摘要：现阶段，随着社会经济的快速发展，交通在我们日常出行中占据了重要的一部分，现在，大多数城市已经引进了地铁，逐渐健全的地铁网已经成为人们出行的主要方式，我国为更便捷的为乘客提供出行方式，引进了LTE技术，将之运用于地铁无线通信中，LTE具有快捷、高速，防干扰性强等特点，能更好地为乘客提供服务质量，LTE技术已在地铁中大规模使用。
关键词：LTE技术；地铁无线通信；应用
引言
在这个突飞猛进发展的新社会中，无线通信在我们的生活中占据了重要的位置，LTE更是新时代重要的通信标准，我们今天来谈一下LTE和地铁无线通信中的作用，以下文章，仅供参考。
1地铁无线通信的简述
随着地铁的客运量的增加，地铁的安全性以及服务便民性得到社会各界的关注。地铁无线通信系统正是地铁正常运行的基础，更是核心，地铁的管理，指挥以及便民服务都离不开地铁无线通信，地铁无线通信为乘客的安全出行提供了强有力的保障。地铁无线通信系统在地铁出现突发异常和安全事故时能提供便捷的事故指挥，及时的解决突发事故。地铁专用无线通信系统总的来说分为三个大部分，即专用、公安和民用系统。其中，专用系统是最基础也是地铁正常运行最主要的系统，它为地铁安全运行提供基础的保障，是地铁维修调度和指挥通信的重要手段。
2LTE技术在地铁无线通信中的应用优势
2.1LTE的抗干扰技术
在干扰检测层面，WIFI只能提供带宽级的信号强度进行检测和反馈，难免不够精确，而LTE通过OFDM直载波调度，运用导频设计均匀分配时频域，它以2ms快速调度响应及时、准确地跟踪信道时频域变化。同时，LTE通过及时反馈机制还可以同步反馈多个终端，大大增强干扰检测的及时性和准确性。在干扰避免层面，WIFI只能提供固定的、系统的带宽级信道选择，由于缺乏频点，所以它很难灵活、及时、准确地避免干扰。而LTE网络有明显的技术改进，它通过毫秒级的调度机制可以随时根据干扰情况准确地调度资源，在干扰被检测到之后，LTE根据终端的信道状况分配子带频率资源，LTE也可以通过AMC自动调整编制和编码策略。在干扰控制上，WIFI只能有限地约束无线接入点和用户终端的发射频率，干扰控制能力比较弱。而LTE却有完善系统的功率控制机制，采用多种干扰抑制算法来控制网络的整体干扰水平，比如小区协调干扰抑制和协同多点干扰控制等。
2.2LTE的高移动性
在移动性上，WIFI的覆盖范围小，且适合用于固定场所，在不断移动的列车上，WIFI在频繁地选择和关联新AP时会耗费大量时间，而LTE技术覆盖范围比较广泛，它采用无缝切换算法，大大缩短了延时，这种高移动性也满足了地铁在高速移动的时候仍然能连接网络。
2.3LTE的高可靠性
在可靠性上，WIFI的数据传输无优先级，它采用基于用户竞争的QoS算法，没有绝对的用户优先级，在这种情况下，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。
2.4LTE技术的安全机制
用户的所有操作是在安全密匙生产和相互认证的基础上实现的，LTE的密匙生产过程是通过对所有密匙进行计算得出加密密匙和完整性密匙，再由这两种密匙得出一个父密匙KASME，由父密匙产生各层所需的子密匙，这样便形成了防止上下级密匙泄露的密匙分层系统。LTE的密匙协商过程采用的是Milenage算法，目前为止，这种算法还未被攻破过，这种算法具有AKA鉴权过程中五元组鉴权机制，可以实现用户设备和网络方面的双向鉴权。它的优势在于，其具有128bit的密匙长度很难被破解，并且它的双向鉴权可以抵抗不良伪基站的攻击，它能够很好地满足CBTC的安全需求。
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3LTE技术的需求及其优势
3.1车载PIS系统
