劉向尚

（中鐵十四局集團(tuán)電氣化工程有限公司，山東 濟(jì)南 250014）

1 概述

上海市軌道交通15號(hào)線正線全長(zhǎng)約42.3km，共設(shè)車站30座，控制中心1座，1座停車場(chǎng)，1座車輛段，采用全自動(dòng)駕駛方案。

當(dāng)前，LTE無(wú)線寬帶技術(shù)從公網(wǎng)領(lǐng)域快速向?qū)＞W(wǎng)領(lǐng)域滲透，基于LTE技術(shù)的寬帶集群通信（B-TrunC）系統(tǒng)能夠較好地提供語(yǔ)音、視頻以及數(shù)據(jù)（電子工單、IPH等）的通信服務(wù)。隨著B-TrunC系統(tǒng)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范的發(fā)布實(shí)施，軌道交通專用無(wú)線集群系統(tǒng)采用B-TrunC制式取代TETRA，已成為行業(yè)共識(shí)，因此，上海15號(hào)線專用無(wú)線通信系統(tǒng)采用LTE集群調(diào)度系統(tǒng)。承載本線路行車調(diào)度指揮、車站運(yùn)營(yíng)管理、線路維護(hù)、應(yīng)急搶修等過(guò)程中的無(wú)線集群業(yè)務(wù)，主要用戶包括調(diào)度員、司機(jī)（多職能隊(duì)伍人員）、行車值班員、車站運(yùn)營(yíng)管理員、線路維護(hù)人員等。

2 LTE系統(tǒng)設(shè)備組成及原理

2.1 系統(tǒng)設(shè)備組成

LTE無(wú)線通信系統(tǒng)在控制中心設(shè)置主備2套核心網(wǎng)（EPC）設(shè)備，無(wú)線接入網(wǎng)采用分布式基站，由BBU+RRU組成，在區(qū)間設(shè)置RRU，RRU用光纖與BBU直接連接，其中區(qū)間BBU通過(guò)信號(hào)有線傳輸網(wǎng)與控制中心核心網(wǎng)設(shè)備相連，并同時(shí)通過(guò)通信傳輸網(wǎng)與線網(wǎng)級(jí)集群調(diào)度核心網(wǎng)設(shè)備相連。車站BBU設(shè)備通過(guò)通信系統(tǒng)有線傳輸至控制中心后，連接至線網(wǎng)核心網(wǎng)設(shè)備。

根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際使用需求，設(shè)置二次開發(fā)系統(tǒng)，定制開發(fā)符合列車無(wú)線調(diào)度、軌道交通行業(yè)用戶特殊功能需求和實(shí)際操作需求的系統(tǒng)和操作界面，包括調(diào)度系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)、全網(wǎng)錄音錄像系統(tǒng)、車站固定臺(tái)、車載子系統(tǒng)（TAU、車載臺(tái)、車載合路器、車載天線等）。

本次通信系統(tǒng)建設(shè)的LTE系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)LTE系統(tǒng)有機(jī)融合，構(gòu)成完整的LTE綜合承載網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)所有LTE綜合承載功能要求。

2.2 系統(tǒng)原理

LTE無(wú)線通信系統(tǒng)采用基于3GPP標(biāo)準(zhǔn)、LTE-M標(biāo)準(zhǔn)以及B-TrunC標(biāo)準(zhǔn)的TD-LTE無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)建設(shè)，采用A/B紅藍(lán)雙網(wǎng)冗余架構(gòu)設(shè)計(jì)，承載全線車地間綜合業(yè)務(wù)，包括列車控制CBTC業(yè)務(wù)、寬帶集群調(diào)度業(yè)務(wù)、車載視頻上傳、列車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、列車緊急文本下發(fā)等業(yè)務(wù)。

本工程與同期建設(shè)的14/18號(hào)線共用核心網(wǎng)，線路級(jí)接入網(wǎng)由BBU、RRU組成，主要負(fù)責(zé)提供無(wú)線信號(hào)連續(xù)覆蓋、終端接入、終端在不同小區(qū)間切換等服務(wù)，通過(guò)與集群核心網(wǎng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信令交互、網(wǎng)間漫游、外部接口等。

