地鐵專用通信系統(tǒng)應用與開發(fā)關鍵技術研究

端正

摘要：隨著我國城市化進程的加快，越來越多的群眾涌入城市，交通、住房成為城市設施的重要建設內(nèi)容，北上廣深、鄭州、西安、武漢等大中型國家級中心城市常住人口達到千萬級規(guī)模，上下班、節(jié)假日成為交通擁堵的常規(guī)時段，為了緩解城市交通出行壓力，越來越多的大中城市開始建設地鐵。地鐵作為一個先進的交通運輸工具，車輛調(diào)度、?？?、安全運行等非常重要，因此為地鐵交通開發(fā)了專用通信系統(tǒng)，以便實現(xiàn)地鐵信息的實時采集、傳輸和調(diào)度，確保地鐵運行安全可靠，保障人們的生命安全。

關鍵詞：地鐵專用通信系統(tǒng)；MSTP；TD-LTE；信號傳輸

1地鐵專用通信系統(tǒng)應用

地鐵專用通信系統(tǒng)主要包括九個部分，分別是閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、公務電話系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、時鐘管理系統(tǒng)、無線信息系統(tǒng)、廣播管理系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)及集中告警系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以實現(xiàn)綜合通信功能，滿足車輛實時調(diào)度，實現(xiàn)應急搶險、反恐救災等特殊需求。地鐵專用通信系統(tǒng)主要組成如圖1所示。

本文結(jié)合地鐵專用通信系統(tǒng)的應用需求，重點描述信號傳輸系統(tǒng)、公務電話和專用電話系統(tǒng)、無線信息系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，這也是地鐵專用通信系統(tǒng)的核心功能。

（1）信號傳輸系統(tǒng)。信號傳輸系統(tǒng)是地鐵專用通信系統(tǒng)的基礎，具有較多的業(yè)務接口，可以利用鋪設在隧道兩側(cè)的光纖實現(xiàn)信息傳輸，組成一個強大的自愈保護環(huán)，能夠利用光纖寬帶綜合業(yè)務數(shù)字傳輸網(wǎng)實現(xiàn)信號的傳輸，提供一個較高的帶寬，能夠?qū)崿F(xiàn)語音、文字、圖片和視頻傳輸。

（2）公務電話和專用電話系統(tǒng)。公務電話系統(tǒng)采用程控數(shù)字用戶交換機進行組網(wǎng)，利用中繼線路接入到城市電話網(wǎng)；專用電話系統(tǒng)可以實現(xiàn)信息調(diào)度、站內(nèi)與站間之間的語音傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)群呼、組呼、會議、應急功能等特殊需求。

（3）無線信息系統(tǒng)。無線信息系統(tǒng)又被稱為無線集群通信系統(tǒng)，可以實現(xiàn)調(diào)度員、地鐵駕駛司機之間的專用通信，保證調(diào)度員與司機的信息共享，也是地鐵移動作業(yè)、搶險救援、應急管理的重要工具，處理緊急的、突發(fā)的地鐵運行事故，保證車輛行駛安全。

