丁小強(qiáng)

摘要 對(duì)于城市軌道交通系統(tǒng)而言，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的完善直接關(guān)系到其整體安全水平。文章首先針對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)實(shí)際工作環(huán)境中無(wú)線通信的需求展開說(shuō)明和分析，而后進(jìn)一步基于實(shí)際發(fā)展情況對(duì)該領(lǐng)域無(wú)線通信體系環(huán)境以及技術(shù)加以深入討論，對(duì)于切實(shí)把握該領(lǐng)域的發(fā)展脈搏有著一定的積極價(jià)值。

關(guān)鍵詞 城市；軌道交通；無(wú)線；通信

城市軌道交通工作體系之中，通信占據(jù)著不容忽視的重要環(huán)節(jié)。尤其是在目前軌道運(yùn)輸系統(tǒng)不斷提速，通信科技日趨成熟的整體背景之下，越來(lái)越多的應(yīng)用都對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)提出了更高的要求。然而限于技術(shù)以及發(fā)展過(guò)程等多方面的原因，我國(guó)城市軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)相對(duì)而言比較缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，在不同的時(shí)期內(nèi)引入的不同技術(shù)與設(shè)備，呈現(xiàn)出相對(duì)獨(dú)立和分散的工作特征，融合的有效性不足，阻礙了城市軌道無(wú)線通信體系的形成。

1.城市軌道交通系統(tǒng)對(duì)于無(wú)線通信的需求分析

在城市軌道交通環(huán)境中，除去旅客本身發(fā)起的通信呼叫以外，其他的主要構(gòu)成部分為車地?zé)o線通信需求，地對(duì)地的通信需求相對(duì)傳統(tǒng)，可以通過(guò)無(wú)線和有線兩種方式予以滿足。對(duì)于車地?zé)o線通信需求而言，又可以分為2個(gè)主要部分，即無(wú)線集群調(diào)度信息以及列車控制信息。

無(wú)線集群調(diào)度信息出現(xiàn)在軌道交通的正常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，主要是考慮到列車司機(jī)需求與地面調(diào)度員、值班員來(lái)展開無(wú)線調(diào)度通話，這是在軌道交通系統(tǒng)中最主要的無(wú)線通信需求。這一方面的數(shù)據(jù)傳輸需求，要求通信系統(tǒng)能夠保持良好的穩(wěn)定性，同時(shí)考慮到目前通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)多樣化特征，這一通信支持系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)同時(shí)能夠滿足語(yǔ)音通信和短數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)方面的通信需求。而列車控制系信息則更多側(cè)重于車本身與地面的聯(lián)系，這是當(dāng)前該領(lǐng)域中自動(dòng)化技術(shù)的重點(diǎn)體現(xiàn)。主要傳輸內(nèi)容，包括列車在行進(jìn)過(guò)程中諸多狀態(tài)以及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸，并且同時(shí)承擔(dān)告警信息的采集和傳輸?shù)取?/p>

從技術(shù)特征的角度看，當(dāng)前支持城市軌道交通正常運(yùn)行的技術(shù)，需要能夠?qū)崿F(xiàn)如下幾個(gè)方面的職能。首先，能夠支持起良好的語(yǔ)音集群通信，并且實(shí)現(xiàn)良好的向下兼容，對(duì)當(dāng)前已經(jīng)在該環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的數(shù)字集群調(diào)度系統(tǒng)能夠有效集成，并且構(gòu)建起支持調(diào)度員、司機(jī)、車站值班員之間的語(yǔ)音通信和短數(shù)據(jù)傳送的通信平臺(tái)。從具體功能的角度看，應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)包括單呼、組呼、廣播、會(huì)議、PTT話權(quán)搶占、動(dòng)態(tài)重組、優(yōu)先級(jí)呼叫、強(qiáng)插、強(qiáng)拆、限時(shí)通話、端狀態(tài)呈現(xiàn)、監(jiān)聽錄音、禁話等功能。其次，考慮到軌道交通環(huán)境本身覆蓋區(qū)域呈現(xiàn)較窄鏈狀的特殊性，該領(lǐng)域工作的通信系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)該工作環(huán)境的切換優(yōu)化，從而避免在越區(qū)切換的過(guò)程中發(fā)生語(yǔ)音通信中斷或者數(shù)據(jù)丟失。在這一方面，切換觸發(fā)條件、基站搜索方式以及目標(biāo)基站的確定等方面的優(yōu)化，成為影響整個(gè)系統(tǒng)工作效率的重要因素。再次，在下一代的無(wú)線通信系統(tǒng)中，分布式基站工作模式會(huì)更為普及，此種模式可以將基站分為射頻拉遠(yuǎn)模塊（RRU，Radio Remote Unit）和基帶處理單元（BBU，BuildingBaseband Unit），二者之間通過(guò)光纖鏈接，并且一個(gè)BBU能夠同時(shí)支撐多個(gè)RRU進(jìn)行工作。將BBU安裝在機(jī)房，而RRU安裝在軌道覆蓋環(huán)境中，能夠?qū)崿F(xiàn)饋線損耗的有效降低，提升發(fā)射成功率以及通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力。最后，載波聚合技術(shù)同樣是未來(lái)發(fā)展的重要方向。為了應(yīng)付當(dāng)前通信環(huán)境中頻譜資源短缺的問(wèn)題，載波聚合技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。此項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)⒍鄠€(gè)成員載波進(jìn)行連接，提供更大的傳輸帶寬，而對(duì)于成員載波在頻率上是否連續(xù)并沒(méi)有要求，因此在當(dāng)前環(huán)境中具有良好的生命力。

