孫　潔　周承昊

摘要:在軌道交通中無線集群通信系統(tǒng)是調(diào)度人員對列車運營管理的重要途徑。本文主要從系統(tǒng)功能、設備組成等方面介紹了廣州地鐵五號線無線通信系統(tǒng)。

關鍵詞:集群;TETRA;Dimetra IP

1系統(tǒng)概述

廣州地鐵五號線無線通信系統(tǒng)采用了摩托羅拉生產(chǎn)的Dimetra IP基于TETRA標準的數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用TDMA技術、ACELP話音編碼技術、π?4-DQPSK調(diào)制技術,除了滿足傳統(tǒng)的話音通信需求,還利用無線系統(tǒng)提供的無線數(shù)傳通道,可以在地面系統(tǒng)與車載系統(tǒng)之間互相傳遞數(shù)據(jù)信息。

2系統(tǒng)功能

摩托羅拉Dimetra IP 系統(tǒng)具有強大的功能, 主要為調(diào)度員、無線用戶、網(wǎng)絡管理者提供服務。

2.1系統(tǒng)基本功能

Dimetra IP 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)組呼、私密呼叫(即單呼)、緊急呼叫、通播組呼叫、遇忙排隊和回叫、優(yōu)先權(quán)排隊、動態(tài)重組、動態(tài)基站分配、跨區(qū)組呼、限時通話、系統(tǒng)主要提示音及信號顯示等功能。

2.2系統(tǒng)管理功能

Dimetra IP 系統(tǒng)具有強大的網(wǎng)絡管理功能,其目的是對系統(tǒng)進行配置、操作和維護,以便能實現(xiàn)系統(tǒng)的高可用性和對系統(tǒng)的有效操作。網(wǎng)絡管理功能包括故障、配置、統(tǒng)計、性能和安全管理。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸功能

Dimetra IP 系統(tǒng)支持狀態(tài)信息業(yè)務、緊急告警、短數(shù)據(jù)業(yè)務、分組數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)業(yè)務。

2.4 虛擬專網(wǎng)功能

Dimetra IP 系統(tǒng)支持虛擬專網(wǎng)VPN(virtual private networks)技術,包括提供多個相對獨立(為使用單位所虛擬專有)的調(diào)度臺、用戶管理終端和多個獨立的用戶IP 網(wǎng)絡接入。虛擬專網(wǎng)VPN 的概念與內(nèi)容集中在:VPN 用戶管理與計費終端、針對 VPN 用戶的移動管理、VPN 用戶的調(diào)度指揮中心、VPN 用戶的分組數(shù)傳應用。

2.5 錄音功能

系統(tǒng)的所有調(diào)度臺GPIOM 設備可以輸出調(diào)度員的通話音頻信號,提供錄音接口,二次開發(fā)的錄音設備可對調(diào)度員的通話進行錄音。

2.6 調(diào)度臺基本功能

Dimetra IP 系統(tǒng)調(diào)度臺支持對正線列車進行組呼、接收 RTT 請求、發(fā)起及接收緊急呼叫、對通話組發(fā)起緊急呼叫、發(fā)起及接收私密呼叫、向車載臺或其他用戶臺發(fā)送短文本信息、刷新列車信息、接收短文本信息、接收狀態(tài)信息、與其他調(diào)度臺通話等功能。

2.7 用戶臺主要功能:

用戶臺具有通話組掃描、優(yōu)先監(jiān)視、直通模式操作、緊急通話、縮位撥號等功能。

3設備組成

3.1 構(gòu)網(wǎng)方式

廣州地鐵五號線無線集群通信系統(tǒng)采用單交換控制設備、多基站的方式形成一個有線與無線相結(jié)合的TETRA網(wǎng)絡。主要設備是由中心交換控制設備、基站、調(diào)度臺、車載臺、便攜臺、調(diào)度臺、光纖直放站、漏泄同軸電纜及天線等組成。

