地铁无线调度通信系统

地铁无线调度通信系统（精选10篇）

地铁无线调度通信系统 第1篇

一、工程概况

沈阳地铁一号线总长度数值是27.9公里, 共有车站22座, 全部为地下车站。该条线路进行调控的管理中心有1个, 车辆段1处。沈阳地铁一号线无线系统覆盖范围为全部地下车站、隧道区间, 以及车辆段区域。地下车站的设备区、站厅、出入口采用室内天线进行场强覆盖, 地下车站的站台及隧道区间采用漏泄同轴电缆进行场强覆盖, 停车场采用室外定向天线进行场强覆盖。

二、系统组网

沈阳地铁一号线专用无线系统使用的是800 M频段的TETRA数字集群设备作为主要的调度通信系统。专用无线通信系统采用多基站小区制方式, 交换机设置在控制中心, 在全线的22个地下车站设置22套无线集群基站, 车辆段设置1套地面无线集群基站, 从而实现对全线车站、车辆段和区间的无线场强覆盖。

一号线组网采用星型组网, 基站通过传输系统与交换机连接, 组网结构简单, 故障易排查。但如果某一个基站与交换机的传输通道故障, 该基站就会进入单站集群的故障弱化模式工作, 控制中心和该基站覆盖范围下的车站和列车之间专用无线终端设备无法正常通信, 该站内无线用户与调度员失去通信, 调度员也无法对这些无线用户进行正常的指挥调度, 特别是对在正线上行驶的列车司机, 由于不能与行车调度员正常通话, 会给客运行车组织带来安全隐患。

如果采用环型组网, 当环状网中一个传输通道发生故障时, 环状网的自愈功能可以保证与其相连的基站仍能保持和交换机的正常通信, 避免进入单站集群故障弱化模式, 从而大大的提高了系统的可靠性。根据一号线设备系统构成, 可以通过两种方式进行环型组网。方式一:在控制中心交换机侧配置一环路保护设备, 将23个基站组3个环, 接入环路保护设备;方式二:设置3个环路, 每个环路以其中一个基站为主基站, 其他基站设置为从基站, 从基站与主基站相连, 通过主基站连接交换机。具体组网分析如下。

基站与交换机组成的环网结构, 每个2M环上最多可以容纳30个载波, 按照目前每个基站配置2个载波计算, 每个环上最多可容纳15个基站, 同时考虑到基站将来有可能会有载波扩容的可能, 可扩容至4载波, 因此每个2M环上的基站数量最多不能超过8个。如果按照每个2M环最大8个基站来考虑, 8个2载波基站共计16个载波, 每个2M环还预留有14个载波的扩容空间, 方便单个基站将来载波扩容至3个或4个。这样, 23个基站组成3个环, 其中有2个环上分别有8个基站, 另外一个环上有7个基站。

基站需要对载频进行扩容时, 不需要对现有的基站物理链接做出任何调整, 已经预留出了足够的载频容量。此外, 如果将来有可能需要增加基站时, 在不需要增加基站与交换机之间的传输链路、不需要增加交换机侧的端口单元和端口数量, 只要将新增的基站与基站环上就近任何一个基站连接, 即可以实现新增基站入网。每个基站环的容量配置和余量如下表所示:

下图是8个基站按照方式一组成的一个环网, 相邻基站连成一个2M开环, 开环两端的两个基站通过设置在控制中心的环路保护设备与交换机构成一个完整的2M闭环。

采用星型组网方案, 基站到交换机总共需要23个2M传输路由;而采用环型的组网方案, 基站到交换机总共只需要6个2M传输路由, 极大地节省了2M链路的数量, 节省了交换机侧2M端口的数量。因此, 从可靠性和节省传输路由方面考虑, 建议采用环型的网络结构。

当然, 在不使用环路保护设备也可以进行环型组网, 即方式二, 以线路上某一个基站作为主基站, 其他基站作为从基站, 组成环网结构, 按照每个2M环网最多可以容纳30个载波计算, 每个环网最多不超过8个基站。按此种方式组网, 不需要采购环路保护设备, 节省了设备投资, 但当主基站与交换机的传输链路故障时, 该链路上的从基站都会受到影响, 因此, 存在较高的安全风险。

三、结语

综上所述, 地铁专用无线系统作为行车调度员重要的通信手段, 在组网选择上应优先考虑安全性、可靠性, 推荐环型组网方式一, 在保证环路保护设备正常工作的前提下, 可靠性最高;当然, 星型组网结构也是值得推荐的组网方式, 组网结构简单, 故障点易排查, 且单站故障的情况下, 对调度影响不大;不推荐方式二环型组网, 虽然在保证主基站正常工作的前提下, 可靠性较高, 但存在较高的安全风险。

摘要：专用无线通信是地铁内部固定用户 (如控制中心调度员、车站值班员) 与移动用户 (如司机、运营维护人员) , 移动用户与移动用户之间进行高效通信联络的可靠手段, 对于行车安全、提高运营效率和管理水平、改善服务质量、应对突发事件提供了重要保证。因此如何保证设备系统的安全性、可靠性, 成为运营维护的重点工作。本文笔者以沈阳地铁一号线为例, 对比星型和环型组网方式, 以备选型。

关键词：基站,交换机,单站集群,环路保护设备,2M

参考文献

[1]郑祖辉.数字集群移动通信系统 (第3版) .电子工业出版社

[2]王永明.简述数字集群通信系统在地铁通信中的应用[J].铁路通信信号工程技术, 2013, 05:67-68+93.

无线集群调度通信 第2篇

一、铁路通信现代化

近十年来,以现代信息技术为核心的高新技术发展为世界铁路注入了新的活力,使铁路在与其它现代交通运输方式的竞争中,重新振兴,进入新的发展时期。

铁路通信是铁路信息化的基础设施,也是提高铁路客货运输服务质量、管理水平和实现铁路现代化及使铁路面向市场的重要手段。建立现代的通信系统,在拓展铁路运输市场、满足用户要求、提高运输效率和服务质量、降低运输成本、优化宏观决策等方面都发挥了很突出的作用。

在20世纪70年代以前,铁路通信网以传统的电话网为主,广泛采用频分复用技术。自从80年代以后计算机技术引入铁路,并与铁路通信与信号处理技术相结合,构成各种铁路运营和管理信息系统,相应地铁路通信网在完善电话网的同时,主要发展数据通信网,使铁路通信开始迈入数字传输的时代。随着铁路非话业务的日益增长,从90年代开始积极研究和开发铁路综合业务数字网(ISDN),传输铁路多媒体信息。

铁路数据通信网是现代铁路通信的核心,它专门为铁路传输交换与收集分配各种运营管理和调度监督等自动化系统的数据,并实现数据一次实时输入,同时按需分发给各种铁路信息系统公用,达到数据资源共享,实现铁路运营管理和列车运行监控的自动化。目前,世界发达国家的铁路数据传输网都已经建立,并投入运用。例如美国的AAR数传 网已用于北美三国(包括加拿大和墨西哥)的铁路运营管理系统、铁路远程信息网络系统、铁路货车档案系统等,并支持北美铁路的电子商务应用。近年来,美国铁路公司的调度中心已经实现计算机化和综合集成化,实现统一调度,它也是基于高速率的数字通信网络。又如法国国营铁路建立的RETIPAC数据网已用于全路联网的客票预定系统、货车管理系统、货运商务管理系统、货车维修管理系统等,它与法国邮电的公用数据网相连通。日本的铁路数据网早在70年代就已建成,已用于全路联网的客票预定、快货运行自动化、集装箱运输自动化、新干线综合自动化、基建管理自动化和编组站自动化等系统，数据量大，传输速率高，并与日本的ISDN网互联。在欧洲各国铁路利用公用数传网相连，建立起泛欧铁路互联数据传输网，称为EURADAT网，目前已有20多个国家参加，采用统一的通信协议和规程。

铁路综合业务数字网（ISDN）是铁路通信网发展的必然趋势，也是铁路实现信息化的基础。近年来，不少国家积极研究和开发铁路ISDN网，例如日本铁路部门提出四步实施计划，即由模拟制式过渡到模拟和数字兼容，再过渡到数字制式，最终建立综合的铁路ISDN网,估计在21世纪初就能实现。德国铁路在80年代就确立了铁路通信数字化和综合化的目标，90年代初完成长途通信干线数字化，并建立数字传输扩充网（INF），进而实现数字移动通信，它们都综合到德国铁路的ISDN网内。瑞士铁路的ISDN网预计在2003年实现,它与铁路ISDN网相连,从而扩大到泛欧铁路的综合业务数字网。

铁路移动无线通信网是铁路ISDN网的一个重要组成部分,它是移 动体接入的主要方式，实现地面对列车的实时远程指挥控制和监视运行，并可与司机直接对话，因此实现固定点与移动体、或者移动体与移动体之间的不间断实时通信联络。目前，日本新干线移动通信网与铁路有线网相连可以提供调度运输业务；并与邮电网相连，可提供公众电话、传真和数据通信。通过移动无线网,使调度中心不但了解列车运行位置和列车设备运用状态等信息，还可以向旅客传送通知、新闻等文字信息显示。德国新研制的移动无线网与铁路和邮电的有线相连，实现行车调度合理化和现代化，提供直拨电话、图文通信等业务给旅客使用。泛欧铁路采用数字蜂窝无线网（GSM－R）建立起欧洲列车控制系统（ETCS）和欧洲铁路列车管理系统（ERTMS），它接入泛欧铁路综合业务数字网内，可用于对泛欧铁路上列车运行的控制和监视，并作故障记录，性能相当稳定可靠。美国研制的先进列车控制系统（ATCS）也是引入蜂窝无线系统，但它采用更加先进的扩频码分多址（CDMA）技术，不仅它的系统容量要比GSM大几倍（决定于扩频增益），而且抗干扰能力更强,因而提高了列车运行的安全性和可靠性。

二、集群移动通信

无线移动通信实现了移动用户与固定用户、移动用户与移动用户之间的实时通信联络，因此得到社会各行各业以及广大用户的青睐。一般来说，向社会群众开放的移动通信，称之为公众移动通信系统，如邮电通信部门所属的企业。另外一类就是属于某一部门或单位内部的移动通信，称之为专用移动通信系统，通常是不对社会用户开放，但是在某些特殊场合也可以两者兼用、以专用为主。无线移动通信根据系统规模和覆盖范围大致可以分为三类，即大区制、小区制和中区制移动通信系统。大区制的业务区半径一般为20公里左右，亦可大到60公里以上，决定于天线高度和发射功率。它的系统容量因受同频干扰的限制一般较小，约为几十至几百个用户，应视地理环境设计而定；但随着多频共同和频率合成等新技术的应用，一个大区制的移动通信用户也可达到几千甚至万户以上。大区制移动通信系统通常采用集群通信方式,它有多个无线频道(每个频道又有许多频率点)按相等可用原则供用户自动选择,当用户搜索到空闲频道时,该次呼叫就告成功;但也可由基站控制终端,利用专用呼叫频道进行分配,此时呼叫成功率较高,但设备利用率却有所下降。

