摘要：为了更好提高地铁运输通信效果，提出基于LTE技术的地铁运输通信系统中的应用方法。本文分析了地铁运输通信系从GSM到LTE的演变过程，考虑市场需求的变化、技术的更新，以及总体演变的策略和步骤对LTE新型移动通信系统结构进行优化和完善，采集地铁运输通信故障诊断数据进行分析研究，有针对性地提出LTE技术在地铁运输通信应用的建议。

　　关键词：LTE技术;地铁运输;运输通信

　　0.引言

　　随着LTE网络在地铁中的广泛应用，对无线传输网的可靠性提出了更高的要求[1]。通过利用LTE技术改善无线传输网的设备结构，可有效解决地铁运输通信系统通信网络质量下降、影响铁运输通信数据传输速率等问题，LTE技术在实际应用过程中具有数据传输速度快，实时性好，可以灵活改变载波带宽的通信的优势[2]。基于当前社会发展要求，论述了LTE技术在地铁行业中的具体应用，探讨LTE技术在地铁下一代通信中的应用效果，并对LTE技术在地铁通信中的应用方法进行了优化研究。

　　1.LTE新型移动通信方法

　　将LTE系统应用于地铁通信系统中，可以在网络结构、带宽需求和业务扩展能力等方面满足我国地铁发展的需要。在地铁运输通信系统中，从GSM到LTE的演变是一个必然的过程。但从GSM到LTE的转变需要两个系统共存的阶段，为了更好地提高地铁运输通信效果，对TE新型移动通信方法进行优化研究。从而保证TE新型移动通信方法在较短的时间内完成非列车融信信息的传输控制，并逐步实现各种地铁运输通信业务有效发展[3]。与GSM系统相比，LTR系统主要由交换机、基站和终端三部分组成。基于LTE的地铁运输通信系统不需要基站控制器，可以分别存储语音数据，实时安全数据和非实时数据。地铁运输通信系统中LTE移动通信主要依赖于LTE网络、配套通信设备、电力设备、机房等部分组成。为保障通信效果，采用双冗余网、共站的技术方案进行通信系统的优化，以覆盖4G专网，为地铁运输通信提供无线重联、可控尾端、语音呼叫、视频监控等可靠的通信平台[4]。LTE地铁运输通信系统中采用综合接入设备，为沿线车站提供专用通信服务，通信数据通过数字网络与相应的骨干网络相连，提高数据传输效率。同时，用一次接入设备取代原来的多址接入设备，简化了专用通信系统操作步骤，提高了通信系统利用率，满足了各站点的通信需求LTE地铁运输通信系统分为LTE主网和LTE地网通信分站两部分[5]。利用LTE技术实现重载组合列车无线重联通信，为机车无线重联同步运行、后座控制、话务调度、视频监控等综合业务提供可靠的传输平台，连接数字调度网络。

　　由于基于LTE的地铁运输通信系统是完全结构分组域结构复杂，需要依靠各种网络及QoS通信管理策略来保证通信数据安全和语音等实时数据的可靠传输。与GSM相比，LTE技术属于高频通信技术，而GSM属于低频通信技术[6]。根据地铁运输通信标准的特点，采用不同的频带和不同的网络形式，利用网络终端设备如果通信效果，实现全线互通。

　　现有的地铁运输通信系统采用大功率变送器的覆盖方式，在山区、高路堑、隧道等特殊区域的盲区易出现通信不佳的问题，严重者甚至影响地铁的正常运行。利用LTE技术可以更好地实现地铁运输通信网络的大覆盖、保障通信过程中的高延迟和高质量语音特性，提高地铁无线通信的可靠性，保证列车的通信效果和安全运行。LTE技术可通过车载数据传送装置，实现铁运的同步通信控制，保证了冗余和无线通信的可靠性。基于此，进一步对LTE新型移动通信设备结构体系进行优化，具体结构如下图所示：

　　图1 LTE新型移动通信设备结构体系

　　为进一步完善数字化调度通讯效果，需要丢双中心数字环网代替控制模块进行优化。以MDS3400主系统和LTE网络现有测试平台为基础，升级扩展主系统容量，开通各站点系统的数字环网。通过对MDS3400主系统的接入，提高图像信息调度的安全可靠性。LTE数字化环网形成后，需要增加16个备用调度台，实现12路同步录波调度台。通讯过程中采用下行E1通道，并由LTE数字调度通讯系统实时监控2米端口通讯状态。当数字环下行E1信道中某一点被检测到断开时，立即切换到上行E1信道进行通信，以保证数字环断开时不影响正常通信，切换时间为毫秒。一个2兆位数字环用27个中继槽作为通信槽。进一步通过p-gw网关和城域网LTE网络连接两个冗余的POC服务器，成为无线通信业务的数据通道。为保障LTE技术在地铁运输通信安全，在构建SIP通信协议的基础上，定义PoC地铁运输通信业务，利用LTE无线数据网的分组交换功能实现通信信息传输。通过网络访问并使用p-gw建立专用承载信道的LTE网络终端开始向PoC服务器进行发送，并将终端的联系信息提供给PoC服务器，并验证用户的身份。利用终端机发出SIP邀请指令，启动通信传输。并将通信邀请发送到PoC服务器，然后定向到接收方以接收或拒绝响应。在成功建立SIP通信会话之后，通过PoC服务器将会话参与者的通信信息交换为数据包，从而进行运输通信。

