沈強，王征

（1. 北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京 100068；2. 城軌全自動運行系統(tǒng)與安全監(jiān)控北京市重點實驗室，北京 100068）

目前我國城軌通信系統(tǒng)設(shè)計、建設(shè)基本均根據(jù)GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》[1]架構(gòu)要求進行，隨著通信新思維新技術(shù)日新月異的發(fā)展，通信設(shè)備也不斷迭代更新，其主要方向基本都朝著IP化、網(wǎng)絡(luò)化、寬帶化、移動化、智能化、云化、虛擬化、低時延、高可靠等方向發(fā)展[2-4]。城軌通信系統(tǒng)成熟穩(wěn)定的調(diào)度系統(tǒng)（專用無線通信系統(tǒng)和專用電話系統(tǒng)）所采用的技術(shù)也應(yīng)繼續(xù)發(fā)展演進，考慮到運營人員對新服務(wù)新功能的需求，結(jié)合運營人員使用的便利性、易用性等，同時提高系統(tǒng)的可靠性和可維護性，提出針對專用無線通信系統(tǒng)和專用電話系統(tǒng)的部分功能、使用操作方式等進行融合提升，以便更好地服務(wù)運營人員和提升運營人員感知。

1 有線無線調(diào)度功能分析及現(xiàn)狀

我國城軌有線調(diào)度功能一般由專用電話實現(xiàn)，通常采用數(shù)字程控交換技術(shù)方案；無線調(diào)度功能一般由專用無線通信實現(xiàn)，通常采用基于800M TETRA數(shù)字集群進行二次開發(fā)的無線通信技術(shù)方案。

1.1 有線調(diào)度功能分析及現(xiàn)狀

自1970年法國開通世界上第1部數(shù)字程控交換機（時分復(fù)用技術(shù)和大規(guī)模集成電路）到20世紀80年代后數(shù)字程控交換機開始在全球普及，直到1991年我國成功研制出第1臺擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型數(shù)字程控交換機——HJD04，打破了西方世界“八國九制”長期壟斷我國程控交換機的市場格局，此后我國信息通信技術(shù)和相關(guān)企業(yè)迅猛發(fā)展，已位于全球信息通信設(shè)備制造業(yè)“第一集團”的前列。

截至目前，我國城軌通信系統(tǒng)專用電話基本都采用數(shù)字程控交換機方案，以北京地鐵7號線為例，專用電話系統(tǒng)采用“雙星型+環(huán)型”組網(wǎng)方案，這也是目前我國城軌專用電話典型系統(tǒng)組網(wǎng)方案。

在主、備用控制中心（車輛段）設(shè)專用電話主系統(tǒng)設(shè)備，在車站設(shè)專用電話分系統(tǒng)設(shè)備。主、備用控制中心主系統(tǒng)之間通過北京地鐵7號線傳輸系統(tǒng)2M通道點對點方式連接，每個車站分系統(tǒng)通過北京地鐵7號線傳輸系統(tǒng)2M通道以點對點星型連接方式分別接入主、備用控制中心主系統(tǒng)及相鄰車站分系統(tǒng)；同時相鄰車站分系統(tǒng)通過實回線模擬中繼互聯(lián)，首尾車站相連，作為數(shù)字中繼的備份。

1.2 無線調(diào)度功能分析及現(xiàn)狀

TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)是基于TDMA技術(shù)的專業(yè)窄帶移動通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)是歐洲通信標準協(xié)會（ETSI）為了滿足歐洲各國專業(yè)部門對移動通信的需要而設(shè)計、制定統(tǒng)一標準的系統(tǒng)。TETRA標準現(xiàn)已成為歐洲標準，獲得包含美國、中國等在內(nèi)的歐洲以外國家及地區(qū)采用，但其技術(shù)體制早已停止向后演進。

TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)可在同一技術(shù)平臺上提供指揮調(diào)度、低速數(shù)據(jù)傳輸和電話服務(wù)，可提供多群組的調(diào)度功能，還可提供短數(shù)據(jù)信息服務(wù)、分組數(shù)據(jù)服務(wù)及數(shù)字化的全雙工移動電話服務(wù)。TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)還支持DMO方式，可實現(xiàn)鑒權(quán)、空中接口加密和端對端加密。TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)具有虛擬專網(wǎng)功能，可使1個物理網(wǎng)絡(luò)為互不相關(guān)的多個組織機構(gòu)服務(wù)。其功能實現(xiàn)滿足《地鐵設(shè)計規(guī)范》相關(guān)要求。

世界上主流TETRA系統(tǒng)廠家有2家，Motorola和AIRBUS，應(yīng)用于我國城軌專用無線通信和政務(wù)無線通信。直到2014年，國產(chǎn)TETRA系統(tǒng)在北京地鐵7號線成功試運行，才開始打破國外這2家公司對TETRA系統(tǒng)的長期壟斷。

