廣州地鐵五號(hào)線無(wú)線通信系統(tǒng)概述

孫　潔　周承昊

摘要:在軌道交通中無(wú)線集群通信系統(tǒng)是調(diào)度人員對(duì)列車(chē)運(yùn)營(yíng)管理的重要途徑。本文主要從系統(tǒng)功能、設(shè)備組成等方面介紹了廣州地鐵五號(hào)線無(wú)線通信系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞:集群;TETRA;Dimetra IP

1系統(tǒng)概述

廣州地鐵五號(hào)線無(wú)線通信系統(tǒng)采用了摩托羅拉生產(chǎn)的Dimetra IP基于TETRA標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字集群無(wú)線通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用TDMA技術(shù)、ACELP話音編碼技術(shù)、π?4-DQPSK調(diào)制技術(shù),除了滿(mǎn)足傳統(tǒng)的話音通信需求,還利用無(wú)線系統(tǒng)提供的無(wú)線數(shù)傳通道,可以在地面系統(tǒng)與車(chē)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(qiáng)大的功能, 主要為調(diào)度員、無(wú)線用戶(hù)、網(wǎng)絡(luò)管理者提供服務(wù)。

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(duì)和回叫、優(yōu)先權(quán)排隊(duì)、動(dòng)態(tài)重組、動(dòng)態(tài)基站分配、跨區(qū)組呼、限時(shí)通話、系統(tǒng)主要提示音及信號(hào)顯示等功能。

2.2系統(tǒng)管理功能

Dimetra IP 系統(tǒng)具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理功能,其目的是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置、操作和維護(hù),以便能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高可用性和對(duì)系統(tǒng)的有效操作。網(wǎng)絡(luò)管理功能包括故障、配置、統(tǒng)計(jì)、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(wù)、緊急告警、短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

2.4 虛擬專(zhuān)網(wǎng)功能

Dimetra IP 系統(tǒng)支持虛擬專(zhuān)網(wǎng)VPN(virtual private networks)技術(shù),包括提供多個(gè)相對(duì)獨(dú)立(為使用單位所虛擬專(zhuān)有)的調(diào)度臺(tái)、用戶(hù)管理終端和多個(gè)獨(dú)立的用戶(hù)IP 網(wǎng)絡(luò)接入。虛擬專(zhuān)網(wǎng)VPN 的概念與內(nèi)容集中在:VPN 用戶(hù)管理與計(jì)費(fèi)終端、針對(duì) VPN 用戶(hù)的移動(dòng)管理、VPN 用戶(hù)的調(diào)度指揮中心、VPN 用戶(hù)的分組數(shù)傳應(yīng)用。

2.5 錄音功能

系統(tǒng)的所有調(diào)度臺(tái)GPIOM 設(shè)備可以輸出調(diào)度員的通話音頻信號(hào),提供錄音接口,二次開(kāi)發(fā)的錄音設(shè)備可對(duì)調(diào)度員的通話進(jìn)行錄音。

2.6 調(diào)度臺(tái)基本功能

Dimetra IP 系統(tǒng)調(diào)度臺(tái)支持對(duì)正線列車(chē)進(jìn)行組呼、接收 RTT 請(qǐng)求、發(fā)起及接收緊急呼叫、對(duì)通話組發(fā)起緊急呼叫、發(fā)起及接收私密呼叫、向車(chē)載臺(tái)或其他用戶(hù)臺(tái)發(fā)送短文本信息、刷新列車(chē)信息、接收短文本信息、接收狀態(tài)信息、與其他調(diào)度臺(tái)通話等功能。

2.7 用戶(hù)臺(tái)主要功能:

用戶(hù)臺(tái)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(hào)等功能。

3設(shè)備組成

3.1 構(gòu)網(wǎng)方式

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

3.2 設(shè)備組成

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

數(shù)據(jù)傳輸控制臺(tái)通過(guò)系統(tǒng)的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)接收數(shù)據(jù)機(jī)車(chē)臺(tái)發(fā)送來(lái)的車(chē)輛態(tài)信息和向數(shù)據(jù)機(jī)車(chē)臺(tái)發(fā)送旅客列車(chē)顯示信息。數(shù)據(jù)傳輸控制臺(tái)是通過(guò)一個(gè)RS422 接口連接主控系統(tǒng)。

