謝詩朦

【摘要】 在目前輕軌和地鐵中，無線通信系統(tǒng)的核心應(yīng)用價值已經(jīng)得到充分的證實(shí)。但是，根據(jù)地鐵要求可持續(xù)發(fā)展和成本節(jié)約的想法而言，選擇哪種無線通信系統(tǒng)更流暢、依靠何種技術(shù)更穩(wěn)定等方面疑問，是當(dāng)前的地鐵無線通信系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中一個仍需進(jìn)一步探索的問題?；诔杀咀钚』⑹褂脙r值最大化的要求，本文比對了當(dāng)前地鐵無線通信系統(tǒng)，并根據(jù)地鐵當(dāng)前發(fā)展的實(shí)際需要和方案設(shè)計(jì)的有效性問題，提出一系列新的建議。

【關(guān)鍵詞】 地鐵無線通信系統(tǒng) 應(yīng)用技術(shù) 系統(tǒng)方案選擇

一、引言

地鐵專用無線通信作為高速運(yùn)行的地鐵列車與車下運(yùn)營管理機(jī)構(gòu)之間唯一的通信手段，不僅擔(dān)負(fù)保證運(yùn)營順暢、提高運(yùn)營效率的義務(wù)， 還肩負(fù)著保障行車安全及地鐵乘客生命安全的重要使命。因此，設(shè)計(jì)地鐵專用無線通信系統(tǒng)應(yīng)該確保語音及數(shù)據(jù)通信功能、調(diào)度管理功能的有效實(shí)現(xiàn)以及保證全線場強(qiáng)覆蓋、提高通信質(zhì)量為最終目標(biāo)。

同時，安全可靠、擴(kuò)容的系統(tǒng)和具有延續(xù)性的后期工程也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。其中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是確定系統(tǒng)方案，它不僅決定著整個無線通信系統(tǒng)性能的好壞程度、價格的高低起伏，而且極大的影響著地鐵后期工程帶來的通信系統(tǒng)是否能滿足擴(kuò)容要求。因此，慎重設(shè)計(jì)和優(yōu)選系統(tǒng)方案、妥善處理好當(dāng)前建設(shè)和今后發(fā)展的關(guān)系都具有重要的意義。

二、地鐵無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇及對比

2.1應(yīng)用用技術(shù)的選擇和比對

目前，對地鐵無線通信系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)的時候，GMS-R數(shù)字集群，MPT1327（ 模擬集群），以及TETRA是最常見的通信應(yīng)用技術(shù)，TETRA數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖一。在這三種途徑里面，GMS-R是基于公網(wǎng)GMS的技術(shù)，具有較高通信效率、較強(qiáng)綜合規(guī)劃能力的特點(diǎn)，能夠支持對共享無線通信資源城域應(yīng)用數(shù)字通信系統(tǒng)。深圳地鐵二號線在初始設(shè)計(jì)階段已經(jīng)利用過了這種模式，由于大城市的GMS-R通信密度、使用頻率都比較低，因此為了安全著想就不予考慮在GMS-R的應(yīng)用模式和無人駕駛技術(shù)的設(shè)計(jì)。然而這種方式里面體現(xiàn)了更多的創(chuàng)新思想，在設(shè)計(jì)規(guī)劃中國的地下無線通信系統(tǒng)過程中，我們?nèi)阅芪〉胶芏嘤欣?、有效的?jīng)驗(yàn)，為進(jìn)一步發(fā)展技術(shù)創(chuàng)新開辟了一條新的道路。TETRA數(shù)字通信中繼系統(tǒng)是主應(yīng)用程序試圖呈現(xiàn)無線通信系統(tǒng)，專門為地鐵遠(yuǎn)距離通信而開發(fā)設(shè)計(jì)出的體制，所以，其需要具備覆蓋所有類型的功能、編程的溝通能力等特點(diǎn)。同時，利用這種技術(shù)到實(shí)際的生活生產(chǎn)中可以預(yù)測出將來地鐵專用無線通信系統(tǒng)主要的發(fā)展方向很有可能就是數(shù)字通信系統(tǒng)。與以上兩種方式比較起來，MPT1327雖然是模擬集群，但是這種方式的利用率和數(shù)字系統(tǒng)頻率的利用率相比依然是相差好長一段距離，對于水利系統(tǒng)、公安以及油田等方面來說MPT1327仍然是一個不錯的選擇。