以北京地鐵7號線為例介紹無線通信系統(tǒng)組網(wǎng)方案（正式技術(shù)方案），主用控制中心設(shè)置集群交換機，各車站設(shè)置數(shù)字基站，在備用控制中心設(shè)置降級備用系統(tǒng)。這也是目前我國城軌專用無線通信系統(tǒng)典型系統(tǒng)組網(wǎng)方案。

（1）主用組網(wǎng)方式。主用控制中心調(diào)度大廳各類調(diào)度臺通過調(diào)度臺自帶的接口接入7號線集群交換機和調(diào)度服務(wù)器。備用控制中心、停車場各類遠端調(diào)度臺通過7號線傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接入主用控制中心集群交換機和調(diào)度服務(wù)器。主用控制中心數(shù)字集群交換機通過7號線傳輸以太網(wǎng)通道連接車站、停車場的雙載頻數(shù)字集群基站。雙載頻數(shù)字集群基站通過專用射頻接口連接區(qū)間漏泄電纜、光纖直放站，車站射頻電纜、天線，停車場光纖直放站和天線，利用漏泄電纜、光纖直放站、天線的特性，通過空中接口接入列車車載臺和移動用戶終端。各車站、停車場固定臺通過固定臺的空中接口分別接入本地雙載頻數(shù)字集群基站。

（2）降級備用組網(wǎng)方式。當主用控制中心數(shù)字集群交換機故障時，啟用備用控制中心無線降級備用交換控制設(shè)備。無線降級備用交換控制設(shè)備通過7號線傳輸系統(tǒng)2M通道連接全線各車站、停車場的值班員固定臺。車站、停車場值班員固定臺通過固定臺的空中接口分別接入本地雙載頻數(shù)字集群基站，此時基站處于單站集群模式。列車車載臺和移動用戶終端通過空中接口接入?yún)^(qū)間漏泄電纜、光纖直放站，車站天線，停車場光纖直放站和天線，最終接入備用控制中心。

北京地鐵7號線試運行技術(shù)方案（國產(chǎn)技術(shù)方案），在主用控制中心設(shè)置集群交換機，在車站設(shè)置基站，不再設(shè)置降級備用系統(tǒng)（在北京新機場線的方案中已采用主備中心雙集群交換機冗余設(shè)置），設(shè)備設(shè)置方式及實現(xiàn)功能與采用Motorola的TETRA系統(tǒng)功能基本一致。

1.3 存在問題

（1）有線調(diào)度?；跀?shù)字程控交換技術(shù)的有線調(diào)度可提供功能較為單一有限，主要功能有：單呼、組呼和全呼、一般呼叫和緊急呼叫、臺間聯(lián)絡(luò)、固定會議和臨時會議、站間行車電話、站內(nèi)/段內(nèi)直通電話、道岔電話等有線調(diào)度語音通信功能。而如調(diào)度命令電子化下發(fā)、視頻會議等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以及調(diào)度電話安全使用用戶授權(quán)管理等功能，在數(shù)字程控交換機上均無法實現(xiàn)，也無法擴展升級。此外還面臨主流通信廠家不再提供數(shù)字程控交換機供貨和技術(shù)服務(wù)的困境。

（2）無線調(diào)度?；?00M TETRA數(shù)字集群技術(shù)的無線調(diào)度可提供功能較為單一有限，主要功能有：單呼、組呼、全呼、緊急呼叫、呼叫優(yōu)先級等無線調(diào)度語音通信功能，此外還具有DMO、外線呼叫、語音存儲、監(jiān)測功能等。而如調(diào)度命令電子化下發(fā)、視頻會議、視頻呼叫等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能在800M TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)上均難以實現(xiàn)，也無法擴展升級。此外還面臨國外廠家供貨和服務(wù)價格高昂、技術(shù)支持響應(yīng)時間長、不同廠家系統(tǒng)設(shè)備互聯(lián)互通困難、個性化需求難以滿足等困境。

2 可視化調(diào)度方案

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，有線通信從數(shù)字程控交換技術(shù)向軟交換技術(shù)、IMS技術(shù)發(fā)展，無線通信從2G、3G、4G向5G發(fā)展，除提供更豐富的功能外（尤其是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)），系統(tǒng)安全性、可靠性、可管理性和可維護性同樣也在不斷提高。我國三大通信運營商正朝著FMC、智能融合、多網(wǎng)融合的方向大踏步發(fā)展，城軌通信系統(tǒng)也應(yīng)隨著整個通信行業(yè)的發(fā)展潮流向前發(fā)展，應(yīng)用新技術(shù)新方案，更好為城軌安全運營服務(wù)。

2.1 有線調(diào)度可視化方案

2.1.1 有線通信技術(shù)分析

2017年12月21日，中國電信最后一臺數(shù)字程控交換設(shè)備退網(wǎng)，標志著數(shù)字程控交換機的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用到了盡頭，同時此前國內(nèi)外各大主流通信廠家數(shù)字程控交換機基本已停產(chǎn)，都已轉(zhuǎn)向軟交換和IMS發(fā)展。

