地鐵專用無線通信系統(tǒng)組網(wǎng)選型

盧山

【摘要】 專用無線通信是地鐵內(nèi)部固定用戶（如控制中心調(diào)度員、車站值班員）與移動用戶（如司機(jī)、運(yùn)營維護(hù)人員），移動用戶與移動用戶之間進(jìn)行高效通信聯(lián)絡(luò)的可靠手段，對于行車安全、提高運(yùn)營效率和管理水平、改善服務(wù)質(zhì)量、應(yīng)對突發(fā)事件提供了重要保證。因此如何保證設(shè)備系統(tǒng)的安全性、可靠性，成為運(yùn)營維護(hù)的重點工作。本文筆者以沈陽地鐵一號線為例，對比星型和環(huán)型組網(wǎng)方式，以備選型。

【關(guān)鍵詞】 基站 交換機(jī) 單站集群 環(huán)路保護(hù)設(shè)備 2M

作為地鐵通信系統(tǒng)的重要組成元素，無線通信技術(shù)因其特殊的優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用與重視。數(shù)字集群通信為用戶提供了資源共享的可能性同時又為用戶帶來了更多高效、自動化的服務(wù)，方便用戶進(jìn)行室內(nèi)操作指揮工作、為系統(tǒng)調(diào)度工作的有效進(jìn)行提供可能性。筆者在本文，以沈陽地鐵一號線為例，對比星型和環(huán)型組網(wǎng)方式，以備選型。

一、工程概況

沈陽地鐵一號線總長度數(shù)值是 27.9公里，共有車站22座，全部為地下車站。該條線路進(jìn)行調(diào)控的管理中心有1個，車輛段1 處。沈陽地鐵一號線無線系統(tǒng)覆蓋范圍為全部地下車站、隧道區(qū)間，以及車輛段區(qū)域。地下車站的設(shè)備區(qū)、站廳、出入口采用室內(nèi)天線進(jìn)行場強(qiáng)覆蓋，地下車站的站臺及隧道區(qū)間采用漏泄同軸電纜進(jìn)行場強(qiáng)覆蓋，停車場采用室外定向天線進(jìn)行場強(qiáng)覆蓋。

二、系統(tǒng)組網(wǎng)

沈陽地鐵一號線專用無線系統(tǒng)使用的是 800 M 頻段的TETRA數(shù)字集群設(shè)備作為主要的調(diào)度通信系統(tǒng)。專用無線通信系統(tǒng)采用多基站小區(qū)制方式，交換機(jī)設(shè)置在控制中心，在全線的22個地下車站設(shè)置22套無線集群基站，車輛段設(shè)置1套地面無線集群基站，從而實現(xiàn)對全線車站、車輛段和區(qū)間的無線場強(qiáng)覆蓋。

一號線組網(wǎng)采用星型組網(wǎng)，基站通過傳輸系統(tǒng)與交換機(jī)連接，組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，故障易排查。但如果某一個基站與交換機(jī)的傳輸通道故障，該基站就會進(jìn)入單站集群的故障弱化模式工作，控制中心和該基站覆蓋范圍下的車站和列車之間專用無線終端設(shè)備無法正常通信，該站內(nèi)無線用戶與調(diào)度員失去通信，調(diào)度員也無法對這些無線用戶進(jìn)行正常的指揮調(diào)度，特別是對在正線上行駛的列車司機(jī)，由于不能與行車調(diào)度員正常通話，會給客運(yùn)行車組織帶來安全隱患。

如果采用環(huán)型組網(wǎng)，當(dāng)環(huán)狀網(wǎng)中一個傳輸通道發(fā)生故障時，環(huán)狀網(wǎng)的自愈功能可以保證與其相連的基站仍能保持和交換機(jī)的正常通信，避免進(jìn)入單站集群故障弱化模式，從而大大的提高了系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)一號線設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成，可以通過兩種方式進(jìn)行環(huán)型組網(wǎng)。方式一：在控制中心交換機(jī)側(cè)配置一環(huán)路保護(hù)設(shè)備，將23個基站組3個環(huán)，接入環(huán)路保護(hù)設(shè)備；方式二：設(shè)置3個環(huán)路，每個環(huán)路以其中一個基站為主基站，其他基站設(shè)置為從基站，從基站與主基站相連，通過主基站連接交換機(jī)。具體組網(wǎng)分析如下。