与大区制完全不同的是小区制移动通信系统,它是将业务区划分成若干蜂窝状小区(或微小区),小区的业务半径大致为1.5到15公里,而微小区的半径甚至不到1公里,因此小区制移动通信是依靠蜂窝结构来工作的,通常称为蜂窝通信系统,它每隔2或3个小区就可以重复使用无线频率,因而小区制移动通信系统的容量就很大,通常都在百万用户以上,适合于为广大社会群众服务的公众移动通信系统。

由此可见,小区制移动通信属于大容量、公众移动通信系统,而大区制移动通信则属于小容量、专用移动通信系统;前者采用蜂窝式,后者则采用集群式进行通信运作。至于中区制移动通信则介乎大区制、小容量和小区制、大容量之间,其业务区半径大致为15公里到30公里,系统容量在1000到10000用户之间;其工作方式可以采用集群式、也可以采用蜂窝式,应视业务特点和需求设计而定,因此它可被视为中容 量移动通信系统。目前,在铁路、交通、水利、公安、消防、以及党、政、军事机关内部广泛使用中、小容量的集群移动通信系统,以便适应它们各自的业务需要,而向社会开放的公众移动通信系统大多采用大容量的蜂窝移动通信系统。

所谓”集群”是指多个无线频道为众多的用户所共同,因此集群通信系统就是通过频率共用来缓解频率资源紧缺的矛盾。另外,它又通过将基站集中使用、统一控制,有效地降低了用户建网费用,真正做到统一设置、集中管理,频率共用、按需分配信道,共用业务覆盖区、共享时间、共享通信业务、共同负担费用等一系列优点,是一种多功能而又廉价的先进的自动拨号无线移动通信系统。

集群移动通信的网络结构通常是链状结构,它是由基本系统的单区网叠加而成区域网,并随着业务需求的发展设计成为全国网,其中基本系统可以设计成为单基站或者多基站。在构成区域网时要增加一个具有交换控制功能的区域管理器,以便实现整个区域的系统管理、处理越区登记和自动漫游等功能。图1就是一个多区域控制的网络结构,其中BS为基站、PSTN为公众电话交换网、PABX为单位内部的小交换机。

集群移动通信的控制方式有两种,即专用控制信道的集中控制方式和随路信令的分布控制方式;前者由系统控制器来实现,而后者无系统控制器。相对于一般的无线移动通信系统来讲,集群移动通信的控制功能复杂,要求信令的种类多,信令产生和处理的速度要求快,例如一个信令的传输时间应在几十或者几百毫秒之内,这样才能使系统的接 续时间符合技术指标要求。

性能良好的集群移动通信网可以实现移动台位置登记、用户动态重组、丢失或被盗台的禁用、通话计时计费、移动台越区自动切换频道、以及强插、强拆、同播和接入公众网等功能,因此它比公众移动通信网的功能还要强,有时也可设计成公众与专用合一的无线移动通信网。

就通信业务而言，集群移动通信主要用作专业调度网，因此其基本业务是通话，但也可以兼作状态信息、控制信息等数据传输和传真业务。其主要呼叫终端是调度台、移动用户或PABX、PSTN用户, 后者与控制中心的连接是通过光缆或电缆，因此集群移动通信包括无线与无线，或者无线与有线之间的通信联系。根据业务需求，集群移动通信的呼叫类别可以有多种选择，如个别呼叫、组呼（或群呼）、系统全呼（广播呼叫）等，系统内的用户要按级别划分，其中紧急呼叫为最高优先级别，其次是首长呼叫或调度台呼叫。对于区域网的用户在开机时就定期向系统自动登记，当用户跨越基区时可以自动漫游。

下面是我国铁路集群移动通信网的简要情况，其网络结构已如图1所示，在分局（或路局）所在地设置集群移动交换机（即控制中心），在铁路沿线设置基站（一般是车站所在地），移动通信交换机的容量和基站的信道数量要根据用户数量和话务量多少来定，在基站与控制中心之间用电缆或光缆连接。该系统采用异频双工制式，工作频段为450MHZ，在单区内的信道数少于10个，当信道数目超过12个时，可以组成多区域网络结构。在单区内采用随路信令的控制信道方式，当组成多区域网络时可采用专用控制信道方式。经统计，该系统在正常情况下无线频道的呼损率小于10％，用户的呼叫成功率达到90％，超过了美国EIA的陆地移动通信标准。

三、无线调度通信

在铁路、交通、电力、水利及工矿企业等部门都有专门运作调度业务的通信系统，称之为调度通信。它可分为有线和无线两大类，前者是面向固定点对固定点的调度通信，而后者则是面向固定点对移动点、或者移动点对移动点的调度通信。但在覆盖范围大的调度通信系统内往往既有有线、又有无线部分，人们统称为调度通信。对于铁路、交通等运输部门，则以无线调度通信更为重要，因为这些部门的移动台数量多，组网比较复杂。

简单地说，调度通信的功能主要是采集有关业务数据，并传输给调度员或中央控制中心；与此同时，调度员或控制中心还要向调度区内的用户终端发布控制信息和警告信息，以便实时调整业务状态达到最佳。以铁路调度通信为例，分局（或路局）调度员要及时了解各趟列车的行车信息，如车次、车种、列车等级、运行时间、停靠时间、列车到发间隔时间等，这些信息可从车站值班员（或司机）那里，通过通信传输了解到，这就是采集数据。随后，调度员要根据情况在原有运行图的基础上进行必要的灵活的调整，再把调整后的信息通知车站值班员（或司机），以便合理地安排进路和控制运行时间。当然，这些工作可以由人工操作来完成，也可以用计算机来辅助操作，但调度员决不可缺少，计算机只是起到减轻调度员的工作负担，以及发挥某 些延伸功能。显然，铁路调度通信对于保证运输安全、提高运输效率起到十分重要的作用，特别是在紧急情况下更为重要。

但是原有的我国铁路调度通信比较落后，就拿无线列车调度来说，它不仅功能简单，而且传输不可靠。它本质上属于同频对讲系统，只要符合频点就可以在该系统内进行通信，因而不但存在严重的同频干扰，而且缺乏保密性，有时还会产生强信号抑制弱信号的阻塞现象，造成通信中断。另外，原有的无线列调功能单一，主要是通话业务，不能适应列车自动控制(ATC)的需求，因为后者要求传输其它列车数据，如机车车况、车辆轴温、行车控制等信息。但是随着集群通信技术的发展和应用，采用集群式无线调度通信已成为必然趋势。铁路集群式无线调度通信具有多信道、大容量、满足多种通信业务需求等特点的综合移动通信系统，它是适用于铁路运输现代化的先进的无线调度通信系统，因此铁路部门领导已明文规定在已建立集群调度通信的地区，一般不再发展各单位专门的单一功能的无线通信系统，如工务、巡道、电务维修、施工抢险、以及用于调车、列检、客货服务指挥等无线专用通信，但公安单位除外。

铁路集群调度通信的主要业务内容是个别选呼、组呼、群呼和各种信息数据传输，系统采用集中控制信道方式，能够满足强拆、强扦、动态重组、跨区调度和系统联网、自动漫游等需求。目前，我国铁路上采用的是美国摩托罗拉公司生产的Smartzone模拟集群通信设备，它符合公开信令标准MPT137，以保护系统设备的通用性，便于维护。它用于无线列调的工作频段是457－468MHZ，用于站调的是413－ 419MHZ；笼统地讲就是在450MHZ频段内工作，目前在繁忙干线上已经建成集群调度通信网的有京广、京沪、京哈、陇海、京

九、京秦等多个区段，共计1万公里左右，基本上适应这些干线的运输生产需要。在积累使用经验的基础上，还准备进一步发展数字集群调度通信，以扩大其功能，特别是引入先进的数字集群通信设备，以便加速形成铁路数字移动通信体制，推动行车指挥自动化和列车自动控制技术的发展和应用。现有以欧洲推出的TETRA为代表的数字集群通信产品，它是建立在泛欧数字移动通信GSM体制基础上开发的，用于欧洲铁路控制系统（ETCS）内的铁路专用通信设备，估计到21世纪初期具有公开信令标准的TETRA数字集群调度系统将会以极快的速度占领铁路市场，有关部门正在考虑和规划之中。

虽然数字集群与模拟集群通信相比具有很多优点，例如系统容量大、频谱利用率高、调度指挥功能强，特别是可以传输多种媒体业务，如话音、数据、图象等，实现声、光、电俱全的多媒体调度通信。但是，由于在研制开发初期的成本比较高、因而价格昂贵；同时性能尚不够稳定、使用经验尚不成熟，这些都构成不能马上推广应用的原因。因此，目前采用技术较为成熟的模拟集群调度通信仍不失为明智之举，图2 就是一个铁路区段集群调度通信系统的例子，其中包括控制中心、基站、车载台等设备。

该系统的控制中心到基站是用光缆连接,其它部分是无线移动通信。集中控制功能就设在分局调度所的控制中心,除了能实现单呼、群呼、全呼和电台互联外,还便于对系统实现集中控制和统一管理。因此 它有较强的指挥调度能力和管理控制能力,还具有自我管理能力,即不间断地进行自检和诊断。它的组网能力也很强,实现按优先级呼叫、动态分配信道, 通话限时、自动关闭非法用户、系统话务统计、故障诊断与弱化、快速信令、自动回叫、紧急呼叫等一系统调度通信功能。另外,它具有传输短数据业务的能力,如时间、地点、车速等信息以及简短的调度命令;至于长数据业务可以利用通话间隙时间分组传输,而短数据业务可利用控制信道。根据铁路的具体情况,要求电台发射功率固定,例如基地台为20瓦、车载台也是20瓦、手持台(手机)则为5瓦。另外,在区间优先级的设定为调度员对司机是一级, 司机对车站是二级;在站场优先级的设定为调车长对司机是一级,调车长对调度员是二级。经使用表明,该系统联网后可以实现自动漫游功能(依靠基站和控制中心),在调度网内的传输质量达到规定要求,如信噪比不小于20分贝,在连接市话网时甚至达到不低于29分贝。在基站的控制单元内设有数据库,它存储有关用户的资料,司机在出乘前要设定车次识别号码,并由基站传送到控制中心。其它功能要求;应在系统设计时统一考虑。

四、GSM－R标准

GSM（Global System for Mobile Communication）是欧洲标准化组织ETSI提出的一种数字蜂窝移动通信标准，它的构想起源于1982年，由欧洲邮政与电信大会（CEPT）的移动通信特别组负责，并在ETSI的技术委员会领导下具体制定GSM的标准化工作。它的第一代产品是GSM phase 1，于1992年结束，接着是GSM phase 2，也于1994年结束；现在是采用GSM phase 2＋。据统计，到1999年9月全 球已有129个国家或地区的350 个运营者采用GSM标准，占全球所有移动电话用户的64％。我国的GSM用户已达2800万，成为目前我国数字移动电话的主流模式,并已与48个国家和地区开通国际漫游。