數(shù)字程控交換機這種基于電路交換的技術(shù)已經(jīng)不能滿足技術(shù)先進性也無法考慮新業(yè)務(wù)的擴展，其設(shè)備供貨調(diào)試開通及運營備件采購等后期服務(wù)也不再有國內(nèi)外主流通信廠家支持，該技術(shù)已不能滿足城軌專用電話系統(tǒng)的建設(shè)需求。這勢必要求考慮專用電話系統(tǒng)建設(shè)的替代技術(shù)方案，可供選擇的有軟交換技術(shù)方案和IMS技術(shù)方案。如果從采用的基礎(chǔ)技術(shù)上看，IMS和軟交換有很大的相似性：都基于IP分組網(wǎng)；都實現(xiàn)了控制與承載的分離；大部分協(xié)議都是相似或完全相同；許多網(wǎng)關(guān)設(shè)備和終端設(shè)備甚至可以通用。IMS和軟交換的區(qū)別主要是網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，軟交換網(wǎng)絡(luò)體系基于主從控制的特點使其與具體接入手段關(guān)系密切，而IMS體系由于終端與核心側(cè)采用基于IP承載的SIP協(xié)議，IP技術(shù)與承載媒體無關(guān)的特性使得IMS體系可支持各類接入方式，從而使IMS的應(yīng)用范圍從最初始的移動網(wǎng)逐步擴大到固定網(wǎng)領(lǐng)域。此外，由于IMS體系架構(gòu)可支持移動性管理并具有一定QoS保障機制，因此IMS技術(shù)相比于軟交換的優(yōu)勢還體現(xiàn)在寬帶用戶的漫游管理和QoS保障。但從目前業(yè)界來看，專注于專用電話有線調(diào)度的通信廠家基本處于軟交換技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣階段，但IMS技術(shù)的確是下一步有線通信發(fā)展的方向。

軟交換技術(shù)和數(shù)字程控交換技術(shù)優(yōu)缺點對比分析見表1。

表1 軟交換技術(shù)和數(shù)字程控交換技術(shù)優(yōu)缺點對比

續(xù)表1

2.1.2 基于軟交換技術(shù)的有線可視化調(diào)度方案

參照《地鐵設(shè)計規(guī)范》，結(jié)合運營實際需求，專用電話系統(tǒng)采用軟交換技術(shù)與數(shù)字程控交換技術(shù)功能實現(xiàn)對比見表2。

結(jié)合表1、表2可知，軟交換技術(shù)除實現(xiàn)數(shù)字程控交換技術(shù)全部功能外，還支持數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)，可為運營提供豐富多樣的新服務(wù)。

近年來，我國城軌通信公務(wù)電話系統(tǒng)陸續(xù)采用軟交換技術(shù)方案，但專用電話系統(tǒng)鮮有采用軟交換技術(shù)方案進行建設(shè)。實際上軟交換技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在電力、交通行業(yè)采用軟交換技術(shù)進行有線調(diào)度案例已十分普遍。

表2 軟交換技術(shù)和數(shù)字程控交換技術(shù)功能實現(xiàn)對比

采用軟交換技術(shù)的專用電話系統(tǒng)典型技術(shù)方案，在主備控制中心各設(shè)置1套軟交換中心設(shè)備，每套1+1配置，主備控制中心采用服務(wù)器集群冗余配置，同時配置交換機（連接可視化調(diào)度臺）、中繼網(wǎng)關(guān)（連接2M調(diào)度臺）；各車站分別設(shè)置1套車站接入網(wǎng)關(guān)（連接專用分機）和1套網(wǎng)絡(luò)交換機（連接可視化值班臺）；主備控制中心和車站之間通過配套建設(shè)的傳輸系統(tǒng)100M以太網(wǎng)通道相連。

采用軟交換技術(shù)的專用電話系統(tǒng)，最大特色是可實現(xiàn)可視化調(diào)度和調(diào)度命令電子化下發(fā)，尤其是調(diào)度命令電子化下發(fā)（電子白板功能），不再需要調(diào)度員口述調(diào)度指令再由值班員手寫記錄并復(fù)述調(diào)度指令這一繁瑣環(huán)節(jié)，可有效降低調(diào)度員和值班員的工作量，提升調(diào)度工作效率和調(diào)度命令的準確性。

2.2 無線調(diào)度可視化方案

自2014年3月開始，北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司組織聯(lián)合攻關(guān)組，開展LTE-M技術(shù)綜合承載CBTC業(yè)務(wù)、PIS/CCTV等業(yè)務(wù)的可行性驗證工作，經(jīng)軌道交通運行控制系統(tǒng)國家工程研究中心（北京交通大學）和中國鐵道科學研究院集團有限公司環(huán)行鐵道試驗線測試，證明LTE-M技術(shù)可滿足城軌車地無線通信使用需求。此后我國各地城軌交通建設(shè)方均高度關(guān)注并跟蹤LTE-M技術(shù)在城軌的應(yīng)用。

