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陈 卓
（陕西交通职业技术学院， 陕西 西安 710018）
如今，我国不断提升的经济实力成为了城市轨道交通事业发展的坚强后盾。人们更加依赖城市轨道交通的同时，也对其提出了更高的使用需求，特别是轨道交通通信系统。然而智能化城市轨道交通通信系统的建立与完善并不是一项简单的工程。虽然目前城市轨道交通通信系统存在功能定位相对单一、通信网络不够完整、受众多因素影响等问题，但今后的发展中5G 无线通信技术的应用将会越来越多，网络结构会不断优化，通信系统更加完整和可靠，我国城市轨道交通通信系统会向着智能化方向持续发展。
1.1 对轨道交通发展整体性认识不足
城市轨道交通的发展初期，对很多的问题认识不足，不够重视通信系统的运营与管理。在当前的轨道交通行业发展阶段，未能有效结合互联网技术、计算机技术等，将城市轨道交通看做一个完整的系统工程。不能只将通信的本质看作一个单纯的电子通信技术，应以更加整体的观念将其看作通信系统。在城市轨道交通通信系统的开发与应用过程中，应对投资建设和建后运营管理进行综合考虑，加强轨道交通通信系统的发展整体性。当前，我国城市轨道交通通信系统的主要内容可分为三方面，首先，确保城市轨道交通系统的正常、安全运行；
其次，在运营过程中进一步保障所有乘客的生命和财产安全；
最后，保障使用城市轨道交通的人员能够正常使用公共通信系统，满足人员的正常通信需求。只有为城市轨道交通使用人员提供全面的服务，才能够在此基础上完善城市轨道交通通信系统的运营[1]。
1.2 功能定位相对单一
在目前的城市轨道交通通信系统建设中，通信系统的功能定位相对单一，城市轨道交通规划理念不够先进与合理。轨道交通是城市发展的重要基础设施，常会出现因过于看重公共交通因素对城市规划建设带来的影响，而使得轨道交通通信系统自身的功能定位不清晰的现象。轨道交通通信系统经常被当作一种服务设施，这种现象阻碍了其功能的全面发挥，也使得其后续的升级与维护往往被忽略。随着城市的快速发展，人们对城市轨道交通设施的功能需求增多，对城市轨道交通通信系统的多元化发展做出了更高的期待。
1.3 城市轨道交通发展受较多因素影响
城市轨道交通通信系统的发展需要良好解决众多因素，随着时代的发展，影响因素也越来越多，这些因素主要体现在三方面。一是城市的底蕴，城市的建设与发展离不开城市的历史文化底蕴，轨道交通的发展也应有效结合城市内在历史文化底蕴，与城市的文化建设有效统一。二是交通运行的安全性，安全出行是首要任务，如果通信系统运行不良，无法保证列车的正常运行。轨道交通安全性的提升是一个长期的过程，只有不断完善安全机制与体系，才能促进轨道交通系统的综合发展。三是便民服务功能，城市轨道交通系统需要满足多样化的服务需求，为人们的出行提供更好的条件，才能缓解日益严重的城市交通压力[2]。
2.1 5G 无线通信技术应用越来越多
无线通信技术的发展，使得通信系统更加完善，便利了城市交通的通信监管与指挥调度，在城市轨道交通通信系统的改进中将会发挥更大的作用，因此，政府和技术人员都应足够重视对TETRA 技术的研究与应用[3]。在今后的发展中，新一代无线通信技术的开发与应用将会成为重点研究方向。如今，相较于4G，5G 技术的通信性能指标更高，将5G 技术与城市轨道交通通信系统建设相结合，将有力推进通信系统的通信效率、可靠性以及稳定性的提升。5G 无线通信技术应用必将是引领未来发展的基础方式。可基于5G 无线通信技术，设计一种城市轨道交通信息传输系统。
2.1.1 系统框架设计
信息传输系统的整体结构主要由存储子系统、监控子系统、交换子系统等组成。采用UDP/IP 传输协议构建DCS（集散控制系统）的数据通信子系统，完成信号系统各设备之间数据的双向安全交换。城市轨道交通信息传输系统框架设计如图1 所示。
由图1 可知，接入交换机实现系统内部设备的连接。整个数据传输过程中，系统均通过消息地址发送数据信息。
2.1.2 硬件设计
一般会将监控子系统设在中央自动监控系统的控制中心，以更好监测列车的运行情况。依据线路长度，可设定一个总调度站和多个分调度站，各调度站在一定的权限下对线路中的某一部分进行控制，也可以为工作站授权，使其接管其他工作站的管理权限。
控制器的天线采用TI 天线，可很好掌握数据之间的位置。通过数据控制器内部的信息反馈功能，驾驶员可及时对列车的运行进行合理调整。
数据通信子系统由有线通信子系统与无线通信子系统两部分组成。有线通信负责与控制中心和各通信终端建立有效连接，地面无线接入点AP 设备可与无线通信子系统建立连接，负责整个通信系统的数据传输与接收[4]。