GSM的工作频段是900MHz ,移动端发送频率为890－915MHZ（基站接收），基站发送频率为935－960MHz〔移动端接收〕。但为了弥补在城市中漫游时可能产生的盲点，现已开发1800MHz 频段作GSM用，并实现GSM双频手机，它在两个工作频段内自动切换，以保证通信质量。通常GSM工作在900MHz频段，当网络阻塞或信号减弱时切换到1800MHz频段，从而增加系统容量，并减少掉话率。

GSM的主要业务包括用户终端业务、承载业务和补充业务三大部分，其中用户终端业务是最基本的。用户终端业务包括通话、短消息服务（SMS）、传真和语音信箱；承载业务则包括300、1200、2400、4800、9600bps速率的分组数据传输；补充业务有很多，如主呼号码显示（CLIP）、主呼拒绝显示（CLIR）、呼叫转移（CFU）、呼叫等待（OW）、锁闭呼出（BAOC）等。

GSM标准的载波间隔为200KHz，采用ACELP语音编码方式，其编码速率为13kb/s，调制方式采用GMSK，调制速率为270千波特。GSM采用时分多址CDMA方式，每帧分为8个时隙，在通话时每个用户只允许占用一个时隙，而在分组交换时允许一个用户分配多个时隙。GSM的帧结构有四个层次，即帧（Frames）、复帧（Multiframes）、超帧（Supperframes）和高帧（Hyperframes）；其中帧由8个时隙组成，长4.615ms；复帧有26复帧（12ms）和51复帧〔235ms〕两种；超 帧由2651个帧组成，长6.12s；高帧由2048个超帧组成，长3小时28分54秒左右。

GSM的逻辑信道分两种，即业务信道和控制信道，前者传输编码语音或用户数据，后者传输信令或同步数据。GSM 的控制信道又分广播信道和公共控制信道两类，前者作为频率校正、时间同步、广播控制、分组广播控制等用途；而后者可作寻呼、随机接入、接入允许、通知信道等。

目前双频工作模式的GSM phase 2＋已经变成全欧数字移动通信的标准模式，正在向第三代移动通信UMTS过渡，并与国际电信联盟（ITU）制定的IMT－2000标准靠拢。作为一种过渡标准采用GPRS（General Packet Radio Service），它是在GSM原有网络结构的基础上增加了2个网络节点〔SGSN和GGSN〕，理论上可为用户提供高达170kb/s以上的分组数据服务，实际上可达115kb/s，基本满足传输多媒体业务的需求。最近又推出EDGE（Enhanced Data rate for Global Evolution）标准，它采用8PSK调制方式，将GPRS原来170kb/s速率提高到384kb./s，并实现GSM 网络漫游，更加接近第三代移动通信的要求。

GSM－R与GSM在网络的网元结构、标准接口上都没有大的区别，主要区别在于根据铁路通信网的特殊性，如功能编号、紧急状况处理、定位信息应用、控制调度信息等，引起网络结构和规划方面要作相应调整。GSM－R的工作频段与GSM相同，876－915MHz用于移动端（基站接收）、921－960MHz用于基站（移动端接收）。GSM－R是欧洲铁路未来的数字移动通信标准，它已得到欧洲议会的通过，并已有超过30个成员国参加。GSM－R的优点是它具有ISDN特性，可支持众多应用，包括多媒体业务和调度作业。另外，它在欧盟各国铁路间具有互操作性、有效利用资源（包括频点和网络资源）、具体开放性、便于推广应用和维护、降低成本等优势。GSM－R在铁路上的应用可归纳为下列几种：

1、在铁路信号方面的应用，包括自动列车控制（ATC）和远程控制进路等；

2、与列车有关的语音通信，包括列车调度、应急广播、编组调车、工务维护、列车间通信等；

3、局域网和广域网通信，它们与行车有关的调度指挥；

4、面向旅客的信息服务，如预售票、时刻表、电子商务等。

GSM－R已在法国、德国、意大利等欧盟国家试验运行，其结果是相当满意的，在高达500km/h的车速下可以实现无缝通信，切换成功率高达99.5%，并能保证隧道内通信，传输性能可靠，车站覆盖广，通话建立时间短。尽管GSM－R在欧洲实施才开始，但欧盟计划用10－15年时间将既有欧洲铁路全部更新为GSM－R标准，成为铁路数字移动通信的主流模式。

五、TETRA标准

国际上较为流行的数字集群系统有7种，其中3种系统采用频分多址（FDMA），3种采用时分多址（TDMA），另外一种则采用跳 频加时分，即FHMA方式。基于对频谱效率等多方面的考虑，FDMA远不如TDMA好，而FHMA方式目前尚未公开，通常用于军事通信，因此优先考虑TDMA方式的数字集群系统是我国引进和开发的重点。经过大量的调查研究和深入分析，对同样采用TDMA方式的TETRA（泛欧）、iDEN（美国）、iDRA（日本）3种产品进行详细比较，最终决定选择欧洲标准TETRA作为我国数字集群系统的主流模式，并为此编制了我国数字集群移动通信体制的国家标准（征求意见稿，1999年）。

TETRA标准最早是在1994年芬兰诺基亚公司提出的，经过欧盟技术委员会移动通信组的讨论和完善，终于成为泛欧数字集群移动通信系统的标准，并在欧洲的公共安全系统中首先得到应用，如芬兰的VIRVE、瑞典的RAPS、英国的PSRCP、比利时的ASTRLD、荷兰的C2000、德国的BOS，此外还有意大利、澳大利亚、丹麦、挪威、西班牙、葡萄牙、希腊等150多万用户。

与其它数字集群系统相比，TETRA具有以下明显的优势：

1、标准开发，有利于国际竞争，不会造成独家垄断的局面；

2、在成本价格、维修服务等方面便于用户选择；

3、组网灵活，适用于大、中、小各型调度指挥系统，其模块式结构便于系统扩大升级；

4、功能齐全，并便于按需选配，例如配置基本的调度业务外，还可以配置公共安全等多种需求；

5、既适用于专用网，也适用于社会化管理的调度网。TETRA采用时分多址TDMA方式，一帧内划分4个时隙，每个时隙长14.167ms，故帧长56.67ms。其帧结构为3层，由18帧组成复帧，长1.02s；再由60个复帧组成高帧，长61.2s，国外早期采用工作频段为410－430MHz，今后规划占用450－470和870－876/915－921MHz新频段，我国则采用806－821MHz（移动端发）和851－866MHz（基站发）。其载波间隔为25KHz，话音呼叫占用一个信道，数据传输可占用4个信道，由此若与GSM在频率利用率上来比较，则GSM是200KHz载波共用8个信道，而TETRA是25KHz载波共用4个信道，或者32个信道共用200KHz载波，后者的频率利用率要比前者高4倍。

TETRA标准的基本业务内容是语音和数据业务，其中语音业务包括组呼、广播、半双工选呼、电话模式呼叫、优先级呼叫、主呼方识别、来话限制、去话限制、呼叫转移、呼叫会议、呼叫监测和强插、调度授权呼叫、紧急呼叫识别、回交请求、选择提示、缩位号码等。数据业务则包括状态数据业务、短消息业务（固定长度为16/32/64比特，可变长度为0－2047比特）、电路模式数据（无保护时7.2－28.8Kbps，保护时4.8－19.2Kbps，强保护时2.4－9.6Kbps）、无连接分组数据（CLNS）4.8－19.2Kbps，以及面向连接分组数据（CONS）X.25。此外，用于公共安全中的补充业务有调度员授权呼叫（CAD）、区域选择〔AS〕、接入优先级（AP）、优先级呼叫（PC）、迟后进入（LE）、抢先优先级呼叫（PPC）、监听（AL）、以及动态重组（DGNA）等。从业务性质上来区别，语音通信属于用户终端业务，数据传输属于承 载业务，其它则为补充业务。此外，TETRA可以选择有鉴权、无鉴权、单向鉴权、或双向鉴权等功能；还可选择网络在空中接口对用户详细进行加密，对特殊用户还可在此基础上采用终端加密方式。

TETRA具有3种不同的接口，它们是空中接口（AI）、系统接口（ISI）和外围设备接口（PEI），后者又称终端开发数据接口。其中空中接口是数字集群系统的重要接口，它包括网络协议结构，物理层、数据链路层、网络层的功能，语音信号处理，数据传输的差错控制，以及各逻辑信道的用途等。系统接口是指不同厂家的数字集群交换机之间互连的接口，而外围设备接口则是指用户连接的计算机或专用数据设备。由于专用网使用部门的多样性，需要连接的有线通信网（如PSTN、ISDN、PTN、DDN等）也各异，因此网络接口应根据具体用户需求来配置、TETRA提供不同等级的保密性能，对于用户安全性要求不高的系统可以不配置鉴权功能，也可以配置防止非法盗用的鉴权功能，但对传输的信令和信息不加密；用户在系统登记后用假名地址隐藏用户识别码，也可以选择鉴权功能。对于较高安全性要求的系统，用户终端可用32组静态密匙对传输的信息加密，用静态密匙加密的系统也可以选择鉴权或无鉴权功能。对于很高安全性要求的系统，需要配置双向鉴权功能，即网络基础设施对用户和用户对网络基础设施同时鉴权，经过鉴权产生导出密匙来对信令和信息加密。

TETRA的编号原则是设定用户的机内码，它包括国家代码、网络代码和用户识别码3部分，其中国家代码用于国际间漫游通信，如果 专用网不需要国际漫游，则就可以不设国家代码，以节省编号资源。网络代码是由主管部门设定，而用户识别码则由用户组织或运营商分配，共有1667万个用户识别码。每个用户只有一个单呼识别码，但可以有多个群呼识别码。用户群可以按等级分组，如群、队、组、小组等4级，它们的号码也是按需分配。

TETRA可根据用户规模分成单中心集群系统和多中心集群系统两种网络结构，体现组网的灵活性，以便适应大中小容量和各种覆盖分布与网络拓扑的调度系统要求，基站与交换中心间的数字接口也是64kps或2Mbps两种速率。在网络外，TETRA具有直通工作模式，运营者可以对集群方式进行调整，使系统工作于消息集群/传输集群/准传输集群等不同模式。如果系统要求配有直通方式，也可以选择移动台对移动台、移动台对转发器再对移动台，或者移动台对转发器再通过网关转成集群移动台等方式进行通话。

总起来看，TETRA与GSM相比较具有明显的优势，例如：

1、快速的呼叫建立；

2、先进的数据功能；

3、灵活的组网管理和可靠传输；

4、具有直通模式工作；

5、空中接口鉴权和加密；

6、用户终端加密；

7、适用于调度指挥和半双工组呼；

地铁专用无线通信系统的覆盖分析 第3篇

关键词 地铁 专用移动通信 方案选择 覆盖计算

地铁无线通信系统为地铁固定用户和移动用户之间的语音和数据信息交换提供可靠的通信手段，它对行车安全、提高运输效率和管理水平、改善服务质量提供了重要保证；同时，在轨道交通运营出现异常情况和有线通信出现故障时，亦能迅速提供防灾救援和事故处理等指挥所需要的通信手段。地铁无线通信系统的建设需要统筹考虑、深入分析。