2.城市軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與部署

在城市軌道交通工作環(huán)境中，數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、控制、安全等多種信息同時(shí)存在，形成了復(fù)雜的信息傳輸需求。因此在針對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)資源部署的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)在充分保證帶寬傳輸能力的基礎(chǔ)之上，充分考慮軌道交通系統(tǒng)的高速運(yùn)動(dòng)特征，當(dāng)前我國(guó)地鐵的時(shí)速能夠達(dá)到80kin/h，并且開始朝向120km/h邁進(jìn)，在這樣的背景之下，確保高速行駛的列車獲取到良好的信號(hào)，是城市軌道交通安全的重要基礎(chǔ)。除此以外，在可實(shí)施性方面也應(yīng)當(dāng)著重考慮，主要是城市軌道交通需要面對(duì)高架、隧道燈特殊運(yùn)行場(chǎng)所，這些場(chǎng)所對(duì)于信號(hào)都存在一定的影響，綜合考慮未來(lái)發(fā)展的過(guò)程中可能出現(xiàn)的信息總量增加的需求，共同構(gòu)成了當(dāng)前城市軌道交通的通信環(huán)境。

對(duì)于這樣的需求環(huán)境而言，城市軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)的部署，應(yīng)當(dāng)著力于從如下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)。

2.1總體架構(gòu)

目前在該領(lǐng)域中較多見TD-LTE設(shè)備，并且呈現(xiàn)出分層分級(jí)的配置方式，包括中心級(jí)、車站級(jí)、區(qū)間級(jí)以及車輛級(jí)工4個(gè)層級(jí)。其中中心級(jí)作為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的核心存在，車站級(jí)則包括BBU設(shè)備，區(qū)間級(jí)包括RRU設(shè)備，最基層的車輛級(jí)則涵蓋所有的跟蹤區(qū)更新設(shè)備（TAU，Train Access Uint）。同時(shí)采用合路方式來(lái)實(shí)現(xiàn)區(qū)間的覆蓋，即結(jié)合民用通信區(qū)間漏泄電纜實(shí)現(xiàn)更為有效的區(qū)間覆蓋。

2.2控制中心

在控制中心方面，設(shè)置一套網(wǎng)管設(shè)備以及TD-LTE核心網(wǎng)，其價(jià)值在于實(shí)現(xiàn)對(duì)于旅客信息系統(tǒng)核心交換機(jī)的支持，并且通過(guò)專用通信傳輸系統(tǒng)提供的以太網(wǎng)通道，達(dá)成與各個(gè)車站級(jí)BBU設(shè)備保持互聯(lián)的目的。除此以外，控制中心還需要與系統(tǒng)中各個(gè)不同組件以及模塊保持聯(lián)系，包括車輛火警信息（FAS，F(xiàn)ire Alarm System）以及車輛維修信息等，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)于實(shí)際情況的理解，并且做出合理的決策支持。

2.3車站以及隧道

對(duì)于車站方面而言，旅客信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)交換機(jī)保持連接，同時(shí)在車站內(nèi)進(jìn)行BBU設(shè)備的設(shè)置，通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)與區(qū)域內(nèi)部RRU設(shè)備的連接。在整個(gè)系統(tǒng)中，RRU承擔(dān)著對(duì)車輛TAU相關(guān)信息的直接接收，而后進(jìn)一步經(jīng)由光纖傳輸?shù)杰囌綛BU設(shè)備單元中。在隧道之內(nèi)布置合路器，實(shí)現(xiàn)TD-LTE車地?zé)o線信號(hào)與社會(huì)范圍內(nèi)多個(gè)電信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線信號(hào)的整合，并且饋入?yún)^(qū)間民用漏泄電纜之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線信號(hào)的覆蓋優(yōu)化。

2.4車輛段以及車載系統(tǒng)

通常在列車兩端的司機(jī)室內(nèi)設(shè)置兩套TAU設(shè)備，并且在車頂加裝對(duì)應(yīng)的設(shè)備天線，實(shí)現(xiàn)車載乘客信息系統(tǒng)、車載視頻等相關(guān)組件與車輛控制系統(tǒng)的連接。通過(guò)這樣的部署，能夠?qū)⒍喾矫娴谋O(jiān)控信息全部上傳至控制終端，同時(shí)接受PIS的多媒體播放信息。

3.結(jié)論

在完成了對(duì)于城市軌道交通無(wú)限通信系統(tǒng)的部署之后，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)測(cè)試，包括對(duì)于RRC（Radio Resource Control）建立成功率、ERAB（Radio Access Bearer）建立成功率、切換成功率、切換時(shí)延、單個(gè)用戶上行以及下行吞吐率等方面。確保能夠達(dá)到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)要求。