楊瀚程

楊瀚程:中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司 助理工程師 710043 西安

隨著近年來城市軌道交通建設(shè)的不斷發(fā)展，起步較早的北京、上海、廣州等城市軌道交通已從初期線路為主，向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，剛起步的諸多城市，也在建設(shè)的初期，就立足于線網(wǎng)整體的高度，來規(guī)劃未來的城市軌道交通。而作為現(xiàn)代城市軌道交通無線通信的首選TETRA系統(tǒng)，如何在新發(fā)展需求中由線到網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，如何完成對整個城市軌道交通系統(tǒng)無線通信需求的保障，是一個需要研究的問題。

1 城市軌道交通TETRA現(xiàn)狀

由歐洲標(biāo)準(zhǔn)組織制定的無線數(shù)字集群通信系統(tǒng)TETRA，具有快速反應(yīng)能力、多種指揮調(diào)度功能、安全加密方式多樣、抗毀性高、直通通話模式、組網(wǎng)靈活、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢，成為了數(shù)字集群通信系統(tǒng)領(lǐng)域的第一選擇，在我國已經(jīng)擁有逾20萬用戶，幾乎成為我國城市軌道交通領(lǐng)域無線通信系統(tǒng)的必然選擇。目前，TETRA供應(yīng)商已達(dá)17家，我國根據(jù)TETRA標(biāo)準(zhǔn)自主研發(fā)的TETRA品牌也已經(jīng)投入商用。

為了實現(xiàn)軌道交通線網(wǎng)內(nèi)信息資源和設(shè)備資源的共享，支持特殊情況下軌道交通不同線路列車的跨線套跑，實現(xiàn)管理和維修人員的全網(wǎng)自動漫游，尤其是為滿足移動終端的跨線組呼功能需求，必須實現(xiàn)同一線網(wǎng)內(nèi)不同軌道交通線路的TETRA系統(tǒng)的互聯(lián)互通。然而，TETRA系統(tǒng)由于其自身的一些局限性，在線網(wǎng)時代，在解決無線集群網(wǎng)互聯(lián)互通方面，面臨著新的挑戰(zhàn)。

1．各線設(shè)備之間的互聯(lián)互通。TETRA系統(tǒng)內(nèi)部接口不統(tǒng)一，各生產(chǎn)商的TETRA系統(tǒng)不能互聯(lián)互通。由于牽涉到各生產(chǎn)商的利益，各生產(chǎn)商不肯自發(fā)解決互聯(lián)問題，而外部又缺少統(tǒng)一的組織來解決該問題，所以該項目研究進(jìn)展緩慢。

2．線網(wǎng)災(zāi)備問題。在軌道交通規(guī)模達(dá)到線網(wǎng)級別后，為了保證軌道交通全網(wǎng)無線通信系統(tǒng)的正常運行，對城市軌道交通體系正常運行給予支持，要求線網(wǎng)必須具有很強(qiáng)的容災(zāi)備份性能。因此，線網(wǎng)災(zāi)備方案的制定，也成為非常重要的問題。

2 線網(wǎng)規(guī)劃方案

面對上述狀況，在調(diào)研全國主要城市TETRA組網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，歸納出以下5種TETRA組網(wǎng)方式，不同程度上解決了TETRA互聯(lián)組網(wǎng)問題。

1．交疊覆蓋模式。在換乘站點，A線TETRA信號覆蓋到B線站臺，B線TETRA信號覆蓋到A線站臺，這樣當(dāng)A線用戶漫游到B線站臺，或者B線用戶漫游到A線站臺，均可繼續(xù)通話。該方案雖然可以保證系統(tǒng)用戶不掉話，但并未實現(xiàn)跨網(wǎng)漫游，用戶仍在原網(wǎng)絡(luò)中，且只能小范圍使用，不能實現(xiàn)真正意義上的互聯(lián)互通，而且建設(shè)及維護(hù)成本較高。

2．手動漫游模式。為解決A網(wǎng)用戶漫游到B網(wǎng)后與A網(wǎng)其他用戶的通話問題，A網(wǎng)授權(quán)漫游用戶的數(shù)據(jù)事先存入B網(wǎng)系統(tǒng)，當(dāng)該用戶需漫游到B網(wǎng)時，可通過菜單選擇它在B網(wǎng)的號碼，手動切換網(wǎng)絡(luò)，從而變成B網(wǎng)用戶。這類似于有線電話的人工接續(xù)，需要使用A、B網(wǎng)交換機(jī)的4線音頻接口進(jìn)行連接，但只適用于少量跨網(wǎng)漫游情況。

3．固定臺互聯(lián)方式。在所屬同一設(shè)備廠商不同集群網(wǎng)線路的換乘站，設(shè)置2個固定臺，分別接入A網(wǎng)的TETRA通信系統(tǒng)和B網(wǎng)的TETRA通信系統(tǒng);2個固定臺通過PE接口連接到1臺TETRA互聯(lián)控制設(shè)備，從而建立TETRA系統(tǒng)A網(wǎng)與B網(wǎng)互聯(lián)互通的物理通信鏈路。該種方案要求線網(wǎng)設(shè)備必須是同一廠家，每條線需單獨設(shè)置控制中心交換設(shè)備，每2條線路的至少一個換乘站設(shè)立互聯(lián)控制設(shè)備。建設(shè)成本較高，線網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重復(fù)較多。

