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Aplicación de la tecnología LTE en el sistema de comunicación inalámbrica tierra-automóvil para el tránsito ferroviario urbano

Número Navegar:0     Autor:Editor del Sitio     publicar Tiempo: 2019-12-20      Origen:motorizado

1. Introducción

En los últimos años, con el rápido desarrollo de la economía social, la construcción del tránsito ferroviario urbano de China ha entrado en una etapa de rápido desarrollo, y su seguridad y comodidad han recibido una atención generalizada de la sociedad. Por un lado, los pasajeros ya no están satisfechos con una pequeña cantidad de servicios únicos de texto e información de voz. El tránsito ferroviario urbano necesita urgentemente mejorar el nivel de los servicios de información y atraer pasajeros del servicio. Por otro lado, los incidentes viciosos del tránsito ferroviario urbano en países extranjeros son frecuentes, y los trenes subterráneos necesitan agregar medidas de monitoreo suficientes para prevenirlos antes de que ocurran. El tránsito ferroviario urbano necesita comprender la situación en el lugar y necesita urgentemente la transmisión de información de video a bordo de alta velocidad. En resumen, con la mejora continua del nivel de servicio y el nivel de gestión del tránsito ferroviario urbano, el rendimiento del tránsito ferroviario urbano en los sistemas de comunicación inalámbricos vehículo-tierra, tales como: ancho de banda de transmisión de enlace ascendente y descendente, acceso móvil de alta velocidad, intensidad de campo controlabilidad, interferencia inalámbrica, etc. Presentar requisitos más altos.


2. Comparación de las principales tecnologías actuales

El sistema de comunicaciones inalámbricas terrestres de vehículos ferroviarios urbanos es una extensión de la red de transmisión. Proporciona comunicación entre el suelo y los trenes, y proporciona canales de transmisión inalámbrica entre vehículos, estaciones y centros de control para sistemas de videovigilancia y sistemas de información para pasajeros. El sistema de comunicación inalámbrica terrestre del automóvil debe tener una alta confiabilidad, admitir la transmisión en tiempo real de información de video e información multimedia a velocidades de tren de 80 km / ho más, y el sistema debe tener funciones para evitar que los piratas informáticos e información ilegal invadan garantizar la seguridad de la información transmitida.

Las tecnologías de transmisión inalámbrica disponibles actualmente son: TETRA, GSM, CDMA, 3G, TRainCom-MT, WLAN, WiMax, LTE, etc.

TETRA, GSM y CDMA son tecnologías inalámbricas muy maduras y tienen una amplia gama de ejemplos de aplicaciones. Sin embargo, estas tres tecnologías tienen deficiencias en los requisitos para la transmisión inalámbrica de datos entre automóviles y tierra: la velocidad de enlace descendente de TETRA es de aproximadamente decenas de Kb. / s, la velocidad de enlace ascendente es de unos pocos Kb / s; las velocidades de enlace ascendente y descendente de GSM y CDMA son aproximadamente las mismas, la velocidad de enlace descendente es de aproximadamente decenas de Kb / sy la velocidad de enlace ascendente es de aproximadamente una docena de Kb / s. Los tres no pueden cumplir con la velocidad de transmisión requerida por el sistema de comunicación inalámbrica de tierra del automóvil.

Hay varios estándares para 3G. 3G ha mejorado enormemente la velocidad de transmisión en comparación con los sistemas de comunicación inalámbrica de banda estrecha como TETRA, GSM y CDMA. La velocidad de enlace descendente puede alcanzar 2Mb / s en estado estático y cientos de Kb en estado de movimiento de baja velocidad. / s, la velocidad de enlace ascendente puede alcanzar decenas de Kb / s, pero aún no puede cumplir con la velocidad de transmisión requerida por el sistema de comunicación inalámbrica de tierra del automóvil.

La tecnología de banda ancha inalámbrica de tierra para automóviles TRainCom-MT es la tecnología patentada de la compañía alemana Telefunken. Está especialmente desarrollado para sistemas de tránsito ferroviario urbano y admite velocidades de transmisión bidireccional terrestre móvil de alta velocidad de hasta 16Mb / s. Sin embargo, como tecnología no estandarizada, el protocolo del sistema no está abierto, lo que conducirá al desarrollo secundario, la actualización y el mantenimiento del sistema en todos los aspectos que dependen de los poseedores de tecnología. Al mismo tiempo, los productos de esta tecnología solo los proporciona Deli Fenggen, que carece de selectividad en el mercado en términos de suministro de productos.

WLAN, como tecnología de red de acceso inalámbrico de banda ancha, tiene ventajas en redes y banda ancha. WLAN actualmente tiene múltiples estándares, tales como: 802.11a, 802.11b, 802.11g, etc. 802.11a funciona en la banda de frecuencia 5.8G y tiene menos interferencia. La velocidad de transmisión puede alcanzar 54Mb / s, pero la banda de frecuencia 5.8G es una banda de frecuencia abierta no libre y requiere aplicación. 802.11b funciona en la banda de frecuencia 2.4G, con una velocidad de transmisión de hasta 11Mb / s. 802.11g también funciona en la banda de frecuencia 2.4G. Debido al uso de la tecnología de modulación OFDM, su velocidad de transmisión de datos se incrementa a 54Mb / s. Sin embargo, el área de cobertura de las antenas WLAN es relativamente pequeña, y los AP en tierra generalmente están dispuestos a intervalos de 200 metros en túneles rectos. Las transferencias del sistema son frecuentes.

