城市交通无线通信技术研究与应用

现代城市地铁无线通信系统的应用研究

摘要：近年来，地铁通信工程在范围涵盖面、功能需求上取得了扩大和增加，涵盖了公共安全、地铁营运、社会公共事业等多行业多类别，对运营管理和旅客服务、生命财产安全等多个方面的工作取得了长远发展和进步。本文针对现代城市地铁无线通信系统的应用进行研究，以供同行参考。

关键词：现代城市；地铁通信；wlan；pis

中图分类号：f291.1 文献标识码：a 文章编号：

前言

随着我国经济的飞速发展，城市地铁交通的建设已经十分普及。现代城市地铁交通系统运营管理部门投入了大量的精力来提高对乘客的服务质量。pis即乘客信息系统作为地铁通信的重要组成部分，依托现代科技在指定的时间向乘客显示信息。目前，无线局域网（wlan）通信技术已经发展得比较成熟，在pis系统中的应用逐渐得到了实践，这充分提高了地铁交通的通信水平。

一、乘客信息系统构成

(1)p is由控制中心子系统、车站及车载子系统和网络子系统(含有线网络子系统和车地无线子系统)组成。

(2)控制中心子系统包括中心服务器、咨询应用服务器、高清视频服务器、标清视频服务器、直播编码器、音视频切换器、播放控制器、显示屏、各种工作站及播控软件等。其一般构成如图1。

图1控制中心系统组成

(3)车站及车载子系统分为控制部分和显示部分，控制部分包括服务器、播出控制器和操作员工作站；显示部分包括视频分配器、lcd显示屏、led显示屏等。由于设在出入口的led显示屏和设在站厅及上、下行站台的lcd显示屏显示不同的内容，相应的播放控制器分别采用led控制器和lcd控制器，其中led控制器通常是嵌入在led显示屏，lcd播放控制器则设置在车站通信设备机房。车站及车载系统组成如图2。

图2车站系统组成

(4)网络子系统包括路由器、防火墙、入侵检测系统、交收设备、设于控制中心的无线局域网网络管理设备组成，轨道沿线各ap点通过光纤收发器接入至车站局域网交换机。

现代通信交通信息网络与通信技术

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P1

3S=GIS,GPS,RS

P12 模拟数据，数字数据的模拟信号，数数字信号的对应表示

模拟数据声音（音波）↔电话↔模拟信号

数字数据二进制脉冲↔调制解调器↔模拟信号（载波频率）

模拟数据的模拟信号↔编码译码器→数字信号

数字数据↔数字信号

P14 信道容量

奈奎斯特公式 C=2H㏒2L

无热噪声的信道

H——低通信道的带宽

L——某给定时刻数字信号可能取的离散值的个数

C——该信道最大的数据速率

香农公式 C=H㏒2(1﹢S/N)(bps）

受随机噪声（服从高斯分布）干扰的信道

S——信号功率

N——噪声功率

S/N——信噪比

P27 集群

集群是指向正在申请服务的用户自动分配信道，调度无线信道的集群基本技术方法有以下几种：信息集群，传输集群，准传输集群。

P34 帧中继

特点是它简化了X.25的差错处理和控制，减少了网络节点的处理时间，提高了传输效率，这就是帧中继技术。

P37 异步传输模式ATM

ATM的技术特点

⑴信元长度固定（53个字节）

⑵可用虚通道VP与虚电路VC两种交换方式

⑶带宽动态分配

⑷能综合多种业务

P39 ATM面临的主要问题

⑴国际统一标准尚未建立，除了物理层外，多媒体，信令，业务流量管理，服务质量，公用网、专用网互联以及SVC的标准化还未到位；

⑵缺乏与现有网络的接口，传输媒体也十分有限，ATM是双工155Mb/s的连接，传输媒体还仅限于光纤；在ADSL,HDSL等对绞线上传ATM以及与现有数据通信网相连尚无标准； ⑶ATM的技术十分复杂，传输的建立需要大量的信令与控制协议支持，目前，ATM本身还有一些技术问题没有解决，如话务量管理，拥塞控制，统计复用带来的信元瞬时丢失等；