2.1.3 软件设计
该城市轨道交通信息传输系统主要利用Socket（套接字）实现网络协议下应用程序的数据通信功能。将软件分为客户端和服务器两部分，当服务器收到来自客户端的连接请求后,服务器会处理并向客户端返回响应消息。软件程序发送的数据包可包含众多信息，例如，车载信息标识、列车位置、速度信息以及5G通信数据编号等等。
2.2 通信系统综合化
城市轨道交通通信系统的建设过程中，首要考虑系统运行的稳定性和安全性因素，另外，还应结合城市的发展现状与未来规划。将ONT 技术、MSTP 技术以及RPR 技术等综合运用到城市轨道交通通信系统的建设中，可促进通信系统与信号系统的有效融合，提高城市轨道交通通信系统的智能化程度，并完善系统的通信、控制以及指挥等各项功能，有助于建成一个完整的城市轨道交通通信网络，保证信息存储、行程调度、运营管理的高效性。MSTP（多业务传送平台）技术发展至今，已经集PDH、SDH、以太网和RPR 等多项技术于一体，可将其应用到城市轨道交通通信系统的建设与发展中，为提升通信系统的可靠性打下坚实的基础。从设备选型和系统组网两方面对该技术的应用进行分析。
2.2.1 设备选型
可采用TSS-320 和1660SM多业务传送平台，以光纤通信为主进行传输系统网络的构建。TSS-320 设备的总容量可以达到320 Gb/s，其承载的业务可以在100%的TDM 业务到100%的数据业务间灵活改变，创新的统一矩阵使得业务交换不需要任何映射和转换。1660SM设备具有完备的MSTP 功能，支持的数据业务和功能较多，例如，MPLS、ATM、10M/100M 以太网、千兆以太网等。轨道交通通信系统全套MSTP 设备都配置为10 Gb/s 速率的STM-64 系统。
2.2.2 系统组网
以某轨道交通为例，其交通线路全长达23.4 km，设有控制中心1 座，地下站19 座，停车场1 座。城市轨道交通传输系统MSTP 组网图如图2 所示。
在控制中心、停车场和各车站都配备一套MSTP1660SM设备，在控制中心还需新设一套MSTP TSS-320 设备。以控制中心为切点，采用隔站跳接的方式，建立2 个MSTP 两纤复用段保护环。同时也要注意在设备扩展能力、通道带宽、以太网端口数量等方面预留扩容空间，并为之后通信业务的接入预留一定的设备扩展能力[5]。
2.3 网络结构不断优化
以往的层次化网络结构已不再适应现代通信网络IP 化的发展，通信系统开始以更加扁平化、IP 化的方向进行改进，才能保障列车在行驶过程中对通信需求的满足。扁平化的网络结构已成为当下研究热点，如LTE 网络技术的研发与应用。运营商已经将未来发展的主要目标与趋势放到扁平化网络结构上。LET可靠切换技术在城市轨道交通中的应用，采用了先进的空中接口技术和扁平化的网络结构，可以提升城市轨道交通通信的有效性，提升通信系统的服务水平和质量。核心网、基站和用户设备是LET 系统的主要组成部分。可靠切换技术的应用顺序为切换测量、切换判决和切换执行。
2.3.1 切换测量阶段
首先要进行测量配置。确定测量对象和方式，确定报告的配置，可选周期性的报告或触发性的报告。然后测量滤波。在UE 进行物理层的测量后，对测量值进行滤波处理，保证数据的有效性，不同时间段内参考信号接受功率测量值计算公式为：
2.3.2 切换判决阶段
该阶段主要以最终的测量报告为依据，判决是否进行切换。当有很多区域同时满足切换条件时，需要对这些区域进行准则判断，做出排序，选取质量最佳的区域作为最终的切换目标。对这项切换进行判决时，需要考虑区域的位置因素和对信号的接收强度与质量的控制因素[6]。
2.3.3 切换的执行阶段
切换的执行为最终阶段，通过三个方面进行：一是对基站内的区域进行切换，这是最基本的切换方式，因此，不需要申请就能够直接切换。二是基站间的区域进行切换，该切换的执行需要基于两个基站之间的接口才能实现。三是在eNB 与eNB 之间的连接接口（X2 接口）不可用的情况下，基于LTE 系统中无线网与核心网的接口（S1 接口）的基站进行切换。
随着科技的进步和时代的发展，城市轨道交通通信系统得到了快速发展，人们也对系统的运行提出了更高要求。通信系统为行车安全、运输效率、旅客舒适度以及应急处理等方面，提供了重要的保障。针对城市轨道交通通信系统的运行现状，相关部门应加强对通信系统的完善，积极引进互联网技术、云计算、大数据等技术，不断创新技术应用，增多5G 无线通信技术的应用，优化网络结构，构建综合性的通信系统，促进城市轨道交通通信系统运行效率和稳定性的提升。
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