數(shù)字集群在交通無線通信系統(tǒng)的運用

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摘要：城市軌道交通中，調(diào)度中心需要完成對城市軌道運行的調(diào)度工作，一般會采用TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)作為無線通信系統(tǒng)使用。本文通過對TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)實現(xiàn)的方式進行分析城市軌道交通中無線通信技術(shù)的實現(xiàn)技術(shù)，并分別從系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)配置三個方面進行TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的應(yīng)用分析。

關(guān)鍵詞：無線通信；陸上集群無線電；軌道交通

陸上集群無線電（TerrestrialTrunkedRadio）數(shù)字集群系統(tǒng)是歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會基于數(shù)字時分多址技術(shù)進行研發(fā)的新型開放式通信系統(tǒng)，投入使用的三十年來，已經(jīng)逐漸從歐洲走向世界，被廣泛應(yīng)用于多種無線電通信場景中，具有廣闊的發(fā)展前景。在我國的廣州和南京，TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)被率先應(yīng)用于地鐵通信中，取得了卓越的成效。

一、軌道交通中TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

（一）ETRA需要具備的工作能力

無線通信技術(shù)在軌道交通中具有十分重要的作用和地位，無線通信既需要能夠在列車運行中使調(diào)度員、值班員能夠和列車司機、維修員取得實時的聯(lián)系指導(dǎo)調(diào)度工作外，還需要能夠在出現(xiàn)事故危害時作為防災(zāi)應(yīng)急使用。因此在使用TETRA作為軌道交通無線通信進行設(shè)計時，TETRA首先應(yīng)該具有較高的可靠性，同時，便于擴充，靈活組網(wǎng)，同時通信網(wǎng)獨立也是必不可少的條件。為了保證TETRA設(shè)備的使用可靠，需要在兼顧性價比的同時選擇技術(shù)成熟的設(shè)備[1]；為了使用過程中滿足管理部門的語音、圖像傳輸需求，系統(tǒng)設(shè)計還需要具備抗干擾能力。此外，傳輸通道的專業(yè)性，設(shè)備設(shè)計的國際化標(biāo)準(zhǔn)也都是TETRA系統(tǒng)在使用中必不可少的能力和設(shè)計要求。

（二）軌道交通中TETRA的系統(tǒng)方案

為了適應(yīng)城市軌道交通的通信需求，TETRA系統(tǒng)在設(shè)計過程中需要通過交換機和基站的設(shè)置來完成系統(tǒng)信號的覆蓋。首先，交換機的設(shè)置中需要選擇獨立的數(shù)字集群無線系統(tǒng)作為交換機使用，為了避免中心交換機的重復(fù)建設(shè)，造成浪費，因此無線通信系統(tǒng)中交換機需要應(yīng)用中心級交換機，并對其他線路的接入做好預(yù)留，從而保證各線列車在運營中能夠混跑和漫游。無線通信的基站建設(shè)一般有全基站小區(qū)制和多基站中區(qū)制兩種建設(shè)方法，其中全基站小區(qū)制相較于后者在頻率利用率、系統(tǒng)穩(wěn)定性、越區(qū)切換等方面有較為突出的優(yōu)勢，在城市軌道交通的系統(tǒng)基站建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。

二、軌道交通中TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)所應(yīng)具備的功能

（一）通訊功能

通訊功能是TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的根本功能，也是在城市軌道交通中所需要最先滿足的功能。通訊功能可以分為呼叫功能和通話功能兩個部分。其中呼叫功能需要具備組呼、選呼、群呼等多種呼叫模式，系統(tǒng)在面對多種呼叫模式時根據(jù)多級優(yōu)先的方式進行優(yōu)先呼叫選擇，而當(dāng)遇到繁忙排隊等特殊情況時，系統(tǒng)要具備限時、轉(zhuǎn)移等功能；通話功能主要是為了實現(xiàn)軌道交通中調(diào)度員和運營列車之間的調(diào)度通話，因此在通話中需要具備優(yōu)先接聽、降低干擾，提升通話質(zhì)量的功能。