2.2地鐵無線通信系統(tǒng)方案選擇的比對

地鐵無線通信系統(tǒng)方案具有較多的種類，按照目前工作信道為標(biāo)準(zhǔn)來區(qū)分，主要可為公用頻道方案和專用頻道方案兩種，其中公用頻道方案還可以分為數(shù)字集群和模擬集群這兩種方案模式。專用頻道方案要求每種頻道的用途都必須是唯一的、單獨(dú)的，即便空置下來也不能用做其他方面的用途，因此其可分為中繼器方式和車站臺方式。公用頻道方案的數(shù)字集群要求下產(chǎn)生的方案需要設(shè)置多種通話頻道以及一個控制頻道，由于集群方案中需要使用頻道共享和動態(tài)分配頻道技術(shù)，以此保障所有頻道在均被使用時的概率低于專用頻道繁忙時所使用的概率，此方案在頻道高于三個以上時優(yōu)勢就會被充分體現(xiàn)出來，比如其可靠性、穩(wěn)定性、擴(kuò)容、流暢性、保密性以及對無線電頻率的占用、頻道切換和轉(zhuǎn)換均會高于其他方案。模擬集群的方案主要用于傳輸300-300HZ模擬信號，在對載頻調(diào)制時，模擬話音信號只能保留一個頻率，在我國這種方式只能使用MPT1327的集群標(biāo)準(zhǔn)。相對而言，數(shù)字集群方案則主要側(cè)重于使用低碼率話音編碼的方式，具有同一個載頻可以擁有多種頻次的特點(diǎn)，此種集群方式以TETRA的集群標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，能夠解決單一的業(yè)務(wù)、較弱的功能水平、低下的頻率效率、不便于加密等模擬集群無法解決的技術(shù)問題。

2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比選

TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)根據(jù)地鐵線路的特點(diǎn)，按基站不同的設(shè)置方式可以有以下幾種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

（1）小區(qū)制：在控制中心設(shè)置交換控制設(shè)備，在地鐵沿線各車站設(shè)置基站，交換控制設(shè)備與基站之間通過使用有線傳輸通道實(shí)現(xiàn)相互連接，在地鐵沿線架設(shè)漏泄同軸電纜能夠有效加強(qiáng)傘線場覆蓋率。小區(qū)制的缺點(diǎn)在于投資成本較高、列車司機(jī)與行車調(diào)度員之間進(jìn)行通話需要切換較多越區(qū)，容易出現(xiàn)延時性；優(yōu)點(diǎn)是較高的信道利用率、較強(qiáng)的系統(tǒng)故障弱化能力，最為重要的是其能夠?qū)崿F(xiàn)車站值班員與接近列車司機(jī)之間無須撥號就能直接通信聯(lián)系（國鐵俗稱小三角通信）。

（2）中區(qū)制：在控制中心設(shè)置交換控制設(shè)備，在地鐵沿線的重要車站設(shè)置基站并且在其它車站設(shè)置射頻放大設(shè)備，交換控制設(shè)備與基站之間通過有線傳輸通道實(shí)現(xiàn)相互連接，在地鐵沿線架設(shè)漏泄同軸電纜。中區(qū)制在設(shè)備投資成本、信道利用率、越區(qū)切換頻次、系統(tǒng)故障弱化能力等方面的水平均處于大區(qū)制與小區(qū)制之間，既不具備小區(qū)制的小三角通信功能也不存在大區(qū)制車載設(shè)備在列車進(jìn)出車輛段時正線通話組與車輛段通話組不能自動轉(zhuǎn)換的問題。

（3）大區(qū)制：在控制中心設(shè)置交換控制設(shè)備和基站，在地鐵沿線車站均設(shè)置射頻放大設(shè)備，地鐵沿線架設(shè)漏泄同軸電纜提高場強(qiáng)覆蓋率。大區(qū)制的優(yōu)點(diǎn)是投資較省，列車司機(jī)與行車調(diào)度員之間進(jìn)行通話不存在切換越區(qū)的問題，從而減少誤差；缺點(diǎn)是信道利用率不高、故障弱化能力較差、無法實(shí)現(xiàn)小三角通信，尤其是當(dāng)列車進(jìn)出車輛段時，正線通話組與車輛段通話組無法自動轉(zhuǎn)換，帶來諸多不便。此外大區(qū)制的致命弱點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不易擴(kuò)容，而分期、分階段建設(shè)地鐵工程是司空見慣的事情。因此在移動通信系統(tǒng)中不提倡采用大區(qū)制系統(tǒng)，而更多會建議采用大區(qū)分裂成小區(qū)的移動通信系統(tǒng)方案。也就是說，多基站的中、小區(qū)制方式的話務(wù)量與服務(wù)質(zhì)量會優(yōu)于單基站的大區(qū)制方式。

三、結(jié)束語

本文章通過比較和分析各個方面， 得出頻率資源使用程度最高、使用范圍最廣的是TETRA，這種技術(shù)還有一個優(yōu)勢就是其話務(wù)分布與其他相比略微均勻，較少受到外部因素的干擾，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中安全、穩(wěn)定、可靠， 可以得到大面積的推廣和使用。

參 考 文 獻(xiàn)

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