1 系统方案及比选

（1）系统制式

根据无线通信技术的发展，城市轨道交通专用无线移动通信系统制式主要可分为常规无线通信、模拟集群、数字集群等。

TETRA数字集群体制可更好地实现轨道交通系统功能，在保证系统的高可靠性、减少系统造价以及体制标准的公开性、组网的灵活性等方面具有明显的优势。在数字集群主设备基础上，针对轨道交通用户开发的二次开发功能日趋完善。同时，目前国内厂家也在积极准备开发和引进先进的TETRA数字集群系统。因此，无线通信系统推荐采用TETRA数字集群制式进行组网。

（2）基站设置方案

在满足服务质量的基础上，结合地铁车站分布和线路特点，集群无线通信系统可以采用两种组网方案：多基站小区制方案和多基站中区制（光纤直放站）方案。两个方案结合场强覆盖方案可以划分为不同的基站覆盖区。

（1）方案一：多基站小区制方案

多基站小区制方案在全线设置多个覆盖区。各车站、车辆段、停车场分别设置一个集群基站。车辆段、停车场地面区域利用全向天线的方式进行场强覆盖，各车站站厅、站台采用功分器、耦合器加全向小天线的方式进行场强覆盖；隧道区间利用泄漏同轴电缆，以上下行合缆的方式加以覆盖，在过长的正线区间，增加光纤直放站做信号补盲。

（2）方案二：多基站中区制（光纤直放站）方案

多基站中区制（光纤直放站）方案在车辆段、停车场各设置一个基站，覆盖车辆段、停车场车场区域。在部分车站设置集群基站、光纤直放近端机、部分车站设置光纤直放远端机，采用基站+光纤直放站+漏泄同轴电缆覆盖全线车站及区间，站厅用小天线覆盖。

（3）方案比选：

以上两种方案各有优缺点，小区制方案系统功能较强，系统稳定性较高，组网和开通较容易，同时可组成统一的网络管理；中区制方案性能满足要求，系统投资较低，但在组网灵活性、抗干扰性、稳定性、通信质量指标等系统性能方面都稍劣于小区制方案；中区制共用信道用户数增多，耐过载能力越差，紧急情况下话路激增容易阻塞。因此，方案一为首选。

在无线通信系统基站组网时，为提高移动交换控制中心和基站之间通路连接的可靠性，在通道组织的逻辑上，采用星型连接，但在传输物理链路上采用环路连接方式，并借助传输的环路倒换机制保护提高系统的可靠性。

（4）中继方案

对于较长的区间，由于信号衰减，车载台接收到的信号强度可能不能满足通信需求，需要设置中继器。通常无线系统可采用两种信号中继方式，分别为光纤直放站方式和射频干线放大器中继放大方式。光纤直放站方式能很好的控制系统上行噪声，同时，光纤直放站的射频信号可以双方向传递，其中继的距离约是射频干线放大器的1.7倍。采用干线放大器只能向一个方向传递，中继距离短。

（5）系统信号覆盖

3 结束语

地铁建设中专用移动通信系统的覆盖，需要通过方案比选，选取合适的覆盖方式，在此基础上，通过覆盖范围、覆盖指标的分析，进行信号覆盖的预算，达到并满足隧道区间、站厅区域、站台区域、车辆段及停车场的覆盖要求，并在频率配置和编号原则的选用上进行高效复用和完整规划。

参 考 文 献

[1] 陈康，李玉斌. 无线通信技术在城市轨道交通中的应用[J]. 电气化铁道. 2009.2

[2] 王寿国. 地铁移动无线网络系统的服务质量研究. 南京航空航天大学. 2008.01.01

地铁无线调度通信系统 第4篇

在地铁民用无线系统中多采用多网合路平台 (POI) 引入民用信号, 无线多网接入系统可以实现多信号、多频段的合路功能, 避免室内分布系统建设的重复投资, 是一种实现多网络信号兼容覆盖行之有效的手段。地铁民用无线系统由多个部分组成, 其核心组件包括POI系统、直放站系统、天馈系统、分路耦合器件、光电缆、漏泄电缆[1]。地下空间无线多网接入系统的应用环境非常复杂, 对网络设计的要求也随之提高。

2 民用通信无线覆盖系统功能需求

民用通信无线覆盖系统把民用移动信号引入轨道交通地下空间, 实现民用无线信号在轨道交通内的覆盖和延伸, 为工作人员和乘客提供高质量的公用移动通信的服务。具体功能需求如下: (1) 移动通信业务功能:语音功能, 短消息功能, 数据业务功能; (2) 网管监控功能。民用通信无线覆盖系统提供与民用集中监控子系统的接口, 便于民用集中监控子系统对民用通信无线覆盖系统进行远程监控。

2.1 民用通信无线覆盖系统功能的实现

系统提供对各运营商基站设备的固定连接接口;系统支持GSM、DCS、CDMA等移动通信业务, 并需要接入3G移动通信业务;系统采用收、发链路分开的方式, 保证各频段之间的隔离;可采用多网合路平台对民用上行及下行信号进行合路、分路及滤波排除干扰, 满足以下条件: (1) 站外基站与地铁站内小区之间的切换条件, 及系统满足地铁地下链状基站小区间的可靠切换要求; (2) 系统满足在隧道和站厅等公共区域的射频信号可靠覆盖;[2] (3) 满足地铁运营管理需求, POI、直放站设备内均有监控单元, 设备提供接口, 可对POI、下行信号驻波比、设备功率、隧道光纤直放站的各项工作参数提供监测。各站的监测信息, 接入车站集中监测告警系统的数据采集器, 传送至集中监测告警系统。

2.2 民用通信无线覆盖系统的需求及网络指标

电信运营商信号需覆盖以下区域: (1) 所有地下车站人流密集的站台层、站厅层; (2) 正线隧道区间及出入段线出入场线隧道区间; (3) 所有地下车站的人行通道; (4) 所有地下车站的用房; (5) 车站出入口; (6) 换乘车站的换乘通道、换乘厅。

系统参数:

(1) 网络覆盖及服务质量

在隧道区间和站厅、站台覆盖范围内95%以上区域无线信号强度不低于-85d Bm。

对于CDMA2000, 隧道正线区间、站厅、站台、换乘厅、换乘通道等公共区域95%以上位置, CDMA2000载波前向接收信号功率大于-82d Bm, 主导频信号Ec/Io应大于-7d B (下行业务信道空载) 或Ec/Io应大于-10d B (下行负荷50%) , 反向终端发射功率应小于5d Bm。[3]

在办公区、设备区等90%以上区域无线信号强度不低于-85d Bm。

在基站接收端位置接收到的GSM上行噪声电平应小于-110d Bm/200k Hz。

在基站接收端位置接收到的CDMA上行噪声电平应小于-105d Bm/1.25MHz。

(2) 覆盖信号外泄要求

经分析距车站出入口10m处的位置, 覆盖系统电平低于-90d Bm, 才能确保不对地面移动信号产生干扰。

3 民用通信无线覆盖系统主要设备的应用

3.1 多网合路平台 (POI) 设备

POI可作为民用通信无线覆盖系统的前端设备, 是整个系统的关键设备, 为确保系统的可靠性及各项指标的高性能, POI设备功能如下: (1) POI为各运营商提供系统接口, 接口指标满足网络运行要求。 (2) POI采用收发分缆设计, 提高系统隔离度;并设计两路系统通道, 一路输出到隧道分布系统, 一路输出到站厅出入口通道等区域分布系统, 便于小区容量分配。 (3) PO设备内提供光纤直放站近端机信源耦合接入端口。 (4) POI监控单元:对POI的设备温度、驻波、功率等进行实时监测, 参数值可本地及远程设定。[4]

3.2 光纤直放站设备

光纤直放站由近端机和远端机组成, 主要功能是隧道的信号中继覆盖, 弥补运营商2G基站信号不足问题。

(1) 光纤直放站近端机:近端机引入基站信号, 通过电/光转换, 将射频信号调制到光信号上, 通过光纤传送至远端机;反之, 将远端机传回的光信号解调还原, 并送回运营商基站。

(2) 光纤直放站远端机:远端机接收到近端机光信号, 经过光/电转换, 从光信号上解调出射频信号, 通过功率放大, 完成信号中继覆盖;反之, 远端机将移动台发送的上行信号, 进行低噪声放大, 通过电/光转换, 将电信号调制到光信号上, 通过光纤传送回近端机。

(3) 直放站监控单元:可对直放站运行参数进行实时监测, 参数值支持本地及远程设定。监控单元配备以太网接口, 接入集中监测告警数据采集单元, 可实现远程监控。[5]

3.3 RRU设备

RRU是BBU的射频拉远单元, 将机房内BBU的基带信号进行调制, 生成载波, 对隧道进行覆盖。所有3G都可采用RRU作为隧道延伸覆盖的中继放大设备。

4 民用通信无线覆盖系统设计思路及设计重点

(1) 信源部分:由运营商提供, 安装在民用机房内; (2) 接入平台:多采用多网合路平台 (POI) 引入民用信号; (3) 隧道内分布系统:使用泄漏电缆实现各个车站区间隧道的信号覆盖;较长隧道区间中采用光纤直放站和RRU弥补信号功率不足, 使用多频分合路器进行信号合路与馈入; (4) 车站信号分布系统:利用同轴电缆、吸顶天线、功分耦合器件等无源器件实现车站覆盖; (5) 网管监控系统:民用通信无线覆盖系统不单独设网管服务器及网管操作终端, 网管监控软件安装于民用集中监测服务器, 并与民用集中监测告警操作终端共同使用, 实现对光纤直放站、POI设备的运行状态监测。[6]

4.1 基本系统设计思路

可采用多网分合路平台, 将各种制式民用无线信号进行合路及分路。使用相同的两套天馈系统对站厅进行覆盖;使用相同的两套漏缆分布系统对站台、隧道系统进行覆盖。为保证收/发天馈间的隔离度, 收/发天线安装间距需>500mm以上, 隧道内两条漏泄同轴电缆间距要求大于0.3米。隧道信号分布系统与车站信号分布系统, 在组网结构设计上相互独立, POI是民用系统的汇聚节点, 作为分布系统与运营商基站的接口, 也是后期维护的分工界面。[7]