2地鐵專用通信系統(tǒng)開發(fā)關鍵技術

地鐵專用通信系統(tǒng)開發(fā)時采用的關鍵技術很多，比如TD-LTE無線通信技術、MSTP多業(yè)務傳輸平臺等。

TD-LTE是當前主流的移動4G技術，已經(jīng)在我國開展了大規(guī)模商用，覆蓋面積 廣泛。TD-LTE采用了MIMO多輸入多輸出技術、高頻通信技術、超密組網(wǎng)技術，同時加大了天饋系統(tǒng)的安裝難度，增加了基站設置數(shù)量，可以提高基站天線的發(fā)射能力，實現(xiàn)智能天線操縱，保證了網(wǎng)絡的輸入輸出。TD-LTE在地鐵專用系統(tǒng)中可以構(gòu)建一個專用頻帶，該頻帶能夠?qū)崟r傳輸數(shù)據(jù)和語音，保證地鐵專用通信系統(tǒng)業(yè)務的正常通信。TD-LTE在地鐵專用通信中還引入了覆蓋增強技術。覆蓋增強技術包括符號擴頻技術、Burst重復技術，均可以有效提升上行發(fā)射功率密度，劃分覆蓋等級。符號擴頻是指在不延展頻譜寬度的條件下，利用擴頻碼將原始序列信號實現(xiàn)重復利用。Burst重復可以針對符號擴頻處理后的序列進行Burst級的重復，能夠?qū)崿F(xiàn)4倍和2倍Burst重復， 通過這兩種重復處理的優(yōu)化方式，地鐵通信系統(tǒng)接收設備就可以合并接收重復序列，獲得較大的合并增益。MSTP是一個多業(yè)務傳輸平臺，能夠?qū)TM技術、SDH傳輸技術、以太網(wǎng)、POS技術有效融合在一起，以SDH網(wǎng)絡技術為基礎，實現(xiàn)多種業(yè)務的匯聚，同時能夠?qū)崿F(xiàn)多業(yè)務的傳輸適配，實現(xiàn)多業(yè)務的綜合接入和傳輸，將SDH傳輸網(wǎng)改變?yōu)橐粋€業(yè)務網(wǎng)、交換網(wǎng)一體化的多業(yè)務傳輸平臺，支持高帶寬數(shù)據(jù)傳輸 [6] 。地鐵通信系統(tǒng)還采用了64AQM技術，該技術可以提升SINR，能夠針對地鐵通信網(wǎng)絡進行科學的規(guī)劃和設計，降低網(wǎng)絡設備和通信業(yè)務部署的復雜度，降低地鐵通信系統(tǒng)存在的同頻干擾發(fā)生率，同時還可以解決無線信號的弱覆蓋問題，滿足地鐵專用通信網(wǎng)絡深度覆蓋功能，提升地鐵無線網(wǎng)絡的覆蓋率，實現(xiàn)地鐵運行區(qū)域無線信號的連續(xù)覆蓋、無縫覆蓋，不僅能夠讓更多的用戶接入到5G網(wǎng)絡，同時還可以享受到高質(zhì)量的通信服務。64QAM在5G網(wǎng)絡通信中的應用分為兩個步驟，分別是調(diào)制和解調(diào)。64QAM調(diào)制過程如下：64QAM能夠?qū)⑤斎氲?比特數(shù)據(jù)組成一個映射；多電平正交幅度調(diào)制生成一個64QAM中頻信號；并串轉(zhuǎn)換，將兩路并行碼流改變?yōu)橐宦反写a流，可以增加一倍速率，碼流從2進制改變?yōu)?進制，接著可以輸出調(diào)制而成的RF信號。64QAM解調(diào)過程如下：5G網(wǎng)絡傳輸信號時，由于受到自然環(huán)境或載波自身限制，信號傳輸難免受到噪聲干擾導致信號發(fā)生畸變，如果畸變很小則可以直接判斷為0或1，如果畸變比較嚴重，無法直接判斷信號，就可以采用硬判決和軟判斷方法，準確、快速地識別信號。FA16設備是一種專門應用于地鐵通信系統(tǒng)的綜合業(yè)務接入網(wǎng)絡設備，其可以為網(wǎng)絡通信業(yè)務提供16路E1接口，實現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務接入、傳輸和設備管理等功能，通過用戶單元能夠為用戶提供靈活多樣的接口。FA16設備硬件設計時使用N-Bus總線模式，因此可以將語音通話、數(shù)據(jù)通信、安全防御等信息交換業(yè)務利用協(xié)處理引擎進行操作，以不同的布線模式順利突破傳統(tǒng)處理器的限制，實現(xiàn)多用戶、多業(yè)務的并發(fā)接入和處理。FA16接入網(wǎng)絡中常用的設備有模擬用戶電路板、模擬接口板、子速率數(shù)據(jù)接口板等。FA16設備以及其他路由器、交換機、服務器等通過星型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)集成在一起，實現(xiàn)信息共享和傳輸。

3結(jié)束語

地鐵專用通信系統(tǒng)引入了先進的TD-LTE技術、MSTP技術、FA16設備等，將無線通信網(wǎng)絡與光纖通信網(wǎng)絡進行融合，實現(xiàn)了SDH、ATM等多業(yè)務傳輸，確保地鐵通信視頻、圖像、文字、語音安全傳輸，具有重要的作用和意義。另外，為了保證地鐵專用通信系統(tǒng)更好地提供數(shù)據(jù)通信服務，除了推動改進通信協(xié)議、光纖線路、交換設備之外，地鐵通信公司、電信運營商也在不斷地努力探索，引入更新的地鐵專用通信技術，進一步改進通信傳輸能力。

參考文獻：

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（作者單位：南京地鐵運營有限責任公司）