LTE車地無線通信系統時鐘同步改造探究

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近年來，我國城市軌道交通行業取得巨大發展成就，并且正處于新一輪的快速發展階段。截至2021年6月30日，我國內地累計開通運營城市軌道交通的城市達49個，總運營里程達8448.67km。TD-lte技術已經大規模應用于軌道交通車地無線通信系統，本文針對LTE系統的時鐘同步改造方式進行簡要分析研究。

1研究背景

9號線車地無線通信系統采用TD-LTE技術，綜合承載信號、PIS等專業車地信息。LTE車地通信網絡采用A/B雙網設計，A/B雙網相互獨立，并行工作。A網為綜合承載網，B網獨立承載信號CBTC業務。在各車站出入口處設置GPS天線滿足LTE基站時鐘同步要求。9號線在系統設備調試期間由于車站出入口土建施工滯后，車站出入口GPS天線采用臨時安裝方式，部分車站存在GPS天線在安裝后被人為施工破壞的問題，產生信號不穩定現象，對LTE車地無線通信系統造成了影響。運營方提出9號線LTE車地通信系統建議補充基于1588V2協議的備用時鐘同步措施，以加強信號系統車地通信的穩定性。目前各車站LTE車地通信系統GPS天線基本已按照最終位置完成安裝，基于1588V2協議的時鐘同步方式通常作為系統調試階段LTE系統時鐘同步方式，在正常運營期間將作為備用。現階段車站出入口土建工程基本已經穩定，各車站出入口GPS天線的信號接收穩定、可靠。

2LTE車地無線通信系統時鐘同步改造方案

2.1原方案簡介

根據設備招標情況，9號線專用通信系統所采購的傳輸設備不支持1588V2協議，因此工程實施時對LTE系統基站時鐘同步方案的GPS天線設置進行了優化，目前實施方案中每個車站均設置了2個GPS天線，并且A/B網BBU與2個GPS為交叉連接。如圖1所示。GPS1和GPS2互為主備關系。目前LTE車地通信系統時鐘同步方案，經過設計聯絡階段各方共同討論確定，安全性、穩定性可以滿足9號線車地通信需求。

2.2改造方案分析

針對運營需求，對新增備用1588V2協議時鐘同步方案進行研究，具體如下：方案一：全線車站、車輛段、控制中心新建交換機環網，單獨實現1588V2協議時鐘同步信號功能，既有LTE系統承載在傳輸系統上的業務不變，在車輛段新增1臺1588V2時鐘服務器通過交換機環網將1588V2協議下發至各車站和車輛段交換機，并且所有節點交換機需要支持1588V2協議。每個BBU需新增2個電口與車站交換機對接來單獨接收1588V2協議，需要占用主干傳輸光纜4芯，增加1588V2時鐘同步設備1套、交換機32套，改造成本較高。方案二：全線車站、車輛段、控制中心新建交換機環網，傳輸系統不再承載LTE系統業務，將LTE系統中BBU與核心網之間在傳輸系統環網中的業務割接至控制中心和車輛段新建的交換機環網中，1588V2時鐘同步與業務共用一套交換機環網，本方案需占用主干傳輸光纜4芯，增加1588V2時鐘同步設備1套、交換機33套，改造成本較高。方案三：由于目前專用通信傳輸系統設備不支持1588V2協議，若增加1588V2時鐘同步方式，需更換全線專用通信傳輸系統設備，采用支持1588V2協議的傳輸設備組網，改造成本很高、對既有業務影響大、施工復雜。

2.3方案比較（見表1）

2.4結論

目前LTE車地通信系統時鐘同步方案，安全穩定性可以滿足9號線車地通信需求，同時LTE車地通信系統調試基本完成，各車站出入口2個GPS天線已經互為主備方式，且信號接收穩定、可靠，滿足安全運營的條件。根據運營需求，需新增以1588V2協議為備用的時鐘同步功能，目前LTE車地通信系統及傳輸系統需要增加相應硬件進行調整，從安全可靠、經濟性及目前工期等方面考慮，建議采用方案二。全線車站、車輛段、控制中心新建交換機環網，傳輸系統不再承載LTE系統業務，將LTE系統中BBU與核心網之間在傳輸系統環網中的業務割接至控制中心和車輛段新建的交換機環網中，實現BBU中1588V2時鐘同步與業務共用一套交換機環網。結語：軌道交通行業快速發展，通信系統作為其中重要的設備系統，車地無線通信系統又為通信中的核心系統，承擔著列車與地面之間的信息溝通橋梁的作用，其安全性、可靠性、穩定性非常重要。希望通過對LTE車地通信系統時鐘同步改造方案的介紹，能夠對軌道交通通信工程的參與者有幫助。

作者:王超勝 單位:中鐵上海設計院集團有限公司