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地铁车地无线通信技术比较
摘要：本文从目前宽带无线技术的角度出发，探讨城市轨道交通CBTC信号系统及PIS系统所采用的车地通信实现方式。
目前国内基于通信的移动闭塞系统（CBTC制式的信号系统）运用的工程实施项目越来越多，但实际开通运营的工程项目较少。信号系统是关系行车安全的系统，采用什么样的车—地通信方式，保证车—地通信的可靠性、安全性、实时性显得尤为重要。
地铁业务中信号系统的车—地通信大量采用无线通信技术。目前从业务需求的角度看CBTC信号系统带宽需求为数百Kbps，PIS系统中的下行流的带宽需求为10Mbps级，针对车载监控业务的上行带宽为Mbps级。从通信技术发展的角度出发，主要呈现了平台化、宽带化方向的发展趋势。
1、简介
无线国际标准组织主要通过不断改进调制解调方式、改进开线技术等方式以达到不丢失功能的前提下提高频率利用率，即提高带宽能力，以达到真正的宽带无线网络。从目前宽带无线技术的角度出发，主要具有3G、WiMAX、WLAN等三种技术，加之从传统2.5G网络演变并在大铁中成熟实施的GSM-R技术。
3G
第三代移动通信系统（3G）的标准由ITU-R提出，因为其主要工作频段在2000MHz左右，并具有最高速率为2000Kbps的业务能力，一般被称为IMT-2000。3G系统能够满足高速率传输以支持多媒体业务，它在室内静止环境可达2Mbps、在室内外步行环境可达384Kbps、在室外快速移动环境可达144Kbps。全球主流的3G制式有三种，分别为WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。目前在运营商针对3G业务测试情况来看，用于车—地通信方式的宽带业务尚不理想。
WiMAX
WiMAX的全名是微波存取全球互通（WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess），WiMAX即为IEEE802.16标准，或广带无线接入（BroadbandWirelessAccess，BWA标准），是一项无线城域网（WMAN）技术。针对WiMAX的技术来看，目前全球的使用频率主要侧重于2.5G与3.5G频段，也都是拍卖频段，技术原理也主要划分为二大类802.16d与802.16e，802.16e从功能的角度出发可以替换802.16d，目前，从产品成熟度的角度出发，价值链还不成熟。
WLAN
WLAN技术从标准的角度出发，主要最初定位于局域网的概念，随着市场市场发展，定位也在逐渐演化，已经由“局域”向“城域”方面进行演化，所以技术架构也已经由传统的单点方式向集中架构（MSC+BSC）在演化，即演化出无线控制器等产品，从频段的角度出发，主要工作于2.4G与5.8G频段，这两段频段是属于的ISM频段，产品链已经很成熟。
GSM-R
GSM-R(GSMRailway)是一种基于目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统GSM平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点，为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信系统。从集群通信的角度来看，GSM-R是一种数字式的集群系统，能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。GSM-R能满足列车运行速度为0-500km／小时的无线通信要求，安全性好。通过将GPRS（通用分组线业务）技术引入GSM网中。使数字通信的速率由原来的9.6Kbit/s提高至115Kbit/s。在中国GSM-R频率采用E-GSM中的4M频段885-889M，同时这段频率和中国移动共同使用，铁路沿线2－6公里范围内由中国铁路使用，铁路沿线2－6公里范围以外由中国移动使用。
2、现状分析
目前城市轨道交通基本上是采用WLAN技术承载CBTC和PIS系统，上海、广州、北京等城市的城市轨道交通都是使用WLAN进行CBTC和PIS系统的设计和调试，主要的出发点是基于技术和产品链的成熟度。
针对WLAN和WiMAX主要担心的是安全问题和干扰问题。从安全的角度出发，WLAN与WiMAX的核心技术点是一致的，WLAN通过对IEEE802.11i的支持，WiMAX通过对IEEE802.16e的支持，很大程度上改善了安全的问题。在抗干扰能力方面，两者核心的技术原则与工程原则都是一致的，但频谱的管理是不一致的，一个属于管制频点，另外一个属于非管制频点（如果使用5.8G，也属于管制频点）。
关于GSM-R技术，如果使用现在的技术方案（GSM、CDMA等）进行支持，肯定满足不了统一车地无线通信的业务需求，但如果仅支撑CBTC现在的功能需求，且不考虑以后扩展性的话，也要基于现在的CDMA1X及GPRS二种技术进行功能改造，支持多信道捆绑以达到带宽要求，另外，在城市轨道交通中没有使用GSM-R承载信号系统的主