本工程采用中興基站和華為基站互補(bǔ)的方案實(shí)現(xiàn)線路的無(wú)線覆蓋。其中華為基站負(fù)責(zé)軌行區(qū)及站臺(tái)的信號(hào)覆蓋，中興基站負(fù)責(zé)站廳及設(shè)備區(qū)的信號(hào)覆蓋。中興基站（BBU）和華為基站（BBU）通過(guò)集中站的接入交換機(jī)，通過(guò)傳輸系統(tǒng)的100M共享以太網(wǎng)通道，經(jīng)由設(shè)置在控制中心的主備匯聚以太網(wǎng)交換機(jī)接入控制中心的華為主備核心網(wǎng)（EPC）設(shè)備，配置中興品牌的終端注冊(cè)在核心網(wǎng)，首次實(shí)現(xiàn)了異廠家的互聯(lián)互通功能。系統(tǒng)圖見圖1。

3 LTE無(wú)線通信系統(tǒng)主要功能及特點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)功能

圖1

LTE無(wú)線通信系統(tǒng)的無(wú)線集群調(diào)度功能不僅能提供語(yǔ)音單呼、組呼、緊急呼叫、廣播呼叫等基本通話、呼叫功能，以及視頻單呼、視頻組呼等寬帶多媒體集群業(yè)務(wù)，還提供了更多作為專業(yè)數(shù)字集群系統(tǒng)必備的編組、優(yōu)先級(jí)、故障弱化、話權(quán)管理、呼叫轉(zhuǎn)接、動(dòng)態(tài)重組、強(qiáng)拆強(qiáng)插等高級(jí)集群業(yè)務(wù)；并對(duì)全網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行錄音錄像存儲(chǔ)，并可回看播放；無(wú)線系統(tǒng)網(wǎng)管收集本系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備狀態(tài)信息及故障告警信息。根據(jù)本項(xiàng)目用戶的特殊需求，通過(guò)對(duì)調(diào)度臺(tái)、固定臺(tái)、車載臺(tái)的二次開發(fā)，定制化操作界面。

3.2 系統(tǒng)功能特點(diǎn)

通過(guò)二次開發(fā)，系統(tǒng)具備豐富的接口，更加有利于本項(xiàng)目的集群指揮調(diào)度需求，能有效提高生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、管理和溝通效率。

（1）通過(guò)車站固定臺(tái)與車站廣播的接口，實(shí)現(xiàn)LTE集群手持臺(tái)對(duì)站內(nèi)區(qū)域的廣播，提高站內(nèi)管理效率；

（2）通過(guò)二次開發(fā)系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)LTE無(wú)線通信系統(tǒng)的對(duì)車組號(hào)、車次號(hào)、司機(jī)號(hào)等功能號(hào)的呼叫，并采用運(yùn)行圖的方式將列車顯示在調(diào)度臺(tái)界面上，便于調(diào)度操作；

（3）通過(guò)與車載PIS之間的接口，實(shí)現(xiàn)控制中心下發(fā)的人工廣播功能、乘客緊急視頻對(duì)講功能、播放預(yù)錄廣播詞等功能，有利于無(wú)人駕駛情況下對(duì)緊急突發(fā)事件的處理效率；

（4）通過(guò)與集中告警系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)本工程設(shè)備告警信息的上報(bào)功能，提高運(yùn)維效率。

本工程利用LTE寬帶的特性，實(shí)現(xiàn)了多種文本、圖片、視頻的傳送，語(yǔ)音圖像并存，大大提高了運(yùn)維效率；

基于LTE話音和數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸?shù)奶匦裕竟こ虒?shí)現(xiàn)了人工廣播和乘客緊急廣播并發(fā)，大大提升了乘客的乘車體驗(yàn)；

通過(guò)各條線二次開發(fā)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)全線網(wǎng)的相關(guān)接口、操作界面、功能使用、設(shè)備軟硬件等統(tǒng)一、通用，在不影響服務(wù)質(zhì)量的條件下，應(yīng)采取降低工程造價(jià)和有利于節(jié)省運(yùn)維成本的措施。

4 主要科研創(chuàng)新成果及關(guān)鍵技術(shù)