4.2 长隧道中继覆盖方案选择

近年来常用有两种隧道覆盖方式, 方式一“基站+光纤直放站”;方式二“基站+拉远RRU”。

方式一“基站+光纤直放站”:常用建设方式之一, 与运营商分工界面清晰, 便于后期地铁运营维护。

方式二“基站+拉远RRU”:在分布式基站中, RRU为基站的一部分, RRU位于隧道区间连接分布式完成隧道中继覆盖;区间RRU属于地铁的设备, 但区间RRU由运营商进行监控, 如果发生故障由运营商告知地铁公司, 这样在流程上比较繁琐。地铁人员对区间RRU处理故障时也需要运营商在BBU端配合, 所以在维护的分工界面及资产划分也很难界定。

设计人员要根据具体工程情况及地铁公司与运营商的沟通情况来选择合适的方案。

4.3 切换带的设置

(1) 隧道切换

假定列车在隧道中段运行速度为70km/h, 以GSM切换为例, 切换最长时间为8秒 (3G切换时间更短) , 在8秒内, 列车行驶了180米, 因此在覆盖场强大于-85dbm的情况下, 只要在隧道中的切换区长度180米左右, 即可保证良好的切换成功率。实际工程中, 切换距离由于工程条件可能会有偏差, 但幅度不会太大。

(2) 车站出入口切换

自动扶梯处经常人群拥挤, 易造成信号衰落。所以要在此处设置较长的信号重叠区域 (切换区) , 保证信号平稳切换。

根据乘客出入地铁站的切换分析;设计时要确保行人进入站厅大约20米处, 站厅信号出入口电平在不低于-80d Bm, 即可保证乘客经过地铁出入口切换。[8]

行人出站时切换情况与入站时相同。

本系统设计, 站厅出入口的覆盖信号可确保在-75d Bm≥ (GSM、CDMA) ≥-80d Bm, 完全能够满足正常切换的要求。

(3) 隧道出入口切换

地下隧道是依靠泄漏同轴电缆馈送的射频信号进行覆盖因此可以将泄漏电缆馈送射频信号至隧道洞口, 并保证有一定射频信号的余量, 然后在洞口安装定向板状天线连接泄漏电缆使地下隧道信号延伸至地面, 增加与室外信号重叠区的长度。当列车驶入隧道时, 隧道内信号逐渐增强, 室外的信号逐渐减弱增加了切换带长度可确保移动台平稳切换。

列车最高运行速度为80km/h, 按GSM最长切换时间8秒计算, 8秒钟行进距离是178米, 为了满足运行列车切换区域的最差要求, 因此在覆盖场强大于-80dbm的情况下, 我们要确保切换区长度超过178米, 以保证信号的平滑切换。

4.4 设计方案概述

各种制式无线信号经POI合路后通过耦合器, 分为2路下行和2路上行。一路通过天馈系统覆盖连接通道、站厅、地面出入口等;对于站厅较大的区域可通过多频分合路器, 对站厅进行中继覆盖。另一路通过功分器与隧道漏缆相接, 覆盖站台、隧道;对于较长的隧道可通过光纤直放站或拉远RRU进行中继覆盖。并在地下站出入口处、隧道出入口处、隧道中设置信号切换带。

城市地铁交通的环境较为特殊, 地下空间无线多网接入系统的应用环境非常复杂。本文对工程应用环境进行了描述与分析, 为地铁民用无线覆盖系统的总体设计提供依据。

摘要：随着移动通信的高速发展, 用户也随之越来越多, 人们对移动通信的依赖也越强, 习惯随时随地利用网络来处理工作或娱乐。也对地铁中的移动通信提出了更高的要求, 同时也是地铁运营的重要环节。系统多利用多网合路平台, 引入多家运营商的信号, 通过泄露电缆、电缆、器件分布方式, 完成对地下空间的理想覆盖。本文对直放站的应用、站台中继覆盖、隧道中继覆盖以及切换带的设置展开讨论及研究。

关键词：地铁,多网合路平台,民用通信

参考文献

[1]邹劲柏, 郝俊.简论城市轨道交通无线通信系统的发展[J].现代城市轨道交通, 2011, 3 (4) :5-17.

[2]聂高峰, 卢博, 杨光.一种复用蜂窝网络下行无线资源的D2D通信干扰抑制方法[J].电网技术, 2012, 01 (11) :35-37.

[3]朱国, 李瀛生.地铁商用移动通信系统的引入及覆盖[J].通信与广播电视, 2012, 9 (2) :33-35.

[4]朱春生.地铁覆盖方案浅析[J].数据通信.2012, 01 (07) :21-23.

[5]黄国晖;吴昊.高铁隧道覆盖中的“POI+泄漏电缆”解决方案[J].中国新通信, 2010, (5) 32-35.

[6]黄艳福, 戚喜成, 姚赛彬, 高修远.地铁移动通信无线网络建设研究[J].邮电设计技术, 2011, 01 (01) :11-13.

[7]章达, 杨勇.地铁通信传输系统方案研究[J].科技传播, 2011, 02 (18) :21-23.

地铁无线调度通信系统 第5篇

广佛地铁消防救援无线通信问题及对策研究

文章对广佛地铁消防救援无线通信存在的`主要消防问题进行了分析,阐述了地铁消防无线通信的重要性和技术要求,并对广佛地铁消防指挥无线通信的解决方案进行了比选,最后分析借鉴了上海地铁消防指挥无线通信模式.

作 者：黄豪 HUANG Hao  作者单位：广东佛山市公安消防局,广东,佛山,528000 刊 名：企业技术开发（学术版） 英文刊名：TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE 年，卷(期)： 28(5) 分类号：U231 关键词：地铁   消防   救援   通信  

地铁专用无线通信系统的设计应用 第6篇

一、地铁无线通信系统方案存在的必要性

无线通信系统的使用率有很大程度的提高,国际各个行业的利用率都显著提升,同时地铁专用的无线通信系统未来的发展趋势已经朝着国际化标准发展。除了广州,深圳等诸多经济发展速度比较快之外的城市,重庆,南京,青岛,大连等诸多二线城市也开始着手地铁无线通信系统的建设工作。结合地铁和高速列车运营商,以及各个监管机构之间存在的联系,以及地下无线电通信系统的作用,唯一的通信链路,无线通信系统在地下的设计需要保护日程管理,语音通信,覆盖保护通信系统的质量和提高安全性的数据通信功能。所以,在对地铁无线通信系统进行设计和规划的过程中,必须要加大对地铁无线通信系统方案的重视力度。

二、地铁无线通信系统的设计选择及对比

2.1应用用技术的选择和比对

目前,在建设地铁无线通信系统的时候,GSM—R数字集群,MPT1327(模拟集群),以及TETRA是最常见的通信应用技术。在这三种途径里面,GSM—R基于公网GSM技术,通信效率较高,综合规划能力比较强,以支持对共享无线通信资源城域应用数字通信系统,在初始设计阶段,深圳地铁二号线已经利用过了这种模式,但由于大城市的GSM—R通信密度使用频率较低,所以为了安全着想,在GSM—R的应用模式和无人驾驶技术设计不予考虑,然而这种方式里面具有创新思想的体现,中国的地下无线通信系统设计规划过程中仍能吸取到很多有利的经验,也为技术创新的发展开辟了一条新的道路。TETRA数字通信中继系统是主应用程序试图呈现无线通信系统,专门为地铁远距离通信而开发设计出的体制,所以,需要覆盖所有类型的功能,需要编程的沟通,同时,将这种技术利用到实际的生活生产中,可以预测出,将来地铁专用无线通信系统主要的发展方向很有可能就是数字通信系统。和以上两种方式比较起来,MPT1327虽然是模拟集群,但是这种方式的利用率依然和数字系统频率的利用率相差好长一段距离,但是对于水利系统,公安,以及油田等方面来说,MPT1327仍然是一个不错的选择。

2.2地铁无线通信系统方案选择的比对

无地下电线的几个物种的通信系统的解决方案,根据当前的信道作为标准为大众主通道和在这两个程序的专用信道的系统之间进行区分。其中,公共信道的程序,也可以分为模拟和数字集群簇模式的方案。每个通道的专用通道方案要求必须有一个独特的用途,即使空置不能用于其他用途,分为中继模式和停止模式。数字节目频道极需要由于需要使用共享信道群集方案和技术的分配所需要产生的创建各种通信信道和控制信道公共方案,动态信道,以保护所有的概率小于专用信道用于使用忙信道的概率,信道比三个或更多个较高,集群节目通道的优点将反映为可靠性,扩展隐私和无线电频率的占用,和信道切换的转换会比其他方案更高。模拟中继溶液主要用于300-300HZ模拟信号进行传输,在以这种方式仅用于调制的载波频率保留的频率的模拟语音信号在我国被用于群集MPT1327标准。与此相反,使用数字电路的解决方案主要使用语音在低比特率编码,以载频可具有多种频率的,主要是在集群的TETRA标准为准的簇的方式,使解决一个简单的业务低频无效的模拟集群加密功能,不方便不能满足技术要求。

2.3系统结构的比对

取决于地铁线路,与由基站到不同的方式,系统可以具有以下结构创建的共享资源TETRA数字通信系统的特性:

(1)电池系统:在控制中心控制开关器件的布局,在沿地铁站,通过信道控制器和基站之间交换各站设置有线传输,沿着泄漏同轴电缆伞场覆盖的地铁线路设置。缺点是,大多数细胞的投资系统,呼叫火车司机的存在,更与列车调度员交接:高信道利用率的优势,系统故障弱化能力强,尤为珍贵要能实现列车司机和没有拨号将能够建立通信链路之间的附近站服务员(通常称为三角形通信铁路)。

(2)中央系统:设置控制在控制中心交换设备,沿着整个主站地铁站,该站设置的其他射频放大设备,通过控制装置和地铁沿线泄漏同轴电缆竖立基站之间的有线传输信道交换。在设备投资的区系统,使用的信道,传输图像的频率,容量故障弱化被间大面积称为与蜂窝系统中,不具有由小的通信功能的小区三角形,没有很大的小区车辆时,该设备是出了车厂和积极的存款线组组不能自动转换发行。

(3)大区制:在位于叫嚣外汇管理基站和中心控制,沿线的地铁站都投入到射频放大设备,沿途设置地铁漏泄同轴电缆的覆盖范围。投资上诉,火车司机和列车调度员转移之间不存在省的大片地区的利益;缺点是使用的通道不高,削弱了差的故障的能力,不能达到的通信的小三角,特别是当火车仓库仓库和组的组的主线路不能被转换自动。此外,区制的伟大建筑是不容易扩大其致命的弱点。因为在阶段地铁建设分期是一种常见的现象。在移动通信系统中,信道的数量不主张用太多的大区制,并建议使用的大空间划分为住宅项目。以这种方式,在交通和起始服务关系,几个基站,所述电池系统的质量方面大区-迫使比单个基站更大。

考虑到这些伟大的资源和配置比较系统的细胞分析,三大体系,建议私人地下无线通讯使用蜂窝架构网络系统体系。具体到市线段大学深圳地铁线路因为中间站,所提出的蜂窝系统的结构和它的无线通信私人系统的组合物之间的相对长的距离。在第二行的后续项目,如果地铁站的空间面积比较小,不会特别注重对小三角函数沟通(因为对未来的编程操作模式集中新城。站火车司机之间的不同按规定作为一项强制性的形式不定期的集中时间,全国铁路标准千钧一发-被称为“联合控制车,绷站问路”,因此操作可能无法集中于通信的小三角形),可以中和该政权联网这样。