（二）數(shù)據(jù)功能

城市軌道交通中，TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)需要具備短數(shù)據(jù)、分組數(shù)據(jù)、電路數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)功能呢。能夠?qū)⑾到y(tǒng)數(shù)據(jù)在調(diào)度終端和移動終端之間實現(xiàn)交流，并保證短消息傳達的效率。此外，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)還應(yīng)該滿足遠端調(diào)度臺接入后實現(xiàn)調(diào)度通話的實時錄音功能，保障調(diào)度工作合理有序地展開。

（三）管理功能

TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)在進行城市軌道交通的通信過程中，可以通過基站的配置，實現(xiàn)載頻建設(shè)。以某市地鐵交通線網(wǎng)的規(guī)劃中載頻建設(shè)方式為例，該城市的每個基站設(shè)置了兩個載頻設(shè)施，其中根據(jù)正線車站和車輛段進行了頻率數(shù)量的劃分，輪流復(fù)用2組頻率，直通1組頻率，從而對無線通信網(wǎng)絡(luò)的頻率進行了規(guī)劃和管理，通過頻率設(shè)置的合理化方式指導(dǎo)，使頻率資源的使用效率大幅度提高。

三、軌道交通中TETRA數(shù)字集群的系統(tǒng)配置

（一）城市軌道交通中TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的構(gòu)成

在城市軌道交通中，TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)需要提供聯(lián)絡(luò)服務(wù)的主要方面為列車調(diào)度、故障維修、車輛段管理、突發(fā)事故。因此，在城市軌道的交通調(diào)度控制中心需要設(shè)置無線集群的交換設(shè)備，在各正線車站以及各車輛段，需要設(shè)置TETRA基站，為了使基站和交換設(shè)備實現(xiàn)連接，需要提供2M以上的傳輸通信信道，并利用以太網(wǎng)進行信息傳遞[2]。此外，在軌道交通中TETRA還需要具備系統(tǒng)用戶的調(diào)度臺、車載臺、固定臺和手持臺等硬件設(shè)備。還需要利用子網(wǎng)管終端對無線通信設(shè)備中的錄音設(shè)備、集群基站等的工作狀態(tài)進行監(jiān)測，并合理利用遠程監(jiān)控方式，保障各個位置的設(shè)備正常運行。一旦出現(xiàn)系統(tǒng)故障，子網(wǎng)管還應(yīng)該具備故障詳細信息的顯示能力。

（二）TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)

在面對城市軌道交通的無線通信系統(tǒng)建設(shè)時，TETRA數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)要首先組建網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和移動終端，使網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中交換控制、基站、調(diào)度臺等內(nèi)容能夠直接通過標(biāo)準(zhǔn)通信接口接入到傳輸系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)與移動終端的連接。而在傳輸系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)智能則需要保證傳輸通道的運行可以有機協(xié)調(diào)，并在網(wǎng)絡(luò)設(shè)施上形成以控制中心集群交換為主的中心拓撲邏輯結(jié)構(gòu)。此外，為了保障軌道交通能夠信息通暢，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中心和移動終端需要相互作用，例如在系統(tǒng)沒有獨立調(diào)度服務(wù)設(shè)備時，可以通過ATS的信號時鐘系統(tǒng)接入的方式，來完成調(diào)度終端設(shè)備的全線管理，并能夠通過檢測設(shè)備，對設(shè)備運行狀態(tài)中出現(xiàn)的問題和嚴(yán)重故障進行預(yù)警，以便及時處理。

四、結(jié)論

綜上所述，在TETRA數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到今天，其技術(shù)手段和相關(guān)設(shè)備都已經(jīng)十分成熟，并且為國內(nèi)廣大城市的軌道交通通信建設(shè)所青睞。在通信系統(tǒng)中，TETRA數(shù)字集群除了具備優(yōu)秀的通信能力和抗干擾能力，能夠使調(diào)度工作更加準(zhǔn)確外，還具有優(yōu)秀的監(jiān)測設(shè)施和預(yù)警系統(tǒng)，對系統(tǒng)故障的發(fā)現(xiàn)、處理更具時效性。

參考文獻：

[1]倪炎軍.TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)在城市軌道交通無線通信系統(tǒng)的運用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2017,（01）:87+89.

[2]奚雯佳.基于TETRA的專用無線通信系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用[D].南京郵電大學(xué),2014.

作者:任玨 單位:武漢地鐵運營有限公司