LTE技术可以为车载PIS系统提供快速清晰的视频上传功能，而且，能同时监控车厢内乘客的实时动态，及时的传送动态图像，处理突发事件以及为治安系统提供强有力的保障，还能及时迅速的接受到信号系统发出的信号，及时的播报站点实时动态，为人们的出行提供更好的便利。
3.2乘客信息系统
LTE技术可以提升视频信号传输质量，缩短延时，向乘客提供例如新闻播报、体育赛事或综艺节目类的娱乐信息，为乘客的碎片时间提供放松娱乐服务，同时在运营时间播放首末车服务时间、列车到站时间、管理公告等运营信息和政府公告，提高运营服务。
3.3附加业务需求
这方面的需求主要是指为企业、单位等提供一些广告投放的平台，通过视频传输平台进行播放。为了增加广告投放的效益和效果，地铁站可根据每日客流数据分析，对客流高峰期、平稳期以及稀少时段进行掌握，制定广告投放计划，实现运营成本的减低。
3.4网络安全系统
LTE网络可以安全的备份以及保存地铁运行数据，实际提供安全保障的原理是，应用双层网络和双层冗余，对核心网的介入提供保证。另外，还应当同时采用双频和双网对网络信号进行覆盖。这可以消除干扰，大大提高了网络的安全性能。
3.5干扰问题
对于任何通信系统来说，信号干扰是必不可免的问题，对于无线通信来说，其他通信系统发出的信号都有信号干扰的存在，对于LTE信号来说，干扰它的有无线网络信号，公用网络信号等等，而LTE针对这些信号的频率也干扰，可以大规模的进行干扰消除，从而更加提高地铁运行的安全系数。
3.6业务需求
LTE系统能够快速高清的传输视频等信息，在现在人们上班忙碌的生活中，对于生活中发生的一些事情就关注的比较少，在地铁等运输工具中采用LTE系统，增加实时播放设备平台，可以为各大广告进行宣传，或者对国家福利国家大事以及发展进行进一步的展示，便于人们的认知和需求，合理的播放平台为国家带来更高的经济效益，从而减低地铁及其他的运输工具的运营成本。
3.7增值业务需求
LTE可以按时间段和高峰人流量等数据进行相应的广告投放，这种广告投放模式和运营方式更加科学高效，也极大地提高了广告投放效率，并且降低了运营成本，提高了经济效益，可见LTE是一个比较完善的公共媒体实时信息投放平台。此外，LTE网络技术还可以实现集多种功能于一体的综合音视频集群通信系统，在语音调度的基础上，增加远程监控、视频会议、智能分析、视频调度等多种功能，很大程度上增加了调度的及时性和准确性。
结语
LTE技术在可靠性、抗干扰性和移动性等多个方面取得了重大进步，它能够进行实时监控，很大程度上保证了列车的安全；它采用无缝切换算法和QoS优先级算法，大大减小了延时和数据的丢包率，提高了数据的传输效率，保证了信号接收的及时性和通信质量；它具有高带宽和大覆盖面积，为数据的流畅传送提供了前提条件；它的安全机制是通过Milenage算法形成了密匙分层系统，大大提高了安全性能；车载PIS通过这一技术实现了无延时播放，满足了乘客对地铁影音服务的需求；它实现了分段的广告投放模式，提高效率的同时也提高了经济效益。LTE众多的优势想必会在地铁无限通信中大放异彩，虽然目前我国在地铁LTE技术上还处于初级阶段，但是未来LTE技术的应用一定有广大市场。
参考文献：
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[2]方建文.LTE技术在地铁无线通信中的应用[J].中国新通信，2015.
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[4]张成国，李文明.长期演进（LTE）技术在地铁无线通信中的应用[J].城市轨道交通研究，2015.
论文作者:周涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/19
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