3.2 設備組成

中央交換設備。中央交換設備主要包括:交換控制設備、數(shù)據(jù)傳輸控制臺、集中告警、CAD服務器、TETRA網(wǎng)管終端、錄音設備、打印機、調(diào)度臺等。

數(shù)據(jù)傳輸控制臺通過系統(tǒng)的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關接收數(shù)據(jù)機車臺發(fā)送來的車輛態(tài)信息和向數(shù)據(jù)機車臺發(fā)送旅客列車顯示信息。數(shù)據(jù)傳輸控制臺是通過一個RS422 接口連接主控系統(tǒng)。

集中告警終端統(tǒng)一接收來自TETRA 系統(tǒng)、基站電源、光纖直放站的告警信息,并傳遞給上層告警系統(tǒng)。同時,它可以直接和光纖直放站進行簡單的管理和配置。基站電源告警,與光纖直放站管理和配置采用RS232 協(xié)義,直放站的告警信息和基站電源的告警信息通過RS232/IP 轉(zhuǎn)換器及傳輸子系統(tǒng)所提供的10M 以太網(wǎng)接口上傳到OCC 集中告警終端。

CAD服務器是經(jīng)二次開發(fā)的設備,與其相連的線纜有網(wǎng)線、ATS 信號、時鐘信號、電源線等。

Dimetra IP 系統(tǒng)網(wǎng)管終端可為網(wǎng)管用戶提供不同網(wǎng)管應用的圖形用戶界面(GUI),網(wǎng)管終端可以位于主站或遠端站。Dimetra 系統(tǒng)的網(wǎng)管終端通過以太網(wǎng)接口連接到中心無線設備機柜內(nèi)的以太網(wǎng)交換機上。

錄音設備用于對調(diào)度臺相關的通話組通話進行錄音。與錄音設備相連的線纜有音頻線和電源線。

3.3 基站

EBTS 基站作為無線網(wǎng)關,提供TETRA 空中接口協(xié)議與節(jié)點控制器(ZC)和數(shù)據(jù)網(wǎng)關(包括短數(shù)據(jù)路由器和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關)接口協(xié)議的轉(zhuǎn)換。EBTS 將來自移動臺的話音、數(shù)據(jù)、呼叫處理、信令和網(wǎng)絡管理信息集成到一個E1 基站鏈路。

EBTS 工作在直流-48V,通過電源轉(zhuǎn)換設備可連接220V 交流電源。EBTS 基站設備包括電源子系統(tǒng)和E1 電路終端設備。

EBTS 由下列各模塊組成:TETRA 基站控制器 (TSC)、收發(fā)信機(BR)、環(huán)境告警系統(tǒng) (EAS)、射頻分配系統(tǒng) (RFDS)。

基站控制器 (TSC)提供到TETRA 網(wǎng)絡的E1 遠端鏈路,并通過以太網(wǎng)控制收發(fā)信機。TSC 同時包括基站參考ISA (SRI) 時間和頻率基準模塊,此模塊包含高穩(wěn)定度晶振提供頻率參考及時鐘參考。TSC 基本工作系統(tǒng)軟件包括依據(jù)TETRA 標準實施的動態(tài)射頻功率控制和單站集群(Local Site Trunking, LST)功能,另外,TSC 基本工作系統(tǒng)軟件還可以支持短數(shù)據(jù)傳送服務(SDTS)和分組數(shù)據(jù)服務(PDS)。

收發(fā)信機 (BR),一個EBTS 機柜可安裝高達4 個收發(fā)信機,每個收發(fā)信機具備高達3 個分集接收機和25KHz信道間隔的發(fā)信機,每收發(fā)信機4 個時隙, 第1 個收發(fā)信機載頻的第1 個時隙為控制信道,每個EBTS 提供高達31 個話音信道 (8 個收發(fā)信機)。冗余備份是EBTS 的特性,一旦其中1 個收發(fā)信機出現(xiàn)故障,TSC 將關閉故障收發(fā)信機并將控制和話音通信容量轉(zhuǎn)移到其它收發(fā)信機,盡管系統(tǒng)容量受到影響,但系統(tǒng)照舊運行。在系統(tǒng)繁忙期間,此轉(zhuǎn)換過程對無線用戶是透明的。

