地鐵專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)方案的研究設(shè)計(jì)

趙蓉 蔡果佑

【摘要】 地鐵通信系統(tǒng)中最重要的是無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，它不僅確保地鐵車(chē)輛實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)營(yíng)，還保證了地鐵的安全性。研究地鐵中的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的運(yùn)用，以TETRA基站系統(tǒng)作為跳板，分析地鐵專(zhuān)用的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)方案，主要包括：設(shè)計(jì)分析、無(wú)線(xiàn)覆蓋設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、容量規(guī)劃等。

【關(guān)鍵詞】 地鐵 無(wú)線(xiàn)通信 系統(tǒng)

國(guó)民經(jīng)濟(jì)正在不斷發(fā)展，城市地鐵也處于逐步完善中，當(dāng)前我國(guó)地鐵建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)高峰期。地鐵中無(wú)線(xiàn)通信是列車(chē)與列車(chē)和運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)間的一種聯(lián)系手段，它保障了用戶(hù)的安全和行車(chē)途中的安全性。本文研究了地鐵中的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的運(yùn)用，以TETRA基站系統(tǒng)作為跳板，研究地鐵專(zhuān)用的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)方案，目的在于設(shè)計(jì)出完善、系統(tǒng)的通信方案，以便推進(jìn)地鐵產(chǎn)業(yè)更好地發(fā)展。

一、地鐵無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1設(shè)計(jì)分析

本文所說(shuō)的專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)包括了有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)兩方面，并且由很多TETRA系統(tǒng)基站來(lái)組合而成。其中比較困難環(huán)節(jié)在于，無(wú)線(xiàn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱的覆蓋設(shè)計(jì)和信號(hào)干擾等問(wèn)題。無(wú)線(xiàn)通信的組成環(huán)節(jié)包括無(wú)線(xiàn)交換控制中心設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的維護(hù)管理、TETRA基站、光纖直放站、列車(chē)車(chē)載臺(tái)、漏泄同軸電纜以及其他設(shè)備和傳輸通道。專(zhuān)用的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的核心部分包含了五個(gè)方面，分別為：中心交換控制器、訪問(wèn)位置寄存器、具有設(shè)備的網(wǎng)管、服務(wù)器的調(diào)度、基站控制器等。本次的設(shè)計(jì)采用全新的IP構(gòu)架中的TETRA系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行處理，系統(tǒng)內(nèi)部的處理數(shù)據(jù)都交由IP管理，其中也包含了調(diào)度臺(tái)在內(nèi)的全部中心交換設(shè)備。因?yàn)椴扇×讼冗M(jìn)且暢銷(xiāo)的IP核心系統(tǒng)，所以才能各個(gè)系統(tǒng)具有更好的運(yùn)用功能和擴(kuò)充能力。同時(shí)可利用新穎的IP核心系統(tǒng)來(lái)完善多條鐵路的分享功能，而且還能使用VPN服務(wù)的數(shù)據(jù)和語(yǔ)音通話(huà)功能。

1.2無(wú)線(xiàn)覆蓋設(shè)計(jì)

（1）無(wú)線(xiàn)覆蓋設(shè)計(jì)概述。Tetra曾研究了無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)在地鐵站臺(tái)、停車(chē)場(chǎng)、站廳等等的周邊處所產(chǎn)生的信號(hào)覆蓋情況，為此做了以下幾個(gè)要求：一、通話(huà)的音量傳輸：信號(hào)噪音比率大于等于20分貝；誤碼比率小于等于4%；地點(diǎn)話(huà)量比率大于等于95%。二、無(wú)線(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)覆蓋：第一，車(chē)門(mén)關(guān)閉，正常情況下通話(huà)音量是30分貝，如遇陡坡或隧道內(nèi)的其他情況，通話(huà)音量會(huì)逐漸上升；第二，手放在腰部以下通話(huà)時(shí)，無(wú)線(xiàn)基站會(huì)根據(jù)此行徑發(fā)出下行的信號(hào)，那樣的話(huà)需要用戶(hù)保持在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不發(fā)出任何信號(hào)；第三，無(wú)線(xiàn)基站在發(fā)出上行的信號(hào)時(shí)，位于頭部手持臺(tái)的用戶(hù)要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)保持信號(hào)輸入平穩(wěn)；第四，不管列車(chē)是運(yùn)行還是停止?fàn)顟B(tài)，列車(chē)電臺(tái)都能在任何位置讓人們有滿(mǎn)意的效果；第五，在停車(chē)場(chǎng)、站臺(tái)和車(chē)站等覆蓋率高于95dB。