　　2.LTE技术在地铁运输通信安全诊断

　　现有移动通信系统所提供的数据传输速率的差异主要体现在通信中心和边缘两个方面，基于此对LTE技术在地铁运输通信安全诊断方法进行优化。通过LTE正交频分多址技术，实现有效的区域划分。由于用户离业务基站较远，信噪较小，整个区域的地铁运输通信信息吞吐量非常高，边缘用户的服务质量非常差，且吞吐量非常低[7]。因此在进行诊断时需要进行数据排查，在LTE域进行通信数据的干扰抑处理。由于LTE技术下的地铁运输通讯系统具有自修复功能，可有效提高通信可靠性。若地铁运输通信诊断连接请求发送失败，LTE模块的通信端口呈现失效或部分失效状态，通信单元将LTE模块重启并复位，从而实现故障诊断，并保障通信效果。在LTE技术在地铁运输通信安全诊断过程中，需要进一步对IP地址信息和编组信息进行存储。在LTE通讯设备恢复正常后，获取列车信息，登陆网络，建立联络，查询通信IP地址。如果通信过程中存在争议，则将原始通信数据定义为I=(x0‖r0)数据传输异常数值为，对在地铁运输通信安全性进行诊断，具体算法为：

　　IDn=(Pa-x)/[h(m‖IRred)×h(x0 r0)]-[y+x0×h(w)]/h(x0‖r0)(1)

　　基于上述算法实现通信诊断后，进一步将通信协议分为注册协议、初始认证协议和再认证协议。构建通信数据传输公钥和私钥，并进行传输和存储，保障通信效果及信息安全。

　　3.LTE技术在地铁运输通信应用意义及建议

　　LTE网络的高速性和大容量，是车载数据传输重要保障。利用LTE网络设计的数字调度终端，具有数据处理功能，能向CIR发送信息调度指令，为图像分析提供依据。随着时代的发展，在地铁上享受无线服务已经成为了乘客的需求[8]。传统的GSM技术在运营中已不再能完全满足旅客的需求，旅客不仅可以上网聊天，听音乐，在线看电影，还可以通过LTE技术查询车票信息，甚至可以实现购票服务，为旅客提供了便捷。总而言之LTE技术弥补了GSM技术的不足，在列车运行的各个环节上发挥了重要作用。

　　LTE技术可以有效地应用于地铁运输通信业务中，使用LTE技术，地铁部门可以加强本地语音和数据的传输，同时方便地铁工作人员对列车运行状态进行实时监测，减少列车运行中频繁发生通信终端问题，确保列车安全运行。通过运用LTE通信技术，实现对列车运行状态的[9]监测和通信传输，从而提高对列车运行状态的监测水平，促进列车安全运行，LTE技术在目前的地铁运输中起到更大的作用，为列车的实际通信和运行带来许多效益。

　　LTE技术既不仅可以对列车进行视频监控通信，还可以对列车运行状态进行传输，对列车运行过程进行跟踪，对进站信号进行报警。相对于GSM通信技术，LTE技术增加了eNodeB，并在enodebz中进行协商和管理。此外，LTE中的许多服务都是基于PS域和IP网络结构的，能有效地减少网络结点和接口，降低路径选择的复杂性。由此说明LTE通信技术可以充分保证列车运行的安全性，为旅客出行提供保障。

　　传统的GSM通信技术因为应用环境的限制，一旦发生通信故障就难以及时解决，为此，结合LTE技术对地铁运输通信信息进行记录，优化各接口的状态，编组状态，组成员信息，组成员IP地址，收发端数据状态等，记录与其他设备接口的所有原始数据。为及时掌握无线重联设备的工作状态。基于此可利用LTE通信设备实时监测无线重联系统的工作状态，并将监测结果反馈给地面监控服务器，以提高地铁运输通信效率。基于此论述了LTE通信技术在地铁行业中的具体应用，以帮助地铁行业更好地理解LTE通信技术，从而有效促进我国地铁运输通信的全面发展。

　　4.结束语

　　为了保障地铁运输通信质量，构建安全高效的信息通信平台，结合LTE技术进行地铁运输通信系统的优化，以有效提高地铁运输通信系统的运行效果，基于地铁运输信息化的需要，研究LTE的技术特点，并对其在铁路运营中的具体应用进行了分析。研究结果表明，与传统GSM技术相比，LTE技术具有明显的使用优势，可以有效地应用于铁路运输行业，能够充分满足用户需求，更好地促进地铁运输通信行业的有效发展。C

　　(作者单位：南昌大学科学技术学院)

　　项目课题：江西省教育厅科学技术研究项目;项目名称：基于LTE技术在地铁交通中的抗干扰技术研究(项目编号：181462)

　　参考文献

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