《工業(yè)和信息化部關(guān)于重新發(fā)布1 785～1 805 MHz頻段無線接入系統(tǒng)頻率使用事宜的通知》（工信部無〔2015〕65號）[5]明確城軌可使用1 785～1 805 MHz頻段?！蛾P(guān)于推薦城軌交通項目新建CBTC系統(tǒng)使用1.8G專用頻段和LTE綜合無線通信系統(tǒng)的通知》（中城軌〔2016〕003號）[6]的印發(fā)，各城市開始迅速推進LTE技術(shù)的應(yīng)用，中國城市軌道交通協(xié)會的LTE-M系統(tǒng)標準也為其應(yīng)用提供了良好指導。此后，在進行新建線路建設(shè)和既有線改造時，基本都在申請1.8G頻段及應(yīng)用LTE-M技術(shù)。

2.2.1 無線通信技術(shù)發(fā)展趨勢

我國城軌通信專用無線通信系統(tǒng)還大規(guī)模使用的TETRA技術(shù)同樣面臨著走向沒落的境況，究其根本原因在于TETRA技術(shù)底層還是采用的是TDMA窄帶技術(shù)，已無法滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大帶寬需求，特別是移動視頻業(yè)務(wù)。隨著LTE-M技術(shù)的不斷成熟和我國城軌線路上存在多張無線網(wǎng)（PIS、CBTC系統(tǒng)WLAN網(wǎng)，專用無線通信系統(tǒng)TETRA網(wǎng)，民用通信2G、3G、4G、5G網(wǎng)，政務(wù)通信TETRA網(wǎng)，公安通信PDT網(wǎng)），考慮到降低無線系統(tǒng)間干擾、提高系統(tǒng)可靠性、多網(wǎng)融合（PIS、CBTC、專用無線通信融合，政務(wù)和公安已實現(xiàn)共用天饋系統(tǒng)，民用3家運營商已實現(xiàn)共用天饋系統(tǒng)）、集約化發(fā)展降低投資，我國城軌建設(shè)方都陸續(xù)開始采用LTE-M技術(shù)實現(xiàn)車地無線綜合承載。

2.2.2 B-TrunC技術(shù)簡介

B-TrunC是由寬帶集群（B-TrunC）產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織制定的基于TD-LTE的“LTE數(shù)字傳輸+集群語音通信”專網(wǎng)寬帶集群系統(tǒng)標準。2012年11月在CCSA上正式立項啟動，并于2014年11月成為ITU-R推薦的PPDR寬帶集群空中接口標準。這是中國寬帶集群通信標準首次被ITU的PPDR建議書所采納成為國際標準。B-TrunC第1階段技術(shù)標準于2013—2014年完成并陸續(xù)發(fā)布，2015年成為ITU推薦的首個支持點對多點語音和多媒體集群調(diào)度PPDR應(yīng)用的國際標準。2016年，B-TrunC標準寫入M.2014-03標準修訂稿，成為ITU-R推薦的集群空中接口標準，鞏固了我國專網(wǎng)標準的國際領(lǐng)先地位。同年，B-TrunC標準寫入《城軌車地綜合通信系統(tǒng)（LTE-M）規(guī)范》，為城軌無線專網(wǎng)通信產(chǎn)品的研發(fā)、測試、試驗提供了良好的標準基礎(chǔ)[7]。B-TrunC聯(lián)盟第2階段標準已發(fā)布，主要面向大規(guī)模組網(wǎng)漫游等應(yīng)用場景和技術(shù)需求。

參照《地鐵設(shè)計規(guī)范》，結(jié)合運營實際需求，專用無線通信系統(tǒng)采用B-TrunC技術(shù)與TETRA技術(shù)功能實現(xiàn)的對比見表3。

結(jié)合B-TrunC與TETRA系統(tǒng)的實現(xiàn)能力和產(chǎn)業(yè)鏈能力對比見表4。

由表3、表4可知，除在電話轉(zhuǎn)接這個非標功能B-TrunC還需進一步開發(fā)外，在視頻呼叫（可視化調(diào)度）、臨時組呼（動態(tài)重組）、空中接口升級方面，B-TrunC遠優(yōu)于TETRA，更適合運營調(diào)度人員使用，方便運營維護人員管理維護。

2.2.3 北京軌道交通LTE-M系統(tǒng)綜合承載建設(shè)方案

經(jīng)北京市無線電管理局批準[8]，北京軌道交通建設(shè)LTE-M系統(tǒng)可使用的頻率如下：地面區(qū)域為1 785～1 795 MHz（除去首都國際機場和首都新機場地區(qū)外的