（2）無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍。車(chē)站信號(hào)分布和隧道信號(hào)分布系統(tǒng)等組成了地鐵無(wú)線(xiàn)覆蓋的總系統(tǒng)，技術(shù)員需要在出口處等等的所有通道內(nèi)安裝天線(xiàn)和功分器及藕合器，這樣站臺(tái)、停車(chē)場(chǎng)、站廳等的通道內(nèi)都會(huì)被其覆蓋。無(wú)線(xiàn)通信覆蓋的范圍包括了六個(gè)地方，如下：第一，車(chē)輛和停車(chē)場(chǎng)所有的區(qū)域范圍；第二，控制中心；第三，車(chē)輛和停車(chē)場(chǎng)與線(xiàn)的交集處；第四，折返線(xiàn)、避讓線(xiàn)等的線(xiàn)路；第五，車(chē)站的站臺(tái)、站廳等的公共區(qū)域范圍；第六，建筑線(xiàn)內(nèi)的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)。

1.3容量規(guī)劃

（1）話(huà)務(wù)量估算。設(shè)計(jì)方案配置49個(gè)2基站，2個(gè)4基站，系統(tǒng)的用戶(hù)決定于基站和信息的配置。2基站有8個(gè)信道，其中可以分成1個(gè)控制信道和7個(gè)話(huà)務(wù)信道。4基站有16個(gè)信道，其中15個(gè)信道是可以使用的。根據(jù)目前的用戶(hù)話(huà)務(wù)量來(lái)看，假如每個(gè)用戶(hù)的通話(huà)量為0.012Er1，那么系統(tǒng)為排隊(duì)的時(shí)間大于0秒的機(jī)率就小于5%。不同載波基站支持的話(huà)務(wù)量，2基站為3.19Erl，3基站為6.01Erl，4基站為9.04Erl，6基站為15.43Erl，8基站為22.09Erl，通常設(shè)計(jì)中所用的是2基站和4基站。2TTRX，單基站話(huà)務(wù)量3.19 Erl，基站數(shù)量49，話(huà)務(wù)量156.31Erl， 4TTRX，單基站話(huà)務(wù)量9.04Erl，基站數(shù)2，話(huà)務(wù)量18.08Erl，依照基站配置和基站數(shù)量，排隊(duì)的時(shí)間大于0秒的機(jī)率就小于5%時(shí)，系統(tǒng)可以提供174.39的話(huà)務(wù)量給用戶(hù)。

（2）交換機(jī)接口容量。系統(tǒng)的規(guī)劃容量，1個(gè)節(jié)點(diǎn)的DXT3配置鏈接了TETRA基站共51個(gè)，106個(gè)載波數(shù)，13個(gè)調(diào)度臺(tái)，用戶(hù)總數(shù)為2000人。一個(gè)交換機(jī)最大的容量可以容納100個(gè)TETRA基站，350個(gè)載波，250個(gè)調(diào)度臺(tái)，用戶(hù)容量總數(shù)可以達(dá)到64，000個(gè)。

二、結(jié)論

研究地鐵中的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，本文首先對(duì)隧道內(nèi)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行相關(guān)了解，之后分析了話(huà)務(wù)量和通話(huà)組，最后討論了車(chē)次號(hào)和列車(chē)間的接口。只有了解了這些基本流程的應(yīng)用，才能設(shè)計(jì)出更好的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)方案。本文對(duì)無(wú)線(xiàn)通信進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，通過(guò)不同的方案來(lái)滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。綜上所述，研究結(jié)果表明，地鐵無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)可以大幅度滿(mǎn)足地鐵范圍內(nèi)的用戶(hù)通話(huà)和傳輸數(shù)據(jù)的大量需求。

參 考 文 獻(xiàn)

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[3]余輝.上海地鐵二號(hào)線(xiàn)車(chē)地通信系統(tǒng)分析[J].鐵道通信信號(hào).2013.（04）：55-59