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关于CBTC系统无线通信采用UHF低频段的可靠性分析 　　城市轨道交通基于通信的列车控制(CBTC)系统利用无线通信作为数据通信系统(DCS)车地双向信息通道，首先要考虑无线传输的可靠性。国外应用CBTC的有北美的ATCS、日本的CARAT和欧洲的ETCS。国内开展了许多对CBTC通信性能的研究，文献建立了铁路环境信道模型，分析高速铁路环境下无线传输误码率;文献对DCS的结构和可靠性进行具体分析，提出冗余性策略和故障-安全策略;文献综合了随机信道恶化、越区切换、无线接入设备故障等无线信道失效因素，提出了CBTC数据通信子系统非冗余结构和冗余结构的可靠性模型。深圳地铁出现CBTC受到WiFi(无线局域网)干扰事件后，CBTC采用专频技术已成为今后的研究方向。上海申通地铁集团有限公司在张江实训线开展了采用400MHz频段基于漏缆传输的新型CBTC试验，本文针对这种新型的通信模式进行研究，以测试采用UHF(UltraHighFrequency)低频段和基于漏缆传输的专频专网技术的可靠性和可用性。 　　1系统介绍 　　1.1400MHz系统关键技术 　　现有的DCS工作在2.4GHz，采用了双向自愈骨干网环网和正交频分复用(OFDM)无线扩频技术，轨旁AP(无线接入点)接入方式。2.4GHz属于UHF的高频段，采用基于802.11标准的WLAN(无线局域网)车地通信方式，无线覆盖范围大致在200m。 　　本文研究的DCS工作在400MHz，采用了包括码扩正交频分多址(CS-OFDMA)、智能天线、时分双工(TDD)、动态调制、动态信道分配等4G(第四代移动通信技术)主流技术。轨旁采用基带处理模块(BasebandUnit，BBU)加光纤射频拉远模块(RadioRemoteUnit，RRU)的基站模式，无线覆盖范围大致在1km。根据应用场景的不同，系统提供不同的组网覆盖方案，分为单网交织冗余组网覆盖和双网交织冗余组网覆盖。本次张江实训线测试，无线侧覆盖方案采用红蓝双网与之对应。基站的功率达到33dB，比WiFi的AP功率大很多。新技术采用漏缆无线覆盖，因此可将基站设置在车站机房，长度小于1.5km的区间内无须设置任何有源设备。采用漏泄电缆覆盖的好处还在于当某个RRU出现故障时，其相邻两个RRU足以支撑车载设备与轨旁设备的正常无线通信。 　　1.2传输方式比较 　　(1)2.4GHz天线模式:利用电磁波在空气中从发射天线到接收天线传输信号，无需线缆介质。根据城市轨道交通线状分布的特点，车载天线多采用全向天线，轨旁天线一般采用定向天线，以增加传输距离。天线覆盖的有效距离取决于发射功率、发射和接收天线的增益、工作频率以及接收机的接收灵敏度。以现在通用的工作在2.4GHz频段的CBTC无线通信系统为例，其有效的覆盖范围大约为200m。 　　(2)400MHz漏泄电缆模式:漏缆的系统损耗有耦合损耗和纵向的传输损耗两种，耦合损耗受电缆槽孔形式和外界环境对信号的干扰或反射影响，宽频范围内，辐射越强耦合损耗越低;传输损耗受传输距离影响，随着距离的增大而线性增大。两种损耗的均值随频率不同而不同。本次400MHz频段CBTC试验，无线传输的漏缆的主要系列为1-5/8，其最大覆盖范围一般为1000m。 　　2张江实训线测试 　　2.1测试环境 　　为了验证采用400MHz频段4G技术的CBTC无线通信方案的可行性，在上海张江实训线上对信号覆盖、故障弱化及切换、抗干扰等进行试验测试。实训线总长约1.6km，共设甲、乙、丙3个站台(乙站为虚拟站点，无站台，仅允许列车停靠)。实训线上装有400MH系统的红蓝网各2套基站，1、2通道信号通过4功分器耦合后接漏缆向东覆盖，3、4通道信号同理接漏缆向西覆盖，甲、丙两站用一条完整的漏缆进行信号覆盖。网络侧为红蓝网分别规划一个IP子网，均接到3层交换机上，然后再将交换机接入卡斯柯信号有限公司的CBTC系统。 　　2.2测试结果 　　2.2.1站内信号覆盖情况 　　测试时从站台内的最东侧到最西侧，每隔两个车门的距离(约10m)选取一个测试点，记录下该点的终端接收信号强度(单位dBm)。南北两侧各选取22个测试点。 　　从南北两侧相同位置的数据可以看出，大部分南侧信号比北侧信号稍强，且靠近RRU的测点信号相对要强一些。从张江测试线上的整体数据来看，全线信号强度基本在-75dBm以上，满足终端同步及业务需求。 　　2.2.2故障弱化及切换 　　400MHz系统支持在基站与基站控制设备核心网SAC链路发生异常时对故障进行弱化，使终端能够完成在基站间的正常切换。对切换过程的丢包、时延变化情况加以考察。从诊断工具上看终端切换过程ping业务均没有丢包。同时在列车运行中开