環(huán)境告警系統(tǒng) (EAS)每個Dimetra EBTS 采用一個環(huán)境告警系統(tǒng)(EAS)去提供在EBTS 基站的故障報告和遠程控制,EAS 提供48 個(已包含內(nèi)部告警)本地輸入用于監(jiān)測EBTS 功能和基站環(huán)境條件。射頻分配系統(tǒng)(RFDS)可接收EBTS 里的發(fā)信機的輸入信號,并可將這些信號進行合路,以便發(fā)信機能向天線饋送信號。RFDS 采用腔體合路,以便實現(xiàn)更低的插入損失、最大射頻功率和更大的信道容量?？涨缓下菲鞯淖钚☆l率隔離度為150KHz。接收機多路耦合器(RMC)在邏輯上被視為RFDS 的一部分, RMC 可提供來自單一天線的多個接收信號端口,每個分集天線都與接收機多路耦合器連接,這樣三分集系統(tǒng)將使用三個接收機多路耦合器,每個RMC 將相應地與每個BR 里的接收機連接,接收機放大器和功分器可支持接收分集,以實現(xiàn)多載頻工作。

3.4 接入設備

五號線信號覆蓋使用到的設備主要有光纖直放站、漏纜、天線。光纖直放站是用于基站場強的延伸,起到場強中繼的作用,其安裝在車輛段遠用庫及區(qū)莊OCC。泄漏電纜提供射頻覆蓋,地上和地下部分的軌道都使用泄漏電纜。根據(jù)所覆蓋軌道長度的不同,泄漏電纜的尺寸為1 1/4英寸、1 5/8 英寸和7/8 英寸。泄漏電纜是同軸電纜,其中,銅箔是外導線。外導線上的銑槽使能量通過電纜輻射和耦合,充當了分布天線和傳輸線路的雙重角色。

天線是一種無源設備,無線信號從天線輻射至自由空間。車輛段和車站利用天線實現(xiàn)射頻覆蓋。室內(nèi)天線將安裝在車站適當位置,使射頻可覆蓋中央大廳、站臺區(qū)域。室外天線將安裝在停車場,用于覆蓋停車場區(qū)域。

3.5 移動臺

五號線使用的移動臺主要有:車站固定電臺、便攜移動臺、話音車載臺、車載數(shù)據(jù)電臺。

車站固定臺為采用固定安裝方式的MTM800 移動臺,固定臺設備采用交流220V 供電,同時包括桌面式麥克、電源、喇叭等配件。

話音車載臺與CAD 子系統(tǒng)共同完成調(diào)度通信的特殊功能。它方便列車司機的使用,如調(diào)度員對列車的廣播功能,呼叫請求等。車載臺以摩托羅拉MTM800 車載電臺為平臺,加裝控制面板、電源變換電路及附屬設備。

數(shù)據(jù)車載臺主機結(jié)構(gòu)與話音車載臺基本相同,它配置獨立的MTM800 電臺主機、電源和天線,但不配置揚聲器、MIC 等音頻附件。

MTP850 是一款小型輕便并具有結(jié)實耐用特性的便攜式移動臺。為用戶提供了按鍵、高分辨率顯示屏和聲音接口(麥克風和揚聲器),可以方便地訪問無線通信服務。MTP850 是專門為專用無線通信網(wǎng)而設計的,能夠滿足在惡劣環(huán)境下的使用,包括潮濕臟亂和暴露在灰塵和高溫之下,仍能保持不間斷的工作。

總結(jié)

廣州地鐵五號線使用的摩托羅拉生產(chǎn)Dimetra IP基于TETRA標準的數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)功能強大,應用靈活,滿足了地鐵內(nèi)部無線通信的需求。