軌道交通地面區(qū)域）；地下區(qū)域為1 785～1 805 MHz（軌道交通地下區(qū)域）。

表3 B-TrunC與TETRA功能實現(xiàn)對比

表4 B-TrunC與TETRA系統(tǒng)實現(xiàn)能力及產(chǎn)業(yè)鏈能力對比

北京在建及后續(xù)新建線路均擬采用LTE-M技術(shù)綜合承載（按A、B雙網(wǎng)建設(shè)），綜合承載業(yè)務(wù)包括對端到端傳輸時延有較高要求的實時業(yè)務(wù)和對時延不敏感的非實時/準實時業(yè)務(wù)兩大類。其中B網(wǎng)5M頻寬承載信號系統(tǒng)業(yè)務(wù)（CBTC業(yè)務(wù)信息、列車運行狀態(tài)監(jiān)測）；A網(wǎng)用于綜合承載，承載業(yè)務(wù)需求見表5，其中第10項的集群調(diào)度視頻業(yè)務(wù)即為實現(xiàn)可視化無線調(diào)度功能。

A、B每個網(wǎng)絡(luò)均由EPC及網(wǎng)管、BBU、RRU、TAU、固定臺、車載臺、移動臺組成。

從燕房線（我國首條采用自主知識產(chǎn)權(quán)的FAO無人駕駛線路）開始，北京后續(xù)新建線路也都采用FAO制式，同時考慮承載集群調(diào)度業(yè)務(wù)，計劃A、B網(wǎng)采用雙EPC方案。即在主備控制中心各設(shè)1套A、B網(wǎng)EPC核心網(wǎng)設(shè)備（支持B-TrunC集群功能）通過本工程傳輸通道與在車站設(shè)置的BBU相連，在車站及區(qū)間設(shè)置RRU，同時在主備控制中心設(shè)置B-Trunc調(diào)度中心設(shè)備及相應(yīng)的調(diào)度臺，車控室設(shè)置無線集群調(diào)度固定臺和配備相應(yīng)的移動臺，在列車車頭和車尾分別設(shè)置車載天線、車載合路器、TAU和車載臺，并配備相應(yīng)的移動臺。天饋系統(tǒng)在停車場、車輛段、車站采用室分小天線+漏泄電纜覆蓋，區(qū)間采用雙漏泄電纜覆蓋。系統(tǒng)組網(wǎng)示意見圖1。

2.2.4 無線集群調(diào)度方案增強保護

無線網(wǎng)多網(wǎng)融合后，勢必需考慮LTE-M網(wǎng)絡(luò)的冗余健壯性和可靠性，為進一步提高無線集群調(diào)度的可靠性，還需有如下考慮：

（1）無線集群調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的冗余性。LTE-M系統(tǒng)采用雙EPC方案，在系統(tǒng)層面增強冗余可靠性外，還需考慮B-TrunC集群調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的冗余可靠性。在主用控制中心B-TrunC調(diào)度服務(wù)器（1+1熱備冗余）接入LTE-M系統(tǒng)EPC（A主），在備用控制中心B-TrunC調(diào)度服務(wù)器（1+1熱備冗余）接入LTE-M系統(tǒng)EPC（A備），這4臺B-TrunC調(diào)度服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)成1個B-TrunC調(diào)度服務(wù)器集群，主備控制中心的無線調(diào)度臺分別接入主備控制中心的B-TrunC調(diào)度服務(wù)器（1+1熱備冗余），這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可極大增強B-TrunC調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的冗余可靠性（見圖2）。

考慮到無線集群調(diào)度業(yè)務(wù)的重要性，可考慮在主備控制中心為行車調(diào)度員和防災(zāi)調(diào)度員各配備2套無線調(diào)度臺，以排除無線調(diào)度臺自身的單點失效。

（2）車載設(shè)備的冗余性。包括采用雙套車載天線，不僅可提升天饋系統(tǒng)可靠性，還可配合區(qū)間雙漏泄電纜（雙極化）開啟MIMO效應(yīng)，提高系統(tǒng)吞吐率；車載臺與車載合路器采用冗余連接；TAU冗余備份。

表5 綜合承載業(yè)務(wù)需求

圖1 LTE-M綜合承載組網(wǎng)示意圖

圖2 B-TrunC調(diào)度網(wǎng)絡(luò)示意圖

（3）接入網(wǎng)絡(luò)的冗余性。因集群調(diào)度由A網(wǎng)承載，其可靠性仍不如信號CBTC業(yè)務(wù)A、B雙網(wǎng)承載。考慮到A網(wǎng)BBU或RRU仍存在單點失效風險，可采用無線接入網(wǎng)共享技術(shù)，充分利用CBTC雙網(wǎng)冗余特點，實現(xiàn)集群調(diào)度在無線接入網(wǎng)絡(luò)的備份。其中單獨承載CBTC業(yè)務(wù)的B網(wǎng)BBU配置無線接入網(wǎng)共享特性，集群終端優(yōu)先駐留在綜合承載網(wǎng)A網(wǎng)上，當A網(wǎng)BBU或RRU出現(xiàn)故障，集群終端仍可通過B網(wǎng)接入，然后與A網(wǎng)EPC通信。一旦A網(wǎng)信號恢復(fù)，集群終端在空閑狀態(tài)下會自動切回到A網(wǎng)接入網(wǎng)。

