軌道交通無(wú)線集群通信實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)探討

趙新穎，張惠敏

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 451460)

隨著軌道交通技術(shù)發(fā)展和裝備升級(jí)，崗位用人要求也發(fā)生了改變，對(duì)技術(shù)技能型人才素質(zhì)的要求越來(lái)越高，企業(yè)需要能夠直接勝任生產(chǎn)一線的工作人員，要求畢業(yè)生入職即能頂崗作業(yè)，這對(duì)于具有技術(shù)密集型特征的通信專業(yè)各崗位能力提出更高的要求。學(xué)校作為人才培養(yǎng)的主體，不僅要轉(zhuǎn)變育人理念，更要改進(jìn)教學(xué)方式，才能緊跟崗位對(duì)人才素質(zhì)要求的變化，保證人才培養(yǎng)的針對(duì)性和適宜性。軌道交通通信專業(yè)要強(qiáng)化對(duì)學(xué)生真實(shí)場(chǎng)景的職業(yè)能力培養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。做好實(shí)訓(xùn)基地的規(guī)劃和建設(shè)是人才培養(yǎng)的重要保證，要使實(shí)訓(xùn)基地既能滿足學(xué)生的職業(yè)能力和素質(zhì)的培養(yǎng)要求[1]，又能科學(xué)合理地使用建設(shè)資金。

城市軌道交通的無(wú)線集群通信系統(tǒng)為控制中心調(diào)度員、車輛段調(diào)度員、車站值班員等固定用戶與列車司機(jī)、防災(zāi)、維修、公安等移動(dòng)用戶之間提供通信手段[2]。其在保證行車安全及處理緊急突發(fā)事故方面有著不可替代的作用，同時(shí)還能為各個(gè)部門提供便利的通信手段。它作為城市軌道交通領(lǐng)域無(wú)線調(diào)度通信的核心系統(tǒng)——行車調(diào)度指揮的關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備，承載列車運(yùn)行無(wú)線調(diào)度指揮的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和圖像信息，是行車調(diào)度指揮重地[3]，嚴(yán)禁非工作人員入場(chǎng)操作。因此，為了滿足城市軌道交通行業(yè)對(duì)通信人才綜合技能培養(yǎng)方面的需求，建立無(wú)線集群通信實(shí)踐教學(xué)基地，實(shí)現(xiàn)職前實(shí)崗訓(xùn)練，是非常必需和必要的。

一、實(shí)踐基地?zé)o線集群通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

無(wú)線集群系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)將幾個(gè)部門所需要的基站和控制中心統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)、集中管理。每個(gè)部門只需要建設(shè)自己的調(diào)度指揮臺(tái)及配置必要的移動(dòng)臺(tái)，就可以共用頻率、共用覆蓋區(qū)、資源共享、費(fèi)用分擔(dān)，達(dá)到無(wú)線通信資源的合理利用。無(wú)線集群系統(tǒng)由系統(tǒng)控制中心、基站、調(diào)度臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)組成[4]。根據(jù)無(wú)線集群通信實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)的目的，不需要按照軌道交通系統(tǒng)而進(jìn)行多基站、多用途和多功能的建設(shè)，而且這種系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用和管理成本也非常的昂貴。因此，選用單基站系統(tǒng)即可。單基站系統(tǒng)是一個(gè)基本集群系統(tǒng)，只設(shè)一個(gè)系統(tǒng)控制器和一個(gè)基站。單基站無(wú)線集群系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 單基站無(wú)線集群系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)包括核心網(wǎng)、基站和網(wǎng)管系統(tǒng)三部分，采用一個(gè)核心網(wǎng)、一套網(wǎng)管系統(tǒng)、一個(gè)室內(nèi)基站、一個(gè)室外基站和若干天線等進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。室內(nèi)基站與室外基站間Ir接口采用一對(duì)光纖連接；室內(nèi)基站與交換機(jī)間采用光纖或1Gb/s網(wǎng)線連接；核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)平臺(tái)、網(wǎng)管系統(tǒng)與交換機(jī)之間采用1Gb/s網(wǎng)線連接。

二、通信系統(tǒng)級(jí)聯(lián)方案

目前面向軌道交通通信技術(shù)專業(yè)職業(yè)領(lǐng)域，有鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室(GSM-R)、數(shù)字調(diào)度實(shí)訓(xùn)室、數(shù)據(jù)通信實(shí)訓(xùn)室、光傳輸實(shí)訓(xùn)室、視頻監(jiān)控/視頻會(huì)議實(shí)訓(xùn)室、通信電源實(shí)訓(xùn)室等專用實(shí)訓(xùn)室。其中，視頻監(jiān)控/視頻會(huì)議實(shí)訓(xùn)室設(shè)備主要為中心閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通信實(shí)訓(xùn)室設(shè)備主要為交換機(jī)和路由器，數(shù)字調(diào)度通信系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備主要為專用電話系統(tǒng)，程控交換實(shí)訓(xùn)室設(shè)備主要為公務(wù)電話系統(tǒng)，光傳輸實(shí)訓(xùn)室設(shè)備主要為傳輸系統(tǒng)。