三、地铁无线通信系统设计的改良措施

在地铁无线通信系统的方案设计过程中,必须要选择最合适最有利的方案,当下,结合我国地铁无线通信系统的发展状况,衡量方案是否合理的标准即为是否有利于我国未来地铁通信事业的发展。举个例子,加入地铁无线通信系统有很大的可能会发生扩容,基于此,结合这种情况下所呈现的频道数,如果想使用频道方案,则必须要保证频道数小于或者等于3个小时;如果大于3小时了,就只能选择集群方案。然而,要想在众多的方案中选择出最适当的匹配技术,这一过程是十分有难度的,同时我们的设备和集群方案,大部分都是引进国外的,所以,方案的重复率,以及引进的重复率都有很大概率发生,基于这种情况,要想最大程度上保证使用率能够达到最大程度,并且投入最少量的资金,就必须不断借鉴国外的先进的地铁无线通信系统设计技术,与此同时,还要将这些技术加以革新和改造,使其变成我国自己的地铁无线通信系统。

四、结束语

综上所述,通过整篇文章从各个方面的比较和分析,频率资源使用程度最高,使用范围最广的是TETRA,并且这种技术还有一个优势就是相比来说略微均匀的话务分布,受到外界因素干扰的程度小,系统在运行过程中比较安全可靠,可以得到大面积的推广和使用。

参考文献

[1]张勋.民用无线通信系统在广州地铁的功能与应用[J].铁路通信信号工程技术,2010,07(4):65-67.

[2]陈东伐.地铁专用无线通信降级备用系统的应用[J].城市轨道交通研究,2012,15(3):100-102.

[3]徐华林.数字集群无线通信系统及其在地铁中的应用[J].邮电设计技术,2002(12):38-42.

[4]孔存良.论地铁专用无线通信系统方案设计[J].科协论坛,2008(12):74-75.

地铁专用无线通信系统的覆盖分析 第7篇

地铁无线通信系统为地铁固定用户和移动用户之间的语音和数据信息交换提供可靠的通信手段, 它对行车安全、提高运输效率和管理水平、改善服务质量提供了重要保证;同时, 在轨道交通运营出现异常情况和有线通信出现故障时, 亦能迅速提供防灾救援和事故处理等指挥所需要的通信手段。地铁无线通信系统的建设需要统筹考虑、深入分析。

1 系统方案及比选

1.1 系统制式

根据无线通信技术的发展, 城市轨道交通专用无线移动通信系统制式主要可分为常规无线通信、模拟集群、数字集群等。

TETR A (terrestrialtrunked radio, 陆地集群无线电) 数字集群体制可更好地实现轨道交通系统功能, 在保证系统的高可靠性、减少系统造价, 以及体制标准的公开性、组网的灵活性等方面具有明显的优势。在数字集群主设备基础上, 针对轨道交通用户开发的二次开发功能日趋完善, 同时目前国内厂家也在积极准备开发和引进先进的TETR A数字集群系统。因此, 无线通信系统推荐采用TETR A数字集群制式进行组网。

1.2 基站设置方案

在满足服务质量的基础上, 结合地铁车站分布和线路特点, 集群无线通信系统可以采用两种组网方案:多基站小区制方案和多基站中区制 (光纤直放站) 方案。两个方案结合场强覆盖方案可以划分为不同的基站覆盖区。

1.2.1 多基站小区制方案

多基站小区制方案在全线设置多个覆盖区。各车站、车辆段、停车场分别设置一个集群基站。车辆段、停车场地面区域利用全向天线的方式进行场强覆盖, 各车站站厅、站台采用功分器、耦合器加全向小天线的方式进行场强覆盖;隧道区间利用泄漏同轴电缆, 以上下行合缆的方式加以覆盖, 在过长的正线区间, 增加光纤直放站做信号补盲。

1.2.2 多基站中区制 (光纤直放站) 方案

多基站中区制 (光纤直放站) 方案在车辆段、停车场各设置一个基站, 覆盖车辆段、停车场车场区域。在部分车站设置集群基站、光纤直放近端机、部分车站设置光纤直放远端机, 采用基站加光纤直放站加漏泄同轴电缆覆盖全线车站及区间, 站厅用小天线覆盖。

1.2.3 方案比选

以上两种方案各有优缺点, 小区制方案系统功能较强, 系统稳定性较高, 组网和开通较容易, 同时可组成统一的网络管理;中区制方案性能满足要求, 系统投资较低, 但在组网灵活性、抗干扰性、稳定性、通信质量指标等系统性能方面都稍劣于小区制方案;中区制共用信道用户数增多, 耐过载能力越差, 紧急情况下话路激增容易阻塞:方案一为首选。

在无线通信系统基站组网时, 为提高移动交换控制中心和基站之间通路连接的可靠性, 在通道组织的逻辑上, 采用星型连接, 但在传输物理链路上采用环路连接方式, 并借助传输的环路倒换机制保护提高系统的可靠性。

1.2.4 中继方案

对于较长的区间, 由于信号衰减, 车载台接收到的信号强度可能不能满足通信需求, 需要设置中继器。通常无线系统可采用两种信号中继方式:光纤直放站方式和射频干线放大器中继放大方式。光纤直放站方式能很好地控制系统上行噪声, 同时, 光纤直放站的射频信号可以双方向传递, 其中继的距离约是射频干线放大器的1.7倍。采用干线放大器只能向一个方向传递, 中继距离短。

2 系统信号覆盖

2.1 信号覆盖范围

信号覆盖范围包括:双正线区间线路、折返线、避让线;建筑限界内联络线;车辆段、停车场与正线的出入线;车辆段、停车场内地面区域及信号楼、维修基地、办公楼、停车列检库等;全线车站各车站站台、站厅、主要设备用房、办公用房公共区域、换乘通道及出入口大部分区域。

2.2 覆盖指标

1) 服务等级 (G o S) 。

呼叫损耗率:≤2%。

2) 话音质量。

在无线调度网内的通话, 话音质量达到三级标准;进入市话网的通话, 话音质量达到四级标准。

3) 干扰保护比。

同频:≥19 dB, 邻频:≥45 dB。

4) 无线覆盖边缘场强。

边缘场强的最小接收电平门限主要取决于:接收机的灵敏度, 95%时间及地点概率的场强瞬间衰落深度和设计储备量。

一般接收机动态参考灵敏度为:

基站-106 dBm (上行) ;

移动终端-103 dBm (下行) 。

场强覆盖指标瞬时衰落深度取12 dB, 设计储备余量取6 d B。

在满足信噪比和可靠性 (时间地点覆盖概率为95%) 的要求, 最小接收电平取以下参数作为无线覆盖设计参数:

下行每载波不低于-85 dBm;

上行每载波不低于-88 dBm。

2.3 信号覆盖预算

2.3.1 计算指标取值

器件及材料指标应根据实际工程情况做调整。

1) 频率指标。

工作频段:

806～821 M H z (上行) ;

851～866 M H z (下行) 。

工作方式:异频单工、半双工、双工。

双工间隔:45 M H z。

频道间隔:25 kH z。

2) 基站发射功率:按两载频考虑, 基站发射功率为43 dBm, 合路器损耗为3 dB。

3) 功分器插入损耗。

2功分器:3.5 dB;3功分器:5.0 dB;4功分器:6.5 dB。

耦合器插入损耗见表1。

例:6 dB耦合器主通路损耗1.3 dB, 分支通路损耗6 dB。

4) 漏缆及馈线指标。

射频同轴电缆损耗:6 dB/100 m (806～866 M H z) 。

漏泄同轴电缆:806～866 M H z频段内, 传输衰耗25 dB/km、耦合损失为68 dB (95%) 。

2.3.2 隧道区间覆盖计算

1) 区间无中继最大漏缆覆盖距离预算如下[上行下行, 便携台 (TETR A 800) ]。

下行最大传输距离:1 140 m;

上行最大传输距离:1 020 m。

具体的计算见表2的 (1) 、 (2) 。

由上面计算可以知道, 当区间长度大于2 040 m时, 需要增加放大器。

2) 采用一级光纤直放站的覆盖距离延伸[下行, 便携台 (TETR A 800) ]。

下行单向最大传输距离:1 100 m;

双向延伸覆盖距离:2 200 m。

具体的计算见表3。

由计算可以知道, 增加一级光纤直放站的覆盖距离为

2.3.3 站厅区域覆盖计算

在站厅采用室内全向吸顶天线覆盖。因地铁站厅公共区域为开阔的室内空间, 故每根室内全向吸顶天线的覆盖半径为50 m左右, 传播路径上不考虑穿墙损耗。按照自由空间波模型路径损耗公式Lp=32.5+20 lg F+20 lg D (其中F为无线系统频率, D为距天线的距离) 计算, 50 m的空间损耗为67 dB。

根据下行最小电平-85dBm计算, 则所需天线入口功率Pid为

其中, Ld为设计强度, -85 dBm;Lp为路径损耗, 67 dB;Da为衰落余量 (95%) , 9 dB;Gad为天线增益, -2 dB。

从基站到天线点的链路损耗LP不得大于51 dB[40- (-11) =51]。

根据上行最小接收电平-90 dBm计算, 则天线入口接收功率Piu为

其中, Pt为手机发射功率, 33 dBm;Lp为路径损耗, 67 dB;Da为衰落余量 (95%) , 9 dB;Gau为天线增益, 2 dB。

从基站到天线点的链路损耗LP不得大于47 dB[-41- (-88) =47]。

综合上下行分析, 站厅及站台天馈设计时, 应满足基站到天线点的链路损耗小于等于47 dB。

2.3.4 站台覆盖计算

地铁站台有多种形式, 一般分为岛式、侧式两种。对于较规则的岛式站台, 在站台宽度不大于20 m时, 不需要在站台增加天线, 直接利用站台两侧区间漏缆进行覆盖。侧式站台、站台不规则或站台宽度大于20 m时, 在站台设置吸顶小天线增强信号覆盖。链路预算[上行下行, 便携台 (TETR A 800) ]如下。

下行手机接收信号强度:-79.5 dBm;

上行手机接收信号强度:-86.5 dBm。

具体的计算见表4。

2.3.5 车辆段及停车场采用铁塔天线的覆盖计算

车辆段/停车场范围95%区域信号电平应大于-85 dBm, 按铁塔覆盖距离最远750 m计算。

基站的发射功率20 W, 合路器输出40 dBm, 馈线接头损耗按5.5 dBm/100 m考虑。

天线增益, 10 dBi;瑞利衰落裕量, 9 dB;允许的空间损耗值 (d B) , Lp=40-5.5+10-9+85=120.5。

天线安装在铁塔平台上面, 采用1发3收方式, 其中下层平台安装2副接收全向天线, 上层平台安装1副收发共用天线。

根据使用频率和铁塔的设置环境, 采用O kum ura-H ata模型进行场强损耗预测, 确定天线高度。Lp=69.55+26.16lgf-13.28lghb+ (44.9-6.55lg hb) lgd-a (hm) 。其中, f为频率 (M H z) ;d是距离 (km) , 取0.75 km;hb是基站的有效高度 (m) ;hm是移动台天线高度, 取1.5 m。