除LTE-M系統(tǒng)采用的系統(tǒng)級、設(shè)備級、板卡級冗余保護外，再采用以上3種措施，基于B-TrunC技術(shù)的無線調(diào)度功能的可靠性得到了極大增強，遠高于基于TETRA技術(shù)的可靠性。

2.2.5 可視化無線調(diào)度功能

B-TrunC技術(shù)可提供豐富強大的可視化視頻調(diào)度功能。如突發(fā)事件現(xiàn)場，現(xiàn)場人員通過語音集群與控制中心聯(lián)系，控制中心通過電子地圖確定事件準確地點；同時現(xiàn)場人員可利用移動臺攝像頭將現(xiàn)場視頻或數(shù)據(jù)實時傳送到控制中心無線可視化調(diào)度臺供中心調(diào)度員查看，做到“可視化”決策及指揮調(diào)度，遠程確定事件處理方案；中心調(diào)度員可通過無線可視化調(diào)度臺電子工單（調(diào)度命令電子化）功能將視頻或數(shù)據(jù)分發(fā)給相關(guān)支持部門人員，隨時隨地請求幫忙或?qū)＜抑С郑皇录幚斫Y(jié)束，還可通過錄音錄像回溯整個處理過程，以便事后分析積累經(jīng)驗教訓。此外，還可將車頭前方攝像頭接入車載臺，將車頭前方實時視頻傳送到控制中心無線可視化調(diào)度臺，供控制中心調(diào)度員查看列車前方隧道/區(qū)間情況，輔助指揮行車。同樣，通過授權(quán)也可將站內(nèi)移動臺現(xiàn)場視頻和站管區(qū)內(nèi)列車前方視頻傳送到車站值班員無線固定臺或無線可視化調(diào)度臺，供車控室綜控員查看，輔助決策指揮。

可視化無線調(diào)度在傳統(tǒng)語音調(diào)度基礎(chǔ)上融合視頻調(diào)度和電子工單業(yè)務(wù)，現(xiàn)場信息及時反饋、調(diào)度效率顯著提升；語音點呼演進為視頻點呼，不僅聽得清，還能看得清，視頻應(yīng)用讓工作更高效，信息反饋更準確、快速；緊急場景下現(xiàn)場情況第一時間傳遞給其他成員，及時預(yù)警，現(xiàn)場故障處理多人參與，專家聯(lián)合決策；結(jié)合可視化調(diào)度和調(diào)度命令電子化，同時利用基于Android系統(tǒng)的手持移動終端和定制化APP，可實現(xiàn)移動辦公智能巡檢等日常運營辦公業(yè)務(wù)，讓運營人員辦公維護維修更加方便快捷。

3 有線無線融合的可視化調(diào)度方案

在有線調(diào)度和無線調(diào)度均實現(xiàn)可視化調(diào)度后，為中心調(diào)度員提供了豐富強大的調(diào)度功能，但中心調(diào)度員還需面對2套調(diào)度終端設(shè)備，運營維護人員還需維護2套調(diào)度系統(tǒng)，基于傳統(tǒng)技術(shù)的有線調(diào)度和無線調(diào)度融合難度較大，二次開發(fā)代價較高。

3.1 二次開發(fā)實現(xiàn)有線無線調(diào)度融合

采用軟交換技術(shù)的專用電話系統(tǒng)和采用B-TrunC技術(shù)的專用無線系統(tǒng)均已實現(xiàn)全IP組網(wǎng)和可視化調(diào)度，為開發(fā)有線無線融合可視化調(diào)度臺創(chuàng)造了條件。

經(jīng)過二次開發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換，有線無線融合可視化調(diào)度臺通過接入融合調(diào)度服務(wù)器（跨接在軟交換中心設(shè)備和B-TrunC調(diào)度服務(wù)器），同時注冊到專用電話軟交換網(wǎng)絡(luò)和專用無線B-TrunC調(diào)度網(wǎng)絡(luò)中，可以不改變專用電話和專用無線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，盡量減少對系統(tǒng)的影響。該可視化調(diào)度臺可實現(xiàn)原有線調(diào)度臺和無線調(diào)度臺的可視化調(diào)度功能，還可將有線用戶和無線用戶混合編組，實現(xiàn)統(tǒng)一可視化調(diào)度有線無線用戶。中心調(diào)度員、車站綜控員可使用有線無線融合可視化調(diào)度臺，根據(jù)授權(quán)對全線/本站有線用戶和站管區(qū)內(nèi)無線用戶（移動臺和車載臺）進行統(tǒng)一可視化調(diào)度。

