术手段的落实应用而言，其作为一种标准的开放性系统，能够在信息通信方面表现出较为理想的作用价值优势，对于城市轨道系统的协调和管理能够形成较强的价值效果，如此也就能够较好适合于当前越来越繁杂的城市轨道交通体系，促使其整体运行能够较为流畅高效。这种数字集群技术的运用还能够对于以往比较容易出现的碰撞或者是摩擦问题形成较强规避优化效果，保障整体运行环境的可靠性。
3.5 LTE-M在城市轨道交通中的应用
（1）统筹规划：LTE-M规范的制定为无线网络的互联互通铺平了道路，但LTE网络同时也是数据通信系统或其他数据承载网络的一部分，在系统设计时，需要将LTE与各业务网络、IP承载网络等合理规划设计，使它们相互之间协同工作。（2）信息安全：信息安全的重要性越来越受到重视，在关注各线路LTE网络互联互通的同时，仍需满足各条线路数据通信系统的信息安全要求。（3）干扰防护：虽然LTE-M采用1.8GHz专用频点，但仍需进行干扰防护。在开放区域，需要防止DCS1800系统的干扰，可采用的防护策略包括安装滤波器、保留一定的频带隔离等。在站台和开放区域，需要防止其他线路LTE-M车地无线通信系统的干扰，特别是针对一些互联互通的多线跨线或越行运营的站台，需要增加屏蔽措施，必要时还需要进行线路间的频率协调。（4）车辆段/停车场传输介质选择：对于车辆段/停车场区域，可以选择定向天线作为传输介质，以满足非线型区域的覆盖要求，但列车需要增加顶部天线与之配合。（5）同步网络建设：由于LTE技术对于时钟同步要求非常高，因此需要进行专门的时钟同步系统设计。如果采用GPS（全球定位系统）/北斗同步，需要关注城市轨道交通站点的周边环境，如果根据IEEE1588标准进行时间同步，需要关注满足IEEE1588标准的交换机的选型及多跳对时钟精度的影响。（6）对其他无线系统的影响：由于LTE-M网络的基站设备功率较大，有可能对其他无线系统产生带外干扰（例如城市轨道交通中的其他WLAN系统等），当多个无线系统空间共享时，其他无线系统也需要考虑一定的干扰防护。
4 通信技术在城市轨道交通中的发展方向
4.1 通信技术的标准化
当前，由于没有统一的生产标准，使得目前的通信技术设备有较大的差异，也使其在工业应用中暴露出了兼容性问题。因此，在今后的城市轨道交通发展中，需要制定统一的标准，以实现标准化生产，实现全面兼容。
4.2 通信系统的协调兼容
在通信技术的应用发展中，必然会让其在现有技术的基础上更加高效、更加稳定、更加安全，更加兼容，并且其覆盖范围也要不断地扩展。与 Wimax（微波存取全球互通 Worldwide Interoperability for Microwave Access）融合，支持高速、移动接入；其次，现场总线的无线传输的可行性正在评估，无线通信技术将会和现场总线技术更加紧密结合。
4.3 通信技术的应用范围扩张
随着城市轨道交通建设的逐步推进、通信技术的不断发展，无线通信技术的应用场景也将会更加多样，与有线通信技术之间在业务承载上会更加细分，但在技术实现上则会有更多碰撞、融合的可能，这也是通信专业作为城市轨道交通愈发重要的一个组成部分，未来发展的必经之路。
5 结束语
无线通信技术应用和发展的过程，也是城市轨道交通技术和服务水平不断革新和完善的过程。无线通信对于完善城市轨道交通系统，刺激行业改革，提高行业发展效率都有着极大的现实意义。通信技术作为城市轨道交通中的重要一环，还存在广阔的发展空间，期待未来能出现更先进的无线通信技术，也希望让更多的无线通信技术应用到城市轨道交通领域，让城市轨道交通得到更好的发展。
参考文献：
[1] 彭显辰.基于LTE技术的车地无线通信传输方案在城市轨道交通中的应用[J].电子测试，2017（22）：75-76+74.
[2] 鲁奇. 上海轨道交通CBTC无线通信系统抗干扰测试项目进度计划与控制研究[D].南京邮电大学，2017.
[3] 任珏.TETRA数字集群系统在城市轨道交通无线通信系统的运用[J].中国战略新兴产业，2017（28）：98.
[4] 桂志鹏.软交换技术在城市轨道交通通信系统中的应用探讨[J].通讯世界，2017（10）：27-28.
[5] 范致聿. 城市轨道交通CBTC系统数据通信子系统的研究与设计[D].兰州交通大学，2017.
论文作者:林云柯
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/28
标签：轨道交通论文; 城市论文; 通信技术论文; 系统论文; 技术论文; 通信系统论文; 干扰论文; 《基层建设》2018年第8期论文;