WiMax (Interoperabilidad mundial para acceso por microondas), también llamada red inalámbrica de área metropolitana 802.16 o 802.16, se convirtió en uno de los nuevos estándares 3G en octubre de 2007. Actualmente, se mencionan principalmente dos estándares: estándares de acceso inalámbrico de banda ancha fija 802.16d, inalámbrico de banda ancha 802.16e estándares de acceso que admiten funciones móviles. WiMax adopta tecnologías avanzadas como OFDM / OFDMA, AAS y MIMO, que representan la dirección de desarrollo de futuras tecnologías de comunicación. Puede proporcionar la velocidad de transmisión más alta de 70 Mbps y distancias de transmisión de datos de hasta 50 km. Tiene un mecanismo completo de QoS, una amplia banda de frecuencia de aplicación y el volumen de datos puede asignar de manera flexible el ancho de banda (modo TDD), la utilización de alto espectro y servicios ricos y diversos. Sin embargo, WiMAX, como estándar internacional 3G, no se ha utilizado ampliamente en China. En la actualidad, LTE es muy respetado por el mercado. La mayoría de los fabricantes de equipos nacionales y extranjeros utilizan tecnología LTE, y WiMax se está descuidando cada vez más.

LTE (evolución a largo plazo, evolución a largo plazo) es la evolución de 3G, una transición entre las tecnologías 3G y 4G, y un estándar global de 3.9G. Mejora y mejora la tecnología de acceso aéreo 3G, utilizando OFDM y MIMO como los únicos estándares para la evolución de su red inalámbrica. En comparación con 3G, LTE tiene las ventajas técnicas de alta velocidad de transmisión de datos, transmisión de paquetes, retraso reducido, cobertura de área amplia y compatibilidad con versiones anteriores. Es considerada como la tecnología principal que ha evolucionado de 3G a 4G. Desde el punto de vista actual, los operadores principales soportan casi de manera uniforme el estándar LTE.


Tránsito urbano-ferroviario


3. Ventajas de la tecnología LTE

(1) Tomando los servicios de dominio de paquetes como el objetivo principal, el sistema se basa en la conmutación de paquetes en la arquitectura general.

(2) En el ancho de banda del espectro de 20MHz, puede proporcionar velocidades máximas de enlace descendente de 100Mbps y enlace ascendente de 50Mbps. En el escenario móvil de 0 a 120 km / h, la tasa de rendimiento promedio alcanza 60Mbps, la tasa de enlace ascendente es de 16Mbps y la tasa de enlace descendente es de 44Mbps.

(3) La tasa de utilización del espectro del enlace descendente puede alcanzar 5bps / Hz, y la tasa de utilización del espectro del enlace ascendente puede alcanzar los 2.5bps / Hz.

(4) Admite espectro emparejado o no emparejado, y puede configurar de manera flexible múltiples anchos de banda del sistema entre 1.4MHz-20MHz. TDD LTE puede ajustar el tráfico de enlace ascendente y enlace descendente.

(5) Arquitectura de red plana con pocos nodos de elementos de red, retraso del plan U <5 ms, retraso del plan C <100 ms.

(6) Aumente la velocidad de bits del límite de la celda para proporcionar una velocidad de borde de la celda de 1 bps / Hz. El radio de cobertura celular puede alcanzar los 100 km.

(7) El mecanismo estricto de QoS garantiza la calidad del servicio de los servicios en tiempo real (como VoIP).

(8) El mecanismo de compensación de desplazamiento de frecuencia se adopta para superar efectivamente el efecto Doppler y garantizar la calidad de los enlaces inalámbricos en escenarios móviles de alta velocidad.

(9) El desplazamiento de frecuencia de referencia cambia durante la transferencia, lo que mejora la tasa de éxito de la transferencia y garantiza un ancho de banda estable en escenarios de transferencia de alta velocidad.

(10) Múltiples RRU en una celda común, lo que reduce el retraso, el jitter y la pérdida de paquetes causados ​​por la transferencia, y asegura un ancho de banda estable en escenarios de transferencia de alta velocidad.

(11) No es necesario disponer antenas adicionales en el túnel, y es posible compartir cables con fugas para la comunicación comercial. Una sola RRU en el túnel cubre un cable con fugas de 1.2KM, que puede proporcionar una cobertura estable.


4. Conclusión

Basado en el análisis anterior y combinando las características de varias tecnologías de transmisión inalámbrica y las necesidades comerciales del tránsito ferroviario urbano, se recomienda LTE como la tecnología de transmisión inalámbrica de los vehículos de tránsito ferroviario urbano. LTE utiliza una banda de frecuencia dedicada y tiene una fuerte capacidad antiinterferente. Puede compartir cables con fugas de los sistemas de comunicación comercial, la construcción es menos difícil y puede transportar más servicios en el futuro, como el enlace de voz. Aunque la inversión inicial del sistema LTE es grande, el equipo de red central puede ser compartido por múltiples líneas. Con la construcción continua de líneas de tránsito ferroviario urbano, la inversión general en construcción del sistema será básicamente la misma que el uso de otras tecnologías de transmisión inalámbrica.


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