由于融合調(diào)度服務(wù)器采用跨接軟交換中心設(shè)備和B-TrunC調(diào)度服務(wù)器的方式，對于非調(diào)度臺發(fā)起的有線用戶和無線用戶間的單呼、組呼實現(xiàn)較為困難。

3.2 專用電話和專用無線系統(tǒng)互聯(lián)實現(xiàn)有線無線調(diào)度融合

基于軟交換技術(shù)的專用電話系統(tǒng)和基于B-TrunC技術(shù)的專用無線系統(tǒng)可通過開放系統(tǒng)間的API接口進行系統(tǒng)級互聯(lián)，將軟交換中心設(shè)備通過協(xié)議轉(zhuǎn)換服務(wù)器接入LTE-M系統(tǒng)EPC中，接受EPC的eMME控制，將專用電話系統(tǒng)的有線用戶納入eHSS統(tǒng)一管理，將軟交換系統(tǒng)視為LTE-M系統(tǒng)的一部分。

對原B-TrunC調(diào)度服務(wù)器及無線可視化調(diào)度臺進一步二次開發(fā)升級，以實現(xiàn)在1臺可視化調(diào)度臺上實現(xiàn)有線無線融合可視化調(diào)度。該可視化調(diào)度臺可實現(xiàn)原有線調(diào)度臺和無線調(diào)度臺的可視化調(diào)度功能，還可將有線用戶和無線用戶混合編組，實現(xiàn)統(tǒng)一可視化調(diào)度有線無線用戶。中心調(diào)度員、車站綜控員可使用有線無線融合可視化調(diào)度臺，根據(jù)授權(quán)對全線/本站有線用戶和站管區(qū)內(nèi)無線用戶（移動臺和車載臺）進行統(tǒng)一可視化調(diào)度。由于采用軟交換中心設(shè)備和LTE-M系統(tǒng)EPC互聯(lián)的方式，同時也可實現(xiàn)非調(diào)度臺發(fā)起的有線用戶和無線用戶間的單呼、組呼等功能，真正實現(xiàn)有線無線融合的可視化調(diào)度。對運營使用人員而言，可視為有線無線融合的一套可視化調(diào)度系統(tǒng)。

3.3 公務(wù)、專用電話和專用無線三網(wǎng)合一的有線無線通信融合

我國三大通信運營商的固定通信網(wǎng)IMS改造已趨于尾聲，移動通信網(wǎng)2G、3G已開始陸續(xù)關(guān)閉，隨著SDN/NFV技術(shù)在運營商的不斷應(yīng)用，基于IMS和LTE技術(shù)的固移融合應(yīng)用前景越來越廣[9]。固移融合不僅是網(wǎng)絡(luò)側(cè)的融合，還將是體驗的融合，該技術(shù)能將語音、UC、有線和無線網(wǎng)絡(luò)連接起來，實現(xiàn)真正意義的通信無所不在。

城軌專用電話和公務(wù)電話所實現(xiàn)的功能基本一致，只是服務(wù)定位不同：公務(wù)電話負責為地鐵運營、設(shè)備維護、行政管理等提供日常公務(wù)通信服務(wù)，同時負責提供對外呼叫（包括與公眾電信網(wǎng)絡(luò)等進行聯(lián)絡(luò)的服務(wù)），一般采用撥號方式；專用電話用于負責行車調(diào)度、電力調(diào)度、日常檢修、救護搶險等各類調(diào)度指揮工作，需要很高的通信安全可靠性，一般采用一鍵直通方式。

隨著通信技術(shù)的發(fā)展和追隨運營商固移融合的腳步，城軌專用電話、公務(wù)電話和專用無線也應(yīng)進行融合。公務(wù)電話和專用電話都可采用軟交換技術(shù)承載，公專合一較容易實現(xiàn)，但軟交換技術(shù)與LTE-M技術(shù)融合性較差需進行大量二次開發(fā)工作，實施難度較大。而采用原用于移動網(wǎng)的IMS技術(shù)統(tǒng)一承載專用電話、公務(wù)電話，則LTE-M系統(tǒng)的EPC可通過SIP協(xié)議方便接入IMS核心網(wǎng)，與IMS系統(tǒng)無縫融合，實現(xiàn)有線無線融合通信功能；同時通過VPN技術(shù)實現(xiàn)公務(wù)電話、專用電話、專用無線各自子網(wǎng)功能相對獨立，使用不同VPN虛擬子網(wǎng)，不同子網(wǎng)的開戶控制、權(quán)限控制可獨立配置，語音、視頻和數(shù)據(jù)及公務(wù)電話、專用電話、專用無線業(yè)務(wù)可實現(xiàn)虛擬隔離，保障關(guān)鍵信息安全。

整個通信網(wǎng)絡(luò)演進為全IP、扁平化、單一IMS，有線（公務(wù)、專用用戶）和無線用戶都是IMS網(wǎng)絡(luò)用戶，所有呼叫和業(yè)務(wù)實現(xiàn)都在IMS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部完成，實現(xiàn)固移用戶融合、統(tǒng)一控制。對于中心調(diào)度員、車站綜控員而言，可通過一臺有線無線融合的可視化調(diào)度臺完成所有包括調(diào)度與非調(diào)度的通信功能。

