經(jīng)過過去50多年的發(fā)展，我國正在從城軌大國邁向城軌強國，智慧城軌建設已經(jīng)成為推動我國實現(xiàn)城軌高質(zhì)量發(fā)展、邁向城軌強國的有力抓手。
2021年12月26日，南昌地鐵4號線進入開通初期運營階段，由此，南昌已經(jīng)開通4條地鐵線路，總運營里程數(shù)達到128.45km。南昌地鐵4號線作為南昌市第三條跨江線路，也是線網(wǎng)骨架的重要組成部分，更是邁向網(wǎng)絡化運營，實現(xiàn)城市軌道交通數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能升級的重要一環(huán)。
對于南昌地鐵來說，4號線的開通初期運營，一方面與1、2、3號線形成整體軌道交通線網(wǎng)，跨越7大片區(qū)，進一步提升了城市交通的統(tǒng)籌規(guī)劃、加速新區(qū)發(fā)展;另一方面也通過與“懂行人”華為的合作，并借助華為LTE-M解決方案，實現(xiàn)了與現(xiàn)有軌道交通無線通信系統(tǒng)的全面融合，為打造先進的智慧城市軌道交通、提供更便捷的出行新體驗提供了有力支撐。
傳統(tǒng)車地無線通信技術亟待升級
在軌道交通建設中，CBTC(基于通信的列車控制技術)扮演著極其重要的角色，它可以通過列車和地面設備持續(xù)通信，實時匯報列車位置，從而實現(xiàn)列車的自動運行控制，在保證安全的同時，提升運行效率、提高軌道交通出行體驗。
不過，過去的地鐵CBTC系統(tǒng)主要由TETRA+WiFi網(wǎng)絡來承載，其中TETRA主要提供語音調(diào)度，WiFi負責列控承載和PIS等數(shù)據(jù)業(yè)務，不僅存在大量的“煙囪式”車地無線通信系統(tǒng)，而且大多存在車地通信信號易受干擾、軌旁設備部署眾多難以維護、高速移動中網(wǎng)絡切換能力不足等問題。
此前，南昌地鐵1、2號線均采用TETRA+WiFi網(wǎng)絡的模式，具體來說，這一模式主要存在以下三大挑戰(zhàn)：
1、傳統(tǒng)車地通信技術以公用2.4G頻段來承載車地綜合通信系統(tǒng)CBTC業(yè)務，但國內(nèi)主流的WiFi頻段2.4G共約80MHz帶寬，22MHz帶寬的信道，完全不重疊信道為僅為3個，當AP密集分布時，很容易造成同AP相同信道之間的同頻干擾，給地鐵運營留下安全隱患。
2、傳統(tǒng)車地通信系統(tǒng)網(wǎng)絡主要依靠AP設備，但AP設備網(wǎng)絡覆蓋范圍在200米左右，一個站點往往需要10至20個網(wǎng)絡設備才能完成網(wǎng)絡覆蓋，大量AP設備的部署也給后期維護增加了困難;同時，網(wǎng)絡設備之間的網(wǎng)絡切換的失敗率也會隨著設備數(shù)量的增加而上升。
3、TETRA標準沒有統(tǒng)一認證機構，很難實現(xiàn)跨線路通信的互聯(lián)互通;而且數(shù)據(jù)能力傳輸能力差，不支持視頻分發(fā)、寬帶接入等，無法滿足智慧地鐵的發(fā)展需要。比如，傳統(tǒng)車地通信網(wǎng)絡系統(tǒng)只適用于低于90km/h的低速場景，在高速行駛狀態(tài)下很容易出現(xiàn)視頻卡頓等問題。
LTE帶來全新車地無線通信體驗
相比較TETRA窄帶集群而言，LTE寬帶集群有效避免了線路間無法互聯(lián)互通、業(yè)務承載過于單一、無法滿足移動辦公需求等問題;而且，相比WiFi網(wǎng)絡，LTE還有著完善的抗干擾技術，在抗干擾、穩(wěn)定性、可靠性等方面均優(yōu)于WiFi。憑借這些優(yōu)勢，LET正在成為地鐵CBTC系統(tǒng)應用的重要趨勢。
如今，LTE-M技術已經(jīng)在我國地鐵運行信號系統(tǒng)建設中得到廣泛應用，在保證地鐵系統(tǒng)運營管理順暢的同時，讓人們出行信息的采集更加便捷。比如，在列車調(diào)度上，借助LTE-M的應用，控制中心可以掌握每一列地鐵列車的運行狀態(tài);在公共管理方面，管理中心也可以實時掌握車廂和車站狀況，既提高了軌道交通的安全性，也可以給人們帶來了更加便利的出行體驗。