集中告警終端統(tǒng)一接收來(lái)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(shí),它可以直接和光纖直放站進(jìn)行簡(jiǎn)單的管理和配置?；倦娫锤婢?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(guò)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(wù)器是經(jīng)二次開(kāi)發(fā)的設(shè)備,與其相連的線纜有網(wǎng)線、ATS 信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、電源線等。

Dimetra IP 系統(tǒng)網(wǎng)管終端可為網(wǎng)管用戶(hù)提供不同網(wǎng)管應(yīng)用的圖形用戶(hù)界面(GUI),網(wǎng)管終端可以位于主站或遠(yuǎn)端站。Dimetra 系統(tǒng)的網(wǎng)管終端通過(guò)以太網(wǎng)接口連接到中心無(wú)線設(shè)備機(jī)柜內(nèi)的以太網(wǎng)交換機(jī)上。

錄音設(shè)備用于對(duì)調(diào)度臺(tái)相關(guān)的通話組通話進(jìn)行錄音。與錄音設(shè)備相連的線纜有音頻線和電源線。

3.3 基站

EBTS 基站作為無(wú)線網(wǎng)關(guān),提供TETRA 空中接口協(xié)議與節(jié)點(diǎn)控制器(ZC)和數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)(包括短數(shù)據(jù)路由器和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān))接口協(xié)議的轉(zhuǎn)換。EBTS 將來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的話音、數(shù)據(jù)、呼叫處理、信令和網(wǎng)絡(luò)管理信息集成到一個(gè)E1 基站鏈路。

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

EBTS 由下列各模塊組成:TETRA 基站控制器 (TSC)、收發(fā)信機(jī)(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(luò)的E1 遠(yuǎn)端鏈路,并通過(guò)以太網(wǎng)控制收發(fā)信機(jī)。TSC 同時(shí)包括基站參考ISA (SRI) 時(shí)間和頻率基準(zhǔn)模塊,此模塊包含高穩(wěn)定度晶振提供頻率參考及時(shí)鐘參考。TSC 基本工作系統(tǒng)軟件包括依據(jù)TETRA 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的動(dòng)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(wù)(SDTS)和分組數(shù)據(jù)服務(wù)(PDS)。

收發(fā)信機(jī) (BR),一個(gè)EBTS 機(jī)柜可安裝高達(dá)4 個(gè)收發(fā)信機(jī),每個(gè)收發(fā)信機(jī)具備高達(dá)3 個(gè)分集接收機(jī)和25KHz信道間隔的發(fā)信機(jī),每收發(fā)信機(jī)4 個(gè)時(shí)隙, 第1 個(gè)收發(fā)信機(jī)載頻的第1 個(gè)時(shí)隙為控制信道,每個(gè)EBTS 提供高達(dá)31 個(gè)話音信道 (8 個(gè)收發(fā)信機(jī))。冗余備份是EBTS 的特性,一旦其中1 個(gè)收發(fā)信機(jī)出現(xiàn)故障,TSC 將關(guān)閉故障收發(fā)信機(jī)并將控制和話音通信容量轉(zhuǎn)移到其它收發(fā)信機(jī),盡管系統(tǒng)容量受到影響,但系統(tǒng)照舊運(yùn)行。在系統(tǒng)繁忙期間,此轉(zhuǎn)換過(guò)程對(duì)無(wú)線用戶(hù)是透明的。