固移融合后的IMS網(wǎng)絡(luò)同時可為非調(diào)度臺發(fā)起的無線和有線用戶提供通信服務(wù)（語音、視頻和數(shù)據(jù)等）。無線用戶在LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋下，首先附著到EPC網(wǎng)絡(luò)，從EPC網(wǎng)絡(luò)得到IMS網(wǎng)絡(luò)入口地址，然后發(fā)起到IMS網(wǎng)絡(luò)的注冊流程，完成注冊后就可使用IMS網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)；有線用戶在終端（如PC、IP電話等）上配置SBC的域名，終端上網(wǎng)時從網(wǎng)絡(luò)DNS獲得SBC的IP地址，接著發(fā)起到IMS網(wǎng)絡(luò)的注冊流程，完成注冊后可由IMS提供服務(wù)。

4 結(jié)論與展望

4.1 總結(jié)

通過對城軌專用電話系統(tǒng)和專用無線通信系統(tǒng)現(xiàn)狀及功能的分析，結(jié)合軟交換技術(shù)、I M S技術(shù)及B-TrunC技術(shù)的發(fā)展，得出以下結(jié)論：

在城軌通信系統(tǒng)內(nèi)，完全可實現(xiàn)有線無線融合的城軌可視化調(diào)度，不僅可大大提高運營調(diào)度人員的調(diào)度效率，還降低了系統(tǒng)復(fù)雜度并節(jié)省投資。這對指導城軌通信系統(tǒng)專用電話、公務(wù)電話和專用無線系統(tǒng)融合的研究和建設(shè)具有重要意義。

固移融合通過網(wǎng)絡(luò)融合有效簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)融合也是其他層面融合的基礎(chǔ)。通過業(yè)務(wù)融合能夠為有線用戶和無線用戶提供相同的業(yè)務(wù)體驗，實現(xiàn)業(yè)務(wù)（有線與無線，語音、視頻和數(shù)據(jù)等，調(diào)度業(yè)務(wù)與非調(diào)度業(yè)務(wù)）的統(tǒng)一部署。固網(wǎng)和移動網(wǎng)共用一張IMS網(wǎng)絡(luò)，可簡化網(wǎng)絡(luò)拓撲，降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度；固移融合大量采用通用服務(wù)器設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，減少專用設(shè)備的使用，運維難度小，可減少維護人力的投入。

4.2 過渡期實施建議

有線無線融合的城軌可視化調(diào)度雖然有諸多優(yōu)點，但在實際應(yīng)用中可能還面臨不少阻力和困難。

公務(wù)、專用電話和專用無線三網(wǎng)合一的有線無線通信融合，這是通信發(fā)展的趨勢，也是運營商的選擇，但對于城軌而言，技術(shù)可能略顯超前，認知、接受和實施起來還需一段時間，需進行適合城軌應(yīng)用的實驗室測試標準化和產(chǎn)業(yè)化等相關(guān)進程；專用電話和專用無線系統(tǒng)互聯(lián)實現(xiàn)有線無線調(diào)度融合，該方案可實現(xiàn)有線無線融合的可視化調(diào)度，也可實現(xiàn)有線用戶與移動用戶間的可視化單呼、組呼，但協(xié)議轉(zhuǎn)換服務(wù)器軟件的開發(fā)和原B-TrunC調(diào)度服務(wù)器及調(diào)度臺軟件升級工作較為困難，且無其他應(yīng)用場景屬于定制化全新開發(fā)，軟件的安全性和可靠性需多輪測試，整體開發(fā)成本較高。同時，對運營維護人員而言，專用電話和專用無線還是2套獨立系統(tǒng)，維護工作量沒有減少。

相比于所述3種有線無線融合的可視化調(diào)度方案，建議采用二次開發(fā)實現(xiàn)有線無線調(diào)度融合的方案，通過二次開發(fā)1套有線無線融合可視化調(diào)度臺和融合可視化調(diào)度服務(wù)器及相應(yīng)調(diào)度軟件是最簡單可行的，可快速應(yīng)用實施，相應(yīng)的二次開發(fā)難度和投資都較小。

4.3 展望

城軌通信系統(tǒng)經(jīng)過多年發(fā)展應(yīng)用，所采用的技術(shù)已相對成熟穩(wěn)定，基本形成煙囪式架構(gòu)。通過對有線無線融合的城軌可視化調(diào)度研究，隨著NB-loT技術(shù)在軌道交通物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用，下一步可考慮采用基于IMS固移融合+寬窄融合方案以打破這種煙囪式架構(gòu)，簡化系統(tǒng)架構(gòu)，降低投資，建設(shè)融合一體化的通信系統(tǒng)，更好地為城軌服務(wù)。