4．主備交換中心組網(wǎng)模式，如圖1所示。在線網(wǎng)規(guī)劃之初，即確定線網(wǎng)規(guī)模，在此基礎(chǔ)上確定一個框架協(xié)議，招標(biāo)足夠全網(wǎng)使用的同一套系統(tǒng)，全網(wǎng)建立A、B 2個TETRA交換中心，實行異地災(zāi)備。每個交換中心設(shè)置一臺TETRA交換機(jī)，交換中心選址可在控制中心和線路車輛段。全網(wǎng)基站分別接入A、B 2個TETRA交換中心，交換中心存儲全線網(wǎng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)化運營，用戶不需要漫游，即可在專用通信全線網(wǎng)范圍內(nèi)使用。該種模式是完全意義上的互聯(lián)互通，效率最高，可以最大化的保證全網(wǎng)資源共享，災(zāi)備冗余度高;但是建網(wǎng)之初要對全網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)的、整體的規(guī)劃，即要求制定全網(wǎng)規(guī)劃方案，一次招標(biāo)，一套系統(tǒng)，全網(wǎng)一個互聯(lián)中心。組網(wǎng)成本較高，難度較大，要求較高，且設(shè)備一次招標(biāo)存在一定的風(fēng)險。

圖1 主、備交換中心組網(wǎng)方式

圖2 多交換中心組網(wǎng)方式

5．多交換中心互聯(lián)方式，如圖2所示。同一廠商不同線路，分幾組接入不同位置的交換中心，通過物理鏈路，將各交換中心互聯(lián)。各交換中心不存儲其他線路的數(shù)據(jù)庫。用戶在漫游時，需要在歸屬線路和需要漫游的線路數(shù)據(jù)庫里開放該用戶和組的漫游功能和區(qū)域。A、B交換中心互聯(lián)后，系統(tǒng)用戶可以在專用網(wǎng)絡(luò)覆蓋下的任何線路中進(jìn)行漫游。

多交換中心組網(wǎng)方案，線路分組接入結(jié)構(gòu)較簡單，組網(wǎng)成本較低，線網(wǎng)用戶可控性高，易于擴(kuò)展，災(zāi)備冗余度適中，線網(wǎng)分組隔離度高，單一交換中心故障不會導(dǎo)致全線網(wǎng)癱瘓。但是如果交換中心A與B的物理鏈路中斷，則網(wǎng)絡(luò)漫游功能消失，1，2，3線用戶與4，5，6線用戶之間不能實現(xiàn)通信。災(zāi)備功能稍顯不足。

6．不同廠商網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)互通。引入轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置2個無線固定電臺a和b，a固定臺注冊在A網(wǎng)絡(luò)，b固定臺注冊在B網(wǎng)絡(luò)，A網(wǎng)絡(luò)與B網(wǎng)絡(luò)屬于不同廠商。a，b 2個固定臺預(yù)先編入2個網(wǎng)絡(luò)所有的互通通話組，在需要互通時，通過A，B 2個網(wǎng)絡(luò)的重疊覆蓋處(一般是換乘站或共用車輛段)的基站設(shè)備，完成不同線路信息的交互。由于每個站點設(shè)置的轉(zhuǎn)換器數(shù)量受基站的業(yè)務(wù)信道數(shù)量限制，因此該方案通話組數(shù)量較少。該種方式只能實現(xiàn)語音域的互聯(lián);而數(shù)字域的互聯(lián)，因廠商處于自身利益的考慮，目前無法實現(xiàn)。

3 結(jié)束語

以上6種方式，都能在不同程度上，完成系統(tǒng)組網(wǎng)。但是從在線網(wǎng)功能完整度，后期發(fā)展及容災(zāi)備份性能來考慮，推薦主備交換中心組網(wǎng)方式及多交換中心組網(wǎng)方式。這2種方法，均可實現(xiàn)全網(wǎng)資源共享，實現(xiàn)真正意義的全網(wǎng)互聯(lián)互通，其統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，更有利于完整、高效的構(gòu)建系統(tǒng)與運營管理體系。具體選擇哪種方案，可根據(jù)線網(wǎng)規(guī)模及建設(shè)周期進(jìn)行選擇，若線網(wǎng)規(guī)模較大且建設(shè)周期較長，可選擇多交換中心組網(wǎng)方案，該方案可分步投資建設(shè)，在確保能使用到最新設(shè)備技術(shù)的前提下，實現(xiàn)前后設(shè)備間較好的連續(xù)性。而若線網(wǎng)規(guī)模較小建設(shè)周期較短，可選擇主備交換中心組網(wǎng)方案一次完成組網(wǎng)，具有設(shè)備統(tǒng)一性高，后期維護(hù)便捷，且容災(zāi)備份能力強(qiáng)的特點。

目前，TETRA廠家各自內(nèi)部接口不同，外部相關(guān)機(jī)構(gòu)亦無推進(jìn)統(tǒng)一接口的行動，現(xiàn)有市場又缺少足夠推動力，導(dǎo)致無論是統(tǒng)一接口還是連接方式轉(zhuǎn)換器，研發(fā)都進(jìn)展緩慢。因此，從技術(shù)角度出發(fā)，在現(xiàn)階段還是推薦全線網(wǎng)使用具有成熟技術(shù)的同一廠家設(shè)備完成組網(wǎng)。

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