環(huán)境告警系統(tǒng) (EAS)每個(gè)Dimetra EBTS 采用一個(gè)環(huán)境告警系統(tǒng)(EAS)去提供在EBTS 基站的故障報(bào)告和遠(yuǎn)程控制,EAS 提供48 個(gè)(已包含內(nèi)部告警)本地輸入用于監(jiān)測(cè)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(jī)的輸入信號(hào),并可將這些信號(hào)進(jìn)行合路,以便發(fā)信機(jī)能向天線饋送信號(hào)。RFDS 采用腔體合路,以便實(shí)現(xiàn)更低的插入損失、最大射頻功率和更大的信道容量。空腔合路器的最小頻率隔離度為150KHz。接收機(jī)多路耦合器(RMC)在邏輯上被視為RFDS 的一部分, RMC 可提供來(lái)自單一天線的多個(gè)接收信號(hào)端口,每個(gè)分集天線都與接收機(jī)多路耦合器連接,這樣三分集系統(tǒng)將使用三個(gè)接收機(jī)多路耦合器,每個(gè)RMC 將相應(yīng)地與每個(gè)BR 里的接收機(jī)連接,接收機(jī)放大器和功分器可支持接收分集,以實(shí)現(xiàn)多載頻工作。

3.4 接入設(shè)備

五號(hào)線信號(hào)覆蓋使用到的設(shè)備主要有光纖直放站、漏纜、天線。光纖直放站是用于基站場(chǎng)強(qiáng)的延伸,起到場(chǎng)強(qiáng)中繼的作用,其安裝在車(chē)輛段遠(yuǎn)用庫(kù)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(zhǎng)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(dǎo)線。外導(dǎo)線上的銑槽使能量通過(guò)電纜輻射和耦合,充當(dāng)了分布天線和傳輸線路的雙重角色。

天線是一種無(wú)源設(shè)備,無(wú)線信號(hào)從天線輻射至自由空間。車(chē)輛段和車(chē)站利用天線實(shí)現(xiàn)射頻覆蓋。室內(nèi)天線將安裝在車(chē)站適當(dāng)位置,使射頻可覆蓋中央大廳、站臺(tái)區(qū)域。室外天線將安裝在停車(chē)場(chǎng),用于覆蓋停車(chē)場(chǎng)區(qū)域。

3.5 移動(dòng)臺(tái)

五號(hào)線使用的移動(dòng)臺(tái)主要有:車(chē)站固定電臺(tái)、便攜移動(dòng)臺(tái)、話音車(chē)載臺(tái)、車(chē)載數(shù)據(jù)電臺(tái)。

車(chē)站固定臺(tái)為采用固定安裝方式的MTM800 移動(dòng)臺(tái),固定臺(tái)設(shè)備采用交流220V 供電,同時(shí)包括桌面式麥克、電源、喇叭等配件。

話音車(chē)載臺(tái)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(chē)司機(jī)的使用,如調(diào)度員對(duì)列車(chē)的廣播功能,呼叫請(qǐng)求等。車(chē)載臺(tái)以摩托羅拉MTM800 車(chē)載電臺(tái)為平臺(tái),加裝控制面板、電源變換電路及附屬設(shè)備。

數(shù)據(jù)車(chē)載臺(tái)主機(jī)結(jié)構(gòu)與話音車(chē)載臺(tái)基本相同,它配置獨(dú)立的MTM800 電臺(tái)主機(jī)、電源和天線,但不配置揚(yáng)聲器、MIC 等音頻附件。

MTP850 是一款小型輕便并具有結(jié)實(shí)耐用特性的便攜式移動(dòng)臺(tái)。為用戶(hù)提供了按鍵、高分辨率顯示屏和聲音接口(麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器),可以方便地訪問(wèn)無(wú)線通信服務(wù)。MTP850 是專(zhuān)門(mén)為專(zhuān)用無(wú)線通信網(wǎng)而設(shè)計(jì)的,能夠滿(mǎn)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(hào)線使用的摩托羅拉生產(chǎn)Dimetra IP基于TETRA標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字集群無(wú)線通信系統(tǒng)功能強(qiáng)大,應(yīng)用靈活,滿(mǎn)足了地鐵內(nèi)部無(wú)線通信的需求。