基站與交換機(jī)組成的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每個2M環(huán)上最多可以容納30個載波，按照目前每個基站配置2個載波計算，每個環(huán)上最多可容納15個基站，同時考慮到基站將來有可能會有載波擴(kuò)容的可能，可擴(kuò)容至4載波，因此每個2M環(huán)上的基站數(shù)量最多不能超過8個。如果按照每個2M環(huán)最大8個基站來考慮，8個2載波基站共計16個載波，每個2M環(huán)還預(yù)留有14個載波的擴(kuò)容空間，方便單個基站將來載波擴(kuò)容至3個或4個。這樣，23個基站組成3個環(huán)，其中有2個環(huán)上分別有8個基站，另外一個環(huán)上有7個基站。

基站需要對載頻進(jìn)行擴(kuò)容時，不需要對現(xiàn)有的基站物理鏈接做出任何調(diào)整，已經(jīng)預(yù)留出了足夠的載頻容量。此外，如果將來有可能需要增加基站時，在不需要增加基站與交換機(jī)之間的傳輸鏈路、不需要增加交換機(jī)側(cè)的端口單元和端口數(shù)量，只要將新增的基站與基站環(huán)上就近任何一個基站連接，即可以實現(xiàn)新增基站入網(wǎng)。每個基站環(huán)的容量配置和余量如下表所示：

下圖是8個基站按照方式一組成的一個環(huán)網(wǎng)，相鄰基站連成一個2M開環(huán)，開環(huán)兩端的兩個基站通過設(shè)置在控制中心的環(huán)路保護(hù)設(shè)備與交換機(jī)構(gòu)成一個完整的2M閉環(huán)。

采用星型組網(wǎng)方案，基站到交換機(jī)總共需要23個2M傳輸路由；而采用環(huán)型的組網(wǎng)方案，基站到交換機(jī)總共只需要6個2M傳輸路由，極大地節(jié)省了2M鏈路的數(shù)量，節(jié)省了交換機(jī)側(cè)2M端口的數(shù)量。因此，從可靠性和節(jié)省傳輸路由方面考慮，建議采用環(huán)型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

當(dāng)然，在不使用環(huán)路保護(hù)設(shè)備也可以進(jìn)行環(huán)型組網(wǎng)，即方式二，以線路上某一個基站作為主基站，其他基站作為從基站，組成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，按照每個2M環(huán)網(wǎng)最多可以容納30個載波計算，每個環(huán)網(wǎng)最多不超過8個基站。按此種方式組網(wǎng)，不需要采購環(huán)路保護(hù)設(shè)備，節(jié)省了設(shè)備投資，但當(dāng)主基站與交換機(jī)的傳輸鏈路故障時，該鏈路上的從基站都會受到影響，因此，存在較高的安全風(fēng)險。

三、結(jié)語

綜上所述，地鐵專用無線系統(tǒng)作為行車調(diào)度員重要的通信手段，在組網(wǎng)選擇上應(yīng)優(yōu)先考慮安全性、可靠性，推薦環(huán)型組網(wǎng)方式一，在保證環(huán)路保護(hù)設(shè)備正常工作的前提下，可靠性最高；當(dāng)然，星型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)也是值得推薦的組網(wǎng)方式，組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，故障點易排查，且單站故障的情況下，對調(diào)度影響不大；不推薦方式二環(huán)型組網(wǎng)，雖然在保證主基站正常工作的前提下，可靠性較高，但存在較高的安全風(fēng)險。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]鄭祖輝. 數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)（第3版）.電子工業(yè)出版社

[2]王永明. 簡述數(shù)字集群通信系統(tǒng)在地鐵通信中的應(yīng)用[J]. 鐵路通信信號工程技術(shù)，2013，05：67-68+93.

[3]盧 山，竇海波. 數(shù)字集群通信系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用