⑷价格昂贵；

P42 分组交换网的技术特点

特点 方式或原因

高效 在分组传输过程中动态分配传输信道

灵活 每个节点均有智能，可进行路径选择和对数据进行必要的处理

中国新技术新产品2023 NO.1（下）

- 36 -信 息 技 术

0 引言

城市轨道交通有效地解决了城市交通拥堵问题，扩

大了人类在集约空间下的活动、商业、娱乐范围，大大地

提高了城市土地的价值，减少环境污染[1]。城市轨道交通

的发展不仅需要提高服务效率，而且还需要更人性化的

服务，培育“以人为本”的理念。乘客信息系统PIS是面

向乘客的综合性服务平台，能够很好地辅助于服务乘客，

使轨道交通的运营模式以车辆为中心向以乘客为中心转

变，不仅能大大提升地铁形象、乘客满意度，而且也可以

为应急安防提供安全高效的保障，提升地铁的商业价值[2]。PIS系统车地无线通信系统从数字移动电视技术、无

线局域网技术（WLAN）逐步发展了LTE技术，并成为

智能化、信息化的地铁运营新趋势。该研究基于LTE技

术的城市轨道交通PIS车地无线通信技术具有十分重要

的意义。

1 长期演进无线通信技术（LTE技术）分析

长演进LTE无线通信技术（Long Term Evolution Wireless

Communication Technology ）是在传统的3G网络构架基础

上，取消了RNC节点，基于OFDM技术发展出的空口接口

技术，重新构建无线接入框架，能够有效保证无线通信系

统较高的演进性能和低延时性，并可以与MIMO和OFDM

技术相互融合，展现较高的传输效率和频谱效率，20 MHz

带宽下，上行峰值速率可以达到50 Mbit/s，下行峰值速率

可以达到100 Mbit/s，增加无线通信系统的覆盖规模和容

量，最大覆盖半径可以达到100 km，可满足轨道交通应用

场景对通信网络的需求，当轨道列车以0~120 km/h移动

时，平均吞吐量可以达到60 Mbit/s，因此在城市轨道交通

的无线通信领域中得到了广泛应用[3-5]。

LTE无线通信系统的OFDM技术属于多载波调制技

术，其调制过程为输入比特流，经过信道编码、交织、调

制，进入OFDM发射器，信号经过串-并转换和IFFT转换，

通信技术在城市轨道交通中的应用

摘 要：城市轨道交通具有超大的载客量，而且运行速度也远远超过一些地面交通工具，因此成为城市居民出行的首选同时为城市交通效率的提升做出了突出贡献。对于城市轨道交通来说，通信系统可以说是整个城市轨道交通系统的中枢神经，发挥着保证机车正常稳定运行等多种作用，随着5G无线通信技术的诞生，城市轨道交通通信技术革新的重要时刻随之来临，基于此，本文将重点分析通信技术在城市轨道交通中的具体应用，希望能为城市轨道交通的整体良性发展提供一些助力。

关键词：通信技术；城市轨道交通工程；技术应用

1 5G通信技术在轨道交通中的应用价值

5G在当前的通信领域中发展非常迅速，能够通过高速网络实现数据传输，并在传输的过程中使得信息处理效率得到了极大的提升，5G技术采用了多种不同的技术进行整合，是在移动互联网高速发展的环境中为了适应市场发展所产生的技术类型。当前5G通信技术已经广泛涵盖了社会各个阶层和行业的商用和民用领域，及高效的传输速率以及较强的安全性已经渗透至生产生活的各个领域，5G技术的传输速度相比较4G技术有了大幅度的提高，我国在五G技术中的领先优势反映出了我国在通信技术方面的技术已经达到了世界领先的水平。

5G通信技术的发展更好地利用了频谱资源，拥有更大的系统容量，增强了用户的网络体验感，减少了能量消耗。通过有效科学地使用频谱资源，提升了在网络使用中的信息交换速度。通信层面实现数字化，通信数据的使用数量得到大幅提升，就要求数据交换必须具有稳定性，但4G通信技术无法满足网络层次标准，必须发展5G无线通信网络技术。用户对于数据传输和交换的速度要求也越来越高，5G的高效率、高安全性可以使人们更好地享受网络。我国对于能源消耗和生态环境保护的关注有限，5G通信网络技术的发展理念也在一定程度上减少了能源消耗。同时，5G通信技术可以构建万物互联的大规模物联网结构，让物体之间的连接不受空间限制。

2 轨道交通网络当前存在的问题