地鐵車載信息傳輸需求可行性分析

付海亮

摘 要：在地鐵通信中，車輛的故障告警需要傳達(dá)到調(diào)度員，調(diào)度員對(duì)其進(jìn)行識(shí)別，然后根據(jù)故障級(jí)別進(jìn)行處理，決定是否該列車是否繼續(xù)投入運(yùn)營。列車的告警信息由車輛TMS系統(tǒng)傳達(dá)到無線電臺(tái)，通過無線通道送達(dá)至綜合監(jiān)控系統(tǒng)。無線通道的帶寬直接決定了告警的容量。文章討論的是無線采用TETRA制式時(shí)，通過無線通道取代3G通信系統(tǒng)，是否能夠滿足5M/s的數(shù)據(jù)傳輸容量。

關(guān)鍵詞：TETRA；綜合監(jiān)控；報(bào)文；傳輸需求

1 概述

該文檔根據(jù)工作聯(lián)系單《2014年186號(hào)——關(guān)于3、4號(hào)線一期工程車輛信息傳輸?shù)男枨蟆吩诤喴枋龀啥嫉罔F3、4號(hào)線車載信息傳輸實(shí)現(xiàn)方案的基礎(chǔ)上，針對(duì)新增車載信息傳輸需求，重點(diǎn)從專用無線系統(tǒng)建設(shè)方面進(jìn)行了分析和說明。

2 既有方案

根據(jù)成都地鐵3、4號(hào)線項(xiàng)目各方形成的既有設(shè)計(jì)方案，專用無線通信系統(tǒng)（采用800MHz TETRA系統(tǒng)設(shè)備）負(fù)責(zé)在車輛和OCC綜合監(jiān)控系統(tǒng)之間傳輸車載設(shè)備信息，其傳輸需求如表1所示。

3 新增需求

根據(jù)工作聯(lián)系單《2014年186號(hào)——關(guān)于3、4號(hào)線一期工程車輛信息傳輸?shù)男枨蟆?，如果把原來?G網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)的車載信息傳輸業(yè)務(wù)全部交給專用無線系統(tǒng)承擔(dān)，專用無線系統(tǒng)傳輸業(yè)務(wù)將變更為表2描述：

表2中陰影部分為新增的傳輸需求，主要包括：

（1）實(shí)時(shí)故障信息傳輸需求：158字節(jié)/秒，增加376%；（2）實(shí)施運(yùn)行信息傳輸需求：159字節(jié)/秒，增加388%；（3）非實(shí)時(shí)信息傳輸需求：5M字節(jié)/Tc/小時(shí)，10M字節(jié)/列車/小時(shí)。

4 需求分析與相關(guān)說明

專用無線系統(tǒng)主要由列車上安裝的數(shù)傳車載臺(tái)和OCC安裝的數(shù)傳控制臺(tái)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)車載信息傳輸業(yè)務(wù)，其鏈路瓶頸為數(shù)傳車載臺(tái)和無線基站之間的無線鏈路，該鏈路為窄帶鏈路，這是TETRA系統(tǒng)體制決定的。

TETRA系統(tǒng)能夠提供短數(shù)據(jù)和分組數(shù)據(jù)兩種數(shù)據(jù)傳輸承載業(yè)務(wù)，這兩種業(yè)務(wù)的接入方式、傳輸延時(shí)、數(shù)據(jù)帶寬和占用系統(tǒng)資源等方面均不相同，分組數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)帶寬更大。綜合考慮各方面的因素，在既有方案中，數(shù)傳車載臺(tái)和控制臺(tái)之間采用的是短數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。

4.1 技術(shù)可行性分析

下面僅以析非實(shí)時(shí)信息傳輸需求為例來分析技術(shù)新增需求的技術(shù)可行性。非實(shí)時(shí)運(yùn)行信息數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)大于TETRA系統(tǒng)短數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)帶寬，不用考慮短數(shù)據(jù)傳輸方式，只能考慮分組傳輸服務(wù)方面是否可行。

TETRA系統(tǒng)中，單個(gè)分組數(shù)據(jù)信道的毛速率是7.2kbps，凈速率大約為3kbps，即：

3*1024*3600/（8*1024*1024）=1.32M字節(jié)/小時(shí)

5MB/1.32MB=3.8信道≈4信道

從上面的計(jì)算可以看出，從理論上來看，一個(gè)數(shù)據(jù)信道最大傳輸速率只有1.32M字節(jié)/小時(shí)，單個(gè)列車司機(jī)室（Tc）的非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是每小時(shí)5M字節(jié)，需要占用4個(gè)信道，單個(gè)列車的非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（每小時(shí)10M字節(jié)），最少需要占用8個(gè)數(shù)據(jù)信道——而目前的系統(tǒng)配置中，單個(gè)基站只有2個(gè)載波（第三載波為應(yīng)急專用），共8個(gè)信道。

從終端產(chǎn)品來看，單個(gè)終端最多可以占用4個(gè)數(shù)據(jù)信道，即，其理論最大傳輸速率為5.27M字節(jié)/小時(shí)，剛剛能夠滿足單個(gè)Tc的數(shù)據(jù)傳輸需求。再考慮到語音業(yè)務(wù)沖突、越區(qū)切換傳輸速率下降等工程因素，幾乎可以斷定，數(shù)傳車載臺(tái)無法在1小時(shí)內(nèi)傳輸5M字節(jié)數(shù)據(jù)。

另一方面，即使增加了基站載波數(shù)量，當(dāng)一個(gè)基站下有一個(gè)以上的列車時(shí)，專用無線系統(tǒng)肯定將無法滿足這些列車的非實(shí)時(shí)信息傳輸需求。

4.2 實(shí)施可行性分析

當(dāng)前，成都地鐵3、4號(hào)線均已完成系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和各相關(guān)接口設(shè)計(jì)，包括與車輛專業(yè)、綜合監(jiān)控專業(yè)的車載信息傳輸接口。后續(xù)如果改由專用無線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)新增的車載信息傳輸需求，專用無線系統(tǒng)需與車輛專業(yè)、綜合監(jiān)控專業(yè)重新討論接口，各方可能均需更改設(shè)計(jì)方案——無線系統(tǒng)方面數(shù)傳車載臺(tái)軟硬件、數(shù)傳控制臺(tái)等均需更改設(shè)計(jì)，前期工作面臨推倒重來的風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)束語

從以上分析來看，不管是從技術(shù)上來看，還是從工程實(shí)施角度來看，采用專用無線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)新增車載信息傳輸需求均是不可行的。基于上述情況，強(qiáng)烈建議各方維持既有方案，或者重新考慮采用其他方式來實(shí)現(xiàn)新增的車載信息傳輸需求。

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