3 一些说明

3.1 频率配置

本系统工作频段为806～821M H z (上行) 、851～866M H z (下行) 。

地铁无线通信是基于无线电波的专用调度通信系统, 在使用无线电波时, 必须避免空间电波的相互干扰, 对使用的无线频率进行合理规划, 结合整个线网建设, 合理选用频率, 经过现场场强测试及电磁干扰测试后再最终确定, 以达到频率的高效复用。

3.2 编号原则

在TETR A制式数字集群通信网中, 每个无线终端都可以有多个号码, 在城市轨道交通运营中, 主要需要考虑PSTN (PA BX) [public switched telephone network (private autom atic branch exchange) ]呼叫号码和ITSI (用户识别码) 。在为地铁无线通信系统用户终端编号时, 需要结合以下原则考虑:

1) 结合轨道交通的运营组织模式, 统筹考虑, 提高号码的利用率;

2) 结合有可能建设轨道交通无线共网的原则, 合理分配号码序列, 便于在必要时, 不同线路用户的相互呼叫;

3) 编号应具有连续性和规律性, 便于网路的组织管理;

4) 编号要考虑统一机构内部的缩位拨号;

5) 编号应考虑来自PSTN和PA BX的拨号;

6) 编号要考虑虚拟专网 (V PN) 的号码段使用需求;

7) 编号应考虑南京市轨道交通网络的发展, 尽量避免用户改号;

8) 编号应合符TETR A标准。

地铁实际编号方式应结合轨道交通的实际使用情况、用户使用习惯, 与用户探讨后, 在上述原则基础上进行完整规划。

4 结束语

地铁无线通信多系统引入问题分析 第8篇

地铁无线通信多系统存在的问题主要有以下几个方面[1]: (1) 地铁无线通信系统的频带在地铁无线通信多系统中不能满足各种通信设备的频带, 导致多种通信信息的泄露, 无法提供有效的信息安全保障; (2) 地铁内部空间的有限性导致了无线通信信号无法在地铁中流畅地进出, 地铁无线通信多系统中三大通信营业商的无线信号不能有限地在地铁中发送和接收; (3) 由地铁无线通信系统在分路合路过程中功率的不合理以及存在各种干扰造成的信息输入与输出的不对应。

2 干扰地铁无线通信系统的类型及干扰后果

2.1 干扰类型

多种数据分析结果显示, 地铁无线通信系统的主要干扰因素来自于信息的干扰。信息对地铁无线通信系统的干扰主要表现为2方面: (1) 信息干扰地铁通信系统调频。这种干扰类型导致了信息不能顺利流畅传播, 主要原因是调频在上行和下行的时候不能处于同一数值; (2) 信息干扰地铁无线通信系统同频。

2.2 干扰后果

地铁无线通信系统的调频干扰主要分为3方面: (1) 在地铁通信系统调频与移动无线通信调频数值相同时, 就会造成地铁内部的乘车人员的移动设备无法与外界进行正常的通讯, 导致通讯的安全无法保障, 造成通讯信息的非正常传输, 甚至会造成用户的信息流失、泄露等严重问题; (2) 在二者信息调频相同时, 在有限的地铁空间内, 地铁通道会严重限制无线通讯信息的传播, 会给无线通信系统造成更为严重的干扰后果; (3) 无线通信系统存在2种或者更多的无线调频时, 由于受到多种信息的共同作用, 会造成所有的处在地铁内部的通讯设备完全无法进行信息的交互, 也就是处于瘫痪状态, 这种干扰产生的后果最为严重。

3 处理问题的主要措施

3.1 对无线通信系统的定期维护

在系统的定期维护过程中, 各大营业商不能随意对地铁内部的调频频率进行更改, 要严格合法地在地铁无线通信系统的规定范围内进行调频[3]。还要有针对性地调频维护措施, 避免一些干扰造成的不利影响。要定期的计算核实各种无线频率数字, 保证系统的正常运行。

3.2 制定相关制度并严格执行

在地铁无线通信系统的内部结构里存在多种来自不同运营商的无线设备, 并不是单一的一种通信设备, 因此就会产生利益上的冲突。这就需要地铁的相关管理部门制定相应的规章制度以及法律法规, 严格按照规章制度与法律法规进行管理, 要求被管理者严格遵守相关内容, 不得私自违法越界, 保证地铁无线通讯系统的顺利运行, 确保地铁乘车人员的信息安全以及地铁无线通信系统的流畅使用。

4 地铁无线信息多系统的干扰的解决方法

解决多系统干扰的方法有:合理地对工作频率进行选定以及对辐射频率进行合理分配;减少各系统漏洞、天线间相互耦合;严格按照规章制度进行操作等。

5 总结

综上所述, 地铁无线通信系统虽存在着一些不足之处, 还有一定的问题没有解决, 但是地铁无线通信系统为地铁无线通信做出的贡献却很多, 只要应用科学的解决方法, 认真对待, 地铁无线通信系统一定能够更好地为大众服务。

摘要：近年来, 虽然信息技术的应用使地铁通信有了很好的进步, 但是还存在着一些问题, 地铁无线通信多系统就是一个典型例子。论文分析了地铁无线通信多系统存在的问题, 提出了相应的解决方法, 为地铁无线通信相关管理部门对有关问题的分析和解决提供了理论性参考。

关键词：地铁无线通信,系统引入,问题分析

参考文献

【1】李飞.关于地铁无线通信系统的一些探讨[J].中国新通信, 2014 (20) :44-45.

【2】王红光.WLAN在地铁列车控制系统 (CBTC) 中的应用研究[D].广州:华南理工大学, 2015.

无线通信系统在地铁中的应用 第9篇

随着经济的不断发展, 在世界范围内, 轨道交通作为公共交通工具开始出现在城市中。随着科学技术的不断发展, 以及城市化进程的不断推进, 在现代大城市中, 大运量的轨道交起着越来越重要的作用。在我国, 建设和完善城市轨道交通系统, 正面临着前所未有的机遇, 对于我国大中城市来说, 建设和发展城市轨道交通系统将成为有史以来最大的基础设施建设项目。在应用技术、基础理论方面, 由于我国城市轨道交通目前还处于开拓发展阶段, 在这种情况下, 大多数工程项目的实施都要引进新的技术和设备。到目前为止, 在城市轨道交通通信系统技术方面, 我国还没有相应的施工规范和验收标准, 同时更没有统一的通信技术性能指标, 进而在一定程度上严重制约着我国城市轨道交通的发展。因此, 提高我国城市轨道交通的通信技术和信息应用能力, 进一步降低工程造价, 这是确保轨道交通持续发展的关键。

1 概述

对于地铁无线通信系统来说, 通常情况下, 主要包括集群通信系统、无线寻呼引入系统、蜂窝电话引入系统等部分。目前在集群系统方面, 国外技术已经趋于成熟, 数字集群也已经实现了商业化。在国内, 有能力开发集群系统、地铁寻呼引入系统的企业仅有少数的几家公司, 在设备价格方面, 国外目前都比较高, 其高昂的价格使得国内市场难以接受。对于地铁寻呼引入系统来说, 目前我们已经开发出部分部件, 与国外相比, 其性能水平相当。另外, 我们已经具备了蜂窝移动电话引入方面的技术。从国内范围来看, 在地铁无线通信系统所涉及的技术我们处于领先水平。

2 系统组成

从系统组成来说, 地铁无线通信系统主要由无线集群通信、光纤传输、中继器加漏泄同轴电缆传输等子系统构成。其中控制中心设备、集群基站设备、无线移动交换机、光电转换设备等设备共同组成系统。通常情况下, 采用基站加漏缆中继方式对系统的基本结构进行处理。在全线范围内, 需要设置一个控制中心, 若干个集群基站, 一个无线移动交换机等, 同时根据用户数量及话务量的大小, 对基站信道数进行灵活的配置, 并且进行动态的分配。信息指令由调度员发出后, 经控制中心及无线移动交换机处理后被传至相应的集群基站, 基站与光缆之间通过合路器、光电转换器、光分路器等相互连接, 信息经过基站进行处理后, 通过光缆传送至各车站中继器, 中继器通过对信号进行放大处理, 然后馈送至全线漏泄同轴电缆辐射出去, 进而在一定程度上使列车司机、车站值班员、手持台持有者等能够清晰、顺畅地收到来自调度员的信息。对于列车司机、车站值班员、手持台持有者来说, 其发出的信息通过漏泄同轴电缆接收后处理后, 将所接收的信息传送至中继器, 经放大处理后, 中继器将信号通过光缆进一步传送至基站, 最后信息由基站经过控制中心及无线移动交换机传输给调度员。

3 无线通信系统的功能

对于地铁来说, 无线通信系统的功能主要表现为:指挥列车运行、公安治安、防灾应急通信和设备线路维修等。根据地铁运行、管理的需要, 按照无线通信系统的工作区域及工作性质可以将其分为: (1) 列车无线调度通信子系统。 (2) 停车场调车、检修无线通信子系统。 (3) 车辆段调车、检修无线通信子系统。 (4) 维修及施工无线通信子系统。

对于地铁无线通信系统来说, 如果由以上各无线通信子系统构成, 在一定程度上可以满足行车调度、维修调度、公安调度等人员与列车司机、车站值班员、区间工作人员之间的通信需要。借助无线通信系统能够自动完成调度员 (固定台) 与移动台之间通话的接续, 以及移动台与移动台之间、无线用户与PABX程控电话用户之间通话的接续。

4 关键技术

对于地铁无线通信系统来说, 通常情况下, 其组成主要包括无线集群通信、光纤传输、中继器加漏泄同轴电缆传输等子系统。其中, 涉及到的关键技术主要包括:系统集成技术、无线集群通信技术、光纤传输技术、多信道射频中继技术等。系统设备主要由控制中心设备、集群基站设备、无线移动交换机等构成, 与设备相关的关键技术主要包括:高频电路技术、频率合成技术、ASIC技术等。

在技术研发方面, 通过对国外相关设备的先进技术进行引进、消化和吸收, 利用模块化集成方法, 进而在一定程度上自行研制开发标准信令的集群系统基站设备, 同时通过对多信道中继器进行自行研制和开发, 并且对相对成熟的配套产品进行采购, 进一步组建整个通信系统。

