地铁专用无线通信系统方案设计

杨青民

[摘 要]地铁无线通信是地铁车辆运营的重要保障，高效的通信功能为地铁运营提供高质量的运营服务，由此可见地铁无线通信系统的重要性。本文就地铁无线通信系统方案设计进行探讨，供同行借鉴参考。

[关键词]地铁；无线通信；功能；方案设计

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0354-01

前言

地铁的无线通信功能包含了通话、编组、呼叫、数据传送等功能，在高密度、高效率的地铁运营过程中，起到非常重要的安全作用。特别是地铁车辆的专用无线为综合监控专业和车辆提供透明的数据传输通道，为地铁运营提供更加安全可靠的数据传输保证。

一、地铁无线通信系统设计方案

（1）设计分析

本文所述的专用无线通信系统包含有线与无线两个方面，由多个基站组成。其中涉及几个难点分别是无线场强的覆盖设计、越区切换技术研究以及信号干扰问题的研宄与解决。为了满足系统功能的实现以及解决上述难点问题，系统由无线交换控制中心设备，网络设备的维护管理，调度，调度台服务器维护终端，基站，光纤直放站，车站固定站，列车车载台，漏泄同轴电缆，天线系统和其他设备和传输通道的形成。

其中，专用无线通信系统的核心基础设备构成包括控制中心交换控制器、归属位置寄存器、访问位置寄存器、网管设备、调度服务器、基站、基站控制器等。

OCC设调度台，各车站设置车站固定台。移动人员配置便携台、列车上配置车载电台。

本次设计提供的是实现了全架构的系统，系统的内部数据处理和交换基于，包括调度台在内的中心设备全部采用数据交换。由于采用了最先进和最流行的核心，使得系统具备更平滑的扩容能力，通过不断地扩容可以实现多条地铁线路共享整个系统，同时支持话音和数据的服务。

通过系统卓越的虚拟专网功能，将整个网络划分为多个调度子系统，各调度子系统尽管共享交换控制中心系统资源，但是调度运行分别独立并互不干扰，满足地铁运营、维护的要求。

（2）无线覆盖设计

本设计为无线通信系统在地铁沿线、站厅、站台、车辆段和停车场等处的射频信号的覆盖方案，并保证下列要求：

①话音传输质量：级话音质量（信噪比大于等于；误码率小于等于4%，时间、地点概率：不小于95%。

②无线电场强覆盖：

1）在车门关闭的情况下，列车以及车内手持台的通信的整体覆盖性能应在接收机端达到最小接收电平大于一95dBm（95%时间、地点概率），且话音质量为3.0，在坡道或隧道内的性能更高，其中包括道岔和车辆段区域。

2）在手持台位于腰部的情况下，针对无线基站发出的下行信号，手持台需要保持规定的信号输出电平。

3）对于发送到无线基站的上行信号，位于头部的手持台保持规定的信号输入电平。

4）无论列车停止还是以最高设计运行速度运行，列车车载电台能在轨道的任意位置实现令人满意的话音和数据通信。

5）在车辆段、停车场、控制中心及各车站站台、站厅、车站办公区及出入口场强覆盖为高于一95dBm。

（3）无线覆盖范围

地铁无线覆盖系统主要由车站信号分布子系统、隧道信号分布子系统等组成。站厅、站台层、办公区、出入口通道内的覆盖，需要在车站公共区、办公区、出入口等处安装天线及其功分器、藕合器。在上下行隧道各敷设一条漏泄同轴电缆，用来完成系统隧道内的覆盖，在长隧道区间加装光纤直放站补偿基站信号覆盖。无线通信系统场强需要覆盖范围：

①双正线区间线路、折返线、避让线；

②建筑限界内联络线；

③车辆段/停车场与正线的出入线；

④车辆段/停车场内所有区域。

⑤沿线车站的站台站厅、主要设备用房、办公室、公共区域、换乘通道和大部分区域的入口。

⑥控制中心（调度大厅等与行车运营有关的处所）

利用漏泄同轴电缆同时具有天线和馈线双重作用，采用漏泄同轴电缆来解决电波在隧道中的传播问题。主要问题是电波在隧道中传播不同于在自由空间中传播，首先由于隧道中直线的距离很短、并且弯曲多，直射传播困难；另外，隧道内有吸收衰减甚至多径效应，所以传播衰减大。总的来讲，隧道对电波具有波导效应。

图1是在沿线使用漏缆的最远覆盖距离情况下，Tetra800N}-}z的链路预算。图中标注了各项损耗的位置以及具体数值。

（4）系统结构设计

①网络设备组网结构

地铁专用无线通信网络网络结构主要包括交换中心和与交换中心相连接的基站、调度台、集群网管系统、二次开发网管系统及其他外部网络等。具体设备组网结构如3.7图所示，图中直观的描述了系统架构各个位置相应的设备：

设计采用全基站的组网方式构建网络，全线车站各设置一个2载频基站。运用天线方式对各个站台站厅与侧式站台区进行信号场强的覆盖，运用漏泄同轴电缆对区间进行信号场强覆盖，在车辆段、停车场顶楼架设全向天线进行信号场强的覆盖，室内弱场区采用相应室内覆盖系统进行补强，控制中心采用小天线覆盖。光纤直放站用与对场强的延伸。基站采用点对点的星型组网拓扑方式与控制中心的交换机连接。

在控制中心设置1套TETRA移动交换控制中心设备、1套集群网管终端、1套冗余配置的调度服务器及天馈系统为1号线和2号线共用，1号线和2号线分别设置1套二次开发网管系统。

车站设置2载频集群基站及天馈系统，在OCC调度大厅设置5套调度终端，在车辆段、停车场设置1套调度终端；在车站设置固定台，共设置30套固定台；全线设置100部车载台和600部便携台。

E1链路用来连接各基站与控制中心的移动交换设备，LAN以太网链路用来连接控制中心调度大厅与移动交换控制中心设备，远端调度台通过光传输通道提供的E1链路与移动交换控制中心设备连接，集群网管终端通过LAN以太网链路与移动交换控制中心设备连接，通过空中接口，固定台、车载台和便携台沿基站无线覆盖射频信号登录到基站后接入到TETRA系统中。近端机在通信设备室内，无线系统光纤直放站提供双头尾纤至ODF架，采用FCIPC接头。设备室界面，在ODF架的外线侧。

远端机在地铁区间内，光纤直放站提供单头尾纤，尾纤长度不小于2米。

②交换中心和PABX之间的互连。连接地铁的TETRA交换中心通过E1电路与现有PABX网络，地即可实现与有线电话网的互联互通。

③交换机和基站之间的连接方案。基站至交换中心的传输物理接口为E1接口。

本期工程共有51個固定基站。所有固定基站均通过E1链路连接到部署在地铁的TETRA交换中心。

④交换机和调度台之间的连接方案。控制中心调度大厅的调度台通过LAN以太网链路与移动交换控制中心设备连接，远端调度台通过光传输通道提供的El链路与移动交换控制中心设备连接。

⑤交换机和网管之间的连接方案。设计的所有网管系统通过TCPIIP网络连接到地铁的交换机。

二、结束语

无线通信系统是地铁通信系统中最重要的子系统之一，它保证了地铁车辆可以安全、高密度、高效的运营，让地铁运营范围内的移动人员之间或移动人员与固定人员进行通话与数据传输，提高了地铁服务质量及效率。