在南昌建設智慧城軌過程中，一方面要解決傳統(tǒng)車地通信技術的遺留問題，另一方面則要借助LTE的應用，全面實現(xiàn)地鐵4號線的技術升級。為此，南昌軌道交通集團選擇攜手交通行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型 “懂行人”華為，共同打造智慧城市軌道交通，為市民提供更便捷的出行新體驗。
通過與華為合作，南昌地鐵4號線選擇了華為LTE-M解決方案，該方案以大帶寬、低時延、性能穩(wěn)定的無線寬帶集群通信系統(tǒng)為支撐，可以用一張網(wǎng)絡承載南昌地鐵4號線車地綜合通信系統(tǒng)CBTC業(yè)務和寬帶集群業(yè)務;同時，為實現(xiàn)更高可靠性，系統(tǒng)還采用了冗余設計架構，支持A/B雙網(wǎng)覆蓋，其中A網(wǎng)用于CBTC和寬帶集群綜合業(yè)務承載，B網(wǎng)獨立承載CBTC業(yè)務，解決了一系列關鍵通信技術問題。
據(jù)了解，華為LTE-M解決方案早在2013年就實現(xiàn)了在鄭州地鐵1號線的落地應用，這不僅是全球首個基于LTE技術的車地無線通信系統(tǒng)，也是全球第一條基于LTE-M解決方案的地鐵線路。到目前為止，華為LTE-M解決方案已經(jīng)在全國上百條軌道交通線路中得到應用。
為智慧城軌建設夯實數(shù)字底座
在華為LTE-M解決方案的支撐下，南昌地鐵已經(jīng)實現(xiàn)4號線LTE集群系統(tǒng)與1、2號線的Tetra系統(tǒng)，以及3號線的LTE集群系統(tǒng)的語音互聯(lián)互通，不僅為4號線的運行提供了保障，也為接下來智慧城軌的創(chuàng)新發(fā)展奠定了基礎。具體來說，基于華為LTE-M解決方案的應用，南昌地鐵4號線在以下四個方面有了改進及提升。
1、華為LTE-M解決方案通過采用1.8G專用無線頻段，杜絕了南昌地鐵4號線易受公用頻段干擾的因素，保障了列車通信信號的穩(wěn)定傳輸。
2、華為LTE-M解決方案提供的LTE專網(wǎng)設備以遠覆蓋特點，將網(wǎng)絡覆蓋所需的設備降至一個站點1至3個，大大減輕了后期的維護壓力，并通過先進的頻切換技術，使網(wǎng)絡切換成功率達到99.99%。
3、華為LTE-M解決方案充分發(fā)揮了LTE在高度移動環(huán)境下保持網(wǎng)絡穩(wěn)定性的優(yōu)勢，最新的測試表明，華為LTE-M解決方案在列車350km/h的高速移動環(huán)境下，依然能夠保障視頻類業(yè)務的穩(wěn)定運行。
4、華為LTE-M解決方案中SFN技術在南昌地鐵4號線高架線路段望城車輛段的落地，減少了用戶在多個物理小區(qū)之間的切換次數(shù)，解決了物理小區(qū)之間交疊區(qū)域的干擾問題以及密集城區(qū)同頻組網(wǎng)場景下控制信道和業(yè)務信道的干擾問題。
目前，南昌地鐵4號線已經(jīng)進入開通初期運營階段，軌道“長龍”正在為英雄城南昌“通經(jīng)活絡”，全面激活城市發(fā)展新活力。而華為LTE-M解決方案憑借抗干擾性強、易維護、高速移動強信號等獨特優(yōu)勢，既實現(xiàn)了4號線的高效、安全、穩(wěn)定運營，也為南昌軌道交通集團的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型構筑起一個堅實的數(shù)字底座。
隨著智慧城軌建設的持續(xù)開展，軌道交通車地通信正在全面步入LTE時代。順應這一趨勢，華為也將攜手更多的“懂行人”，共同開展面向軌道交通行業(yè)的場景化解決方案創(chuàng)新，全面提速軌道交通行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐，為智慧城軌建設注入持續(xù)動能。
（轉(zhuǎn)載）