(1) 集群调度通信系统。该系统通常情况下主要包括集群控制器、无线交换机、调度台等。 (2) 漏缆中继系统。对于该系统来说, 主要包括光纤射频传输系统、双向放大器。 (3) 无线寻呼引入系统。该系统主要包括前端接收部分、信号处理部分等。 (4) 蜂窝电话引入系统。该系统主要包括高等学校增益大功率线性放大器、高隔离双工器等。

5 结论

随着地铁事业快速发展的要求, 无线通信技术已经成为地铁监控系统建设中一个重要的、关键的技术手段。无线通信技术克服了传统有线网络受制于列车快速运行, 距离跨度大等客观条件的缺陷, 使地铁列车监控系统更为方便、实时和高效。但与此同时, 无线通信技术相比传统有线网络仍然存在着传输有延迟、稳定性不足等缺点, 在今后的工作中, 如何有效提高无线通信技术应用的稳定性和可靠性, 在未来城市轨道交通发展中成为主流, 并且无线通信系统将会朝着高带宽、多功能、智能化方向发展。在地铁运行过程中, 如果带宽足够, 通过对通信和信号系统进行整合, 并对其所占的带宽进行智能化分配, 进一步是该产品改变目前地铁市场信号和通信相互制约的格局。当前, 城市轨道的交通信号和通信系统之间是相对独立的, 由于地铁项目需要大规模的投资, 并且后期维护费用非常庞大。在这种情况下, 可以考虑对通信和信号进行整合。

摘要：在二十世纪, 地铁/轻轨无线通信系统作为运输与通信高度结合的产物, 并且逐渐成为地铁、轻轨运营的关键和重要组成部分, 凭借通信系统可以提高运输效率, 同时可以保证行车的安全性。对于地铁/轻轨无线通信系统来说, 其组成主要包括:无线集群通信、光纤传输、中继器加漏泄同轴电缆传输、无线寻呼引入, 以及蜂窝电话引入等子系统。从隶属关系来看, 地铁/轻轨无线通信可以划归为移动通信范畴, 同时具有限定空间、限定场强覆盖范围、技术要求高、专用性强等特点。

关键词：无线通信,系统组成,关键技术

参考文献

[1]郑祖辉.数字集群移动通信系统[M].三版.电子工程出版社, 2008.

[2]陈相宁, 谭玉平.浅谈地铁综合通信系统[A].第九届全国青年通信学术会议论文集[C].2004 (05) .

[3]吴招锋, 周俊, 林必毅.地铁无线通信技术的研究[J].现代城市轨道交通, 2010 (06) .

浅谈地铁专用无线通信系统的设计 第10篇

目前国内地铁专用无线通信系统主要采用数字集群技术进行组网, 主要由设置在中心的集群中心交换设备和操作控制台;设置在车站的集群基站、功分器和耦合器、天线和车站电台, 敷设在区间的漏泄同轴电缆及配件;设置在车辆段等处的光纤直放站、操作控制台;设置在机车上的机车台以及为移动工作人员配备的手持台等设备组成。中心与沿线车站的设备间通过有线通信传输通道连接, 实现全线场强的覆盖。

1 专用无线通信系统功能要求

地铁专用无线通信系统具有选呼、组呼、全呼、紧急呼叫、呼叫优先级权限等调度通信功能, 并应具有存储功能、监测功能等。

2 频段及频点的选择

地铁无线通信系统采用的制式应符合国家有关技术标准, 所采用的工作频段及频点应由当地无线电管理部门批准。

3 专用无线通信系统工程设计

3.1 网络结构

根据地铁线路的特点, 数字集群通信系统按基站设置方式的不同可以有以下几种系统结构:

小区制:在控制中心设置交换控制设备, 在地铁沿线各车站设置基站, 交换控制设备与基站之间通过有线传输通道连接, 地铁沿线架设漏泄同轴电缆实现全线场强覆盖。小区制的缺点是投资较高, 列车司机与行车调度员之间的通话存在较多越区切换;优点是信道利用率高, 系统的故障弱化能力较强, 最大特点是能够实现车站值班员与列车司机之间无须拨号即可建立通信联系。

中区制:在控制中心设置交换控制设备, 在地铁沿线的重要车站设置基站, 其它车站设置射频放大设备, 交换控制设备与基站之间通过有线传输通道连接, 地铁沿线架设漏泄同轴电缆实现全线场强覆盖。中区制在设备投资、信道利用、越区切换频次、故障弱化能力等方面均介于大区制与小区制之间, 不具备小区制的小三角通信功能, 也不存在大区制的车载设备在列车进出车辆段时正线通话组与车辆段通话组不能自动转换的问题。

大区制:在控制中心设置交换控制设备和基站, 在地铁沿线车站均设置射频放大设备, 地铁沿线架设漏泄同轴电缆实现全线场强覆盖。大区制的优点是投资较小, 列车司机与行车调度员之间的通话不存在越区切换;缺点是信道利用率不高, 故障弱化能力较差, 不能实现小三角通信, 尤其是列车进出车辆段时正线通话组与车辆段通话组不能自动转换。此外, 大区制系统结构不易扩容也是其致命弱点。

综合上述对大、中、小区制三种系统结构的分析比较, 建议地铁专用无线通信系统采用中、小区制系统结构进行组网。

3.2 场强覆盖

地铁专用无线通信系统信号场强覆盖区域通常分为:隧道区间的覆盖、车站站台的覆盖、车站站厅的覆盖。

地铁隧道区间内场强的覆盖方式无外乎两种:采用隧道天线作为辐射源的空间波覆盖方式及采用漏泄电缆作为传输线和分布天线的覆盖方式。前者投资小, 安装工程量小, 但场强覆盖难以控制, 会对隧道内的电磁环境产生不良影响, 无法为控制越区切换、降低同频干扰等具体问题进行针对性的场强分布精确设计, 实际使用先例很少;而后者投资较大, 安装工程量较大, 但由于采用漏泄电缆能够实现对电磁波传播和辐射的严密控制 (既保证了自身系统的抗干扰又能降低对其他无线系统干扰的可能性) , 因此在国内外地铁的建设中均得到了广泛的应用。所以推荐采用漏泄电缆解决隧道内的场强覆盖。

采用漏泄电缆实现区间场强覆盖时, 当区间太长时需在漏缆中间加设放大器对射频信号进行放大。常用的放大器有两种类型:射频直放中继器和光纤作为传输媒介的光纤直放站。两种放大方式对比如下:

下行载噪比

采用射频直放中继器放大的是由基站获得的信号, 可以获得较好的载噪比;光纤直放站由于光端机噪声系数的增加, 其信号的载噪比不及射频直放中继器。

上行噪声

采用射频直放中继器的上行噪声较小, 对基站的影响较小;采用光纤直放站的上行噪声较大, 对基站的影响较大。

可靠性

由于射频直放中继器是一级有源设备, 可靠性较好;光纤直放站包含近端射频调制、光路传输、远端射频解调、射频放大四个部分, 这四个部分是串联工作的, 其中每一个部分出了故障, 都会导致整条链路故障, 可靠性较差。

★信号传输时延

在放大器不级联的情况下, 射频直放中继器对原射频信号的附加时延小;光纤直放站附加时延大。

★延伸距离

射频直放中继器只能单向延伸覆盖范围;光纤直放站可以从中间向两端延伸, 因此后者的延伸距离长。

★级联放大互调影响

射频直放中继器级联放大时互调影响较大;光纤直放站级联放大时互调影响较小。

以上两种方式各有利弊。但总的说来, 当放大器不级联时, 采用射频直放中继器比较合适;反之, 当放大器需要多级级联时, 则采用光纤直放站更为有利。

车站站台场强覆盖通过区间漏泄电缆或在弱场强区增加小天线方式来实现, 站厅层采用吸顶全向天线来进行站厅的场强覆盖。设计计算链路损耗时空间损耗采用自由空间模型公式。

根据无线信号传输模型, 自由空间损耗计算公式为:

L=32.45+20log (F) +20log (D) , 其中F为频率, 单位为MHz, D为距离, 单位为km,

天线覆盖场强电平计算公式:

P (天线覆盖场强电平) =天线口功率+天线增益-自由空间传播损耗。

假设车站场强覆盖设计指标为:专用无线通信网95%的地点及时间 (概率) , 移动终端接收信号的场强电平应不小于-85d Bm;按瑞利衰落法进行计算, 基站、移动终端接收端的比特误码率不超过4% (信噪比≥19d B) 。

按照设计要求满足场强覆盖最小接收电平设计参数:

覆盖范围边缘场强的最小接收电平门限取决于:

(1) 接收机的动态灵敏度:基站=-106d Bm (上行) , 移动手机=-103d Bm (下行) , 车载台=-103d Bm (下行)

(2) 场强覆盖瞬时瑞利衰落深度:衰落储备取值=13d B

(3) 设计储备余量:取值=5d B

边缘场强取值=接收机灵敏度+衰落储备+干扰余量

因此, 在满足信噪比≥19d B和可通率 (时间、地点覆盖概率为95%) 的要求下, 最小接收电平设计取值:

下行 (基站至车台) :每载波≥-85d Bm (车台天线输入端)

下行 (基站至手机) :每载波≥-85d Bm (手机天线输入端)

上行 (车台至基站) :每载波≥-88d Bm (基站接收端)

上行 (手机至基站) :每载波≥-88d Bm (基站接收端)

专用无线通信覆盖的区域内同时并存商业移动通信网, 因此工程的设计须考虑网间的相互干扰。经理论分析和实践证明:专用无线通信网和商业移动通信网在隧道内漏泄电缆安装间隔≥0.45米, 其隔离度可达78d B, 如公网POI和直放站设备相关指标符合国标的条件下如此可减轻或消除网间互调和带外杂散发射干扰的影响。站厅内专用无线通信网天线和商业移动通信网天线安装间隔≥4.5米, 可以减轻或消除网间带外杂散干扰的影响。

结束语

上述内容是本人参加地铁工程建设以来积累的一些理论和经验, 在此总结起来与同行交流学习, 尚有不足之处, 诚请各方同仁指教。

我国城市轨道交通工程已经进入飞速发展的阶段, 北京、上海、广州、深圳等一批人口密集, 公共交通拥挤的城市已经有数条地铁线路投入运营使用, 仍在加大地铁工程建设, 武汉、成都、重庆、沈阳、西安等地也掀起了地铁建设工程的高潮, 地铁已经成为大型城市综合经济文化实力的重要体现。随着城市轨道交通工程的繁荣发展, 地铁无线通信系统也将在地铁工程中被广泛应用, 地铁专用无线通信技术也将不断成熟完善。

摘要：在我国城市地铁通信系统中, 专用无线通信系统是高速运行的地铁列车与车站运营管理人员之间唯一的通信手段, 担负着提高运营效率、确保行车安全及地铁乘客生命安全的重要使命, 为列车调度、维修调度、防灾环控调度、车辆段调度等提供无线通信保障。本文结合工程经验, 扼要介绍地铁专用无线通信系统的工程设计。

关键词：地铁,专用无线通信系统,场强,漏泄电缆,天线

参考文献