（1）本工程提供的LTE無(wú)線通信系統(tǒng)完全基于LTE-M系統(tǒng)架構(gòu)、B-TrunC架構(gòu)（YD/T 2689—2014）開發(fā)并遵守上海申通B-TrunC的S1-T接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)上海軌道交通15號(hào)線承載寬帶集群業(yè)務(wù)的LTE網(wǎng)絡(luò)與其他線路互通的要求。

（2）在控制中心實(shí)現(xiàn)與異廠家的LTE系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)不同廠家一張網(wǎng)的通信效果。

（3）二次開發(fā)車載臺(tái)、二次開發(fā)固定臺(tái)分別采用7寸、10寸觸摸屏，便于用戶更快速的實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，提升工作效率。

（4）完成LTE集群調(diào)度二次開發(fā)設(shè)備的功能實(shí)現(xiàn)及異廠家設(shè)備的兼容和互通。

（5）首次實(shí)現(xiàn)二次開發(fā)車載臺(tái)，固定臺(tái)利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程升級(jí)，提升運(yùn)維效率，降低運(yùn)維成本。

（6）通過(guò)視頻上拉、視頻推送、視頻回傳的功能，維護(hù)人員可將現(xiàn)場(chǎng)圖像快速上傳中心調(diào)度，并可將視頻投放至調(diào)度大廳大屏系統(tǒng)，便于調(diào)度人員聯(lián)合處理分析問(wèn)題。

（7）實(shí)現(xiàn)LTE在換乘站與TETRA系統(tǒng)的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)與既有線換乘站的互通。

5 常見問(wèn)題原因分析及解決辦法

5.1 手臺(tái)信號(hào)弱、通話質(zhì)量差

在設(shè)備正常工作狀態(tài)下，故障原因一般是漏纜或者射頻纜在接頭過(guò)程中由于切割不規(guī)范、接頭防水沒做好等人為因素以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境潮濕、灰塵較大的環(huán)境因素造成的，解決辦法是利用駐波比測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試確定故障點(diǎn)，并對(duì)故障接頭進(jìn)行整改處理。

5.2 RRU無(wú)法正常工作

RRU在正常帶電情況下，指示燈顯示不正常，設(shè)備無(wú)信號(hào)，可利用OTDR進(jìn)行光路測(cè)試，如發(fā)現(xiàn)光衰過(guò)大，重新熔纖后問(wèn)題得到解決。

5.3 手臺(tái)無(wú)法起呼

項(xiàng)目在建設(shè)初期，在華為基站下手臺(tái)無(wú)法起呼，經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)華為基站的配置中采用的是B-TrunC R1的版本，由于上海15號(hào)線需互聯(lián)互通，需廠家采用B-TrunC聯(lián)盟及上海申通地鐵S1-T的版本才能互通，華為基站修改配置后問(wèn)題解決。

5.4 錄音服務(wù)器播放手臺(tái)錄音無(wú)聲音

在錄音服務(wù)器上不能正常播放手臺(tái)聲音，經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)錄音服務(wù)器只能播放20ms發(fā)包間隔的手臺(tái)錄音，由于上海15號(hào)線手臺(tái)的發(fā)包間隔為40ms，造成錄音異常，后經(jīng)修改后問(wèn)題解決。

5.5 人工廣播和乘客緊急對(duì)講同時(shí)進(jìn)行

為滿足乘客緊急視頻對(duì)講功能和人工廣播并發(fā)的需求，更改實(shí)現(xiàn)方式，車載臺(tái)建立雙向的語(yǔ)音通話，從車載PIS系統(tǒng)獲取視頻流，將該視頻流通過(guò)LTE數(shù)據(jù)通道傳輸至控制中心。

6 結(jié)語(yǔ)

本工程實(shí)現(xiàn)了LTE集群調(diào)度系統(tǒng)不同品牌之間的互聯(lián)互通。系統(tǒng)還符合《上海軌道交通LTE-M系統(tǒng)基站與核心網(wǎng)間S1-T接口技術(shù)要求》并通過(guò)了第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)的相關(guān)測(cè)試。

滿足本工程行車調(diào)度的通信需求。

通過(guò)本項(xiàng)目，使新技術(shù)在工程項(xiàng)目上得到了應(yīng)用，在通信技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了突破，取得了良好的效果，具有推廣意義。