將無(wú)線集群通信系統(tǒng)和現(xiàn)有通信專用實(shí)訓(xùn)室系統(tǒng)進(jìn)行級(jí)聯(lián)，將其構(gòu)建成為一個(gè)完整的、與現(xiàn)網(wǎng)技術(shù)同步的具有軌道交通行業(yè)特色的通信技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)基地，是實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)中要研究的關(guān)鍵問(wèn)題之一。根據(jù)無(wú)線集群通信系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的主要業(yè)務(wù)，給出現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)基地通信系統(tǒng)和無(wú)線集群通信系統(tǒng)進(jìn)行級(jí)聯(lián)的方案圖，如圖2所示。

圖2 通信系統(tǒng)級(jí)聯(lián)方案圖

三、設(shè)備選型

目前，應(yīng)用于無(wú)線集群的移動(dòng)通信系統(tǒng)有基于數(shù)字時(shí)分多址的TETRA；中興通訊股份有限公司提出的開(kāi)放式集群架構(gòu)GoTa，是基于CDMA技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)；華為公司提出的GT800，是基于時(shí)分多址的專業(yè)數(shù)字集群技術(shù)。在中國(guó)，幾種數(shù)字集群通信技術(shù)中TETRA系統(tǒng)的應(yīng)用相對(duì)占多數(shù)。iDEN、TETRA技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)已較為成熟，但是這兩者價(jià)位都很高，且TETRA設(shè)備為國(guó)外引進(jìn)，在設(shè)備維護(hù)方面成本較高；GoTa的性價(jià)比好、前向發(fā)展軌跡清晰、多業(yè)務(wù)增值能力強(qiáng)、安全保密性及可信任性好，只是成熟度相對(duì)差些，需要時(shí)間完善。對(duì)于無(wú)線專網(wǎng)通信系統(tǒng)而言，由于用戶對(duì)象和使用場(chǎng)景特殊，要求通信網(wǎng)絡(luò)具備小規(guī)模、廣覆蓋、持續(xù)時(shí)間短、可靠性和安全性要求高等特點(diǎn)?；谶@些要求，當(dāng)前較為流行的專網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有TETRA、DMR、PDT、GoTa、LTE等，且目前公共安全通信技術(shù)正朝著4G

LTE無(wú)線寬帶方向過(guò)渡。

由于TD-LTE技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并且TD-LTE寬帶集群正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。從技術(shù)層面上說(shuō)，傳統(tǒng)的模擬集群、窄帶數(shù)字集群專網(wǎng)及當(dāng)前公網(wǎng)寬帶技術(shù)均無(wú)法滿足客戶日益提升的應(yīng)用需求，所以，基于LTE技術(shù)的無(wú)線寬帶專網(wǎng)通信越來(lái)越成為公共安全領(lǐng)域通信的演進(jìn)趨勢(shì)。

ZiLTE成功實(shí)踐，推動(dòng)軌道交通車地?zé)o線走向成熟。隨著LTE技術(shù)的成熟商用，LTE的扁平化架構(gòu)、高速數(shù)據(jù)能力、接續(xù)快、時(shí)延短等特點(diǎn)也符合專網(wǎng)通信市場(chǎng)對(duì)于集群通信的要求，基于LTE的超寬帶多媒體集群也已經(jīng)基本成熟，并將逐漸占領(lǐng)集群通信市場(chǎng)的主流。鄭州地鐵一號(hào)線作為全球首次啟用4G技術(shù)的線路，追蹤4G LTE的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信調(diào)度、群呼、組呼、數(shù)據(jù)和圖像的傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)，具有引領(lǐng)作用。為了和目前采用的最新技術(shù)進(jìn)行對(duì)接，實(shí)踐教學(xué)基地也選用4G通信技術(shù)，因此設(shè)備選型方面選擇ZiLTE。ZiLTE集群系統(tǒng)性能如表1所示，其中，(a)表為ZiLTE集群系統(tǒng)單小區(qū)容量性能表，(b)表為ZiLTE集群性能表。

表1 ZiLTE集群系統(tǒng)性能

(b)ZiLTE集群性能

四、實(shí)踐基地使用

軌道交通無(wú)線集群通信實(shí)踐教學(xué)基地的建設(shè)，不能只局限于本專業(yè)學(xué)生使用。為了擴(kuò)大實(shí)踐基地的使用規(guī)模，減少設(shè)備閑置和浪費(fèi)，提高實(shí)訓(xùn)基地的使用率提出以下建議：

一是打破學(xué)科和專業(yè)界限，面向軌道交通類學(xué)生全面開(kāi)放。讓低年級(jí)學(xué)生在入學(xué)專業(yè)介紹后對(duì)軌道交通通信系統(tǒng)進(jìn)行感性認(rèn)知，為后期專業(yè)課程的學(xué)習(xí)做好鋪墊。在高年級(jí)學(xué)生經(jīng)過(guò)深入的學(xué)習(xí)，具備一定的實(shí)踐動(dòng)手能力和對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有了宏觀認(rèn)識(shí)后，為他們提供實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，培養(yǎng)其動(dòng)手實(shí)踐能力。入崗前認(rèn)識(shí)設(shè)備并能進(jìn)行熟練操作，對(duì)提升學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力有很大幫助。

二是為老師提供平臺(tái)，彌補(bǔ)理論和實(shí)踐相脫節(jié)的不足。絕大多數(shù)新教師是在研究生畢業(yè)后直接進(jìn)入高校任職，雖然和導(dǎo)師一起做過(guò)相關(guān)的專業(yè)課題，但對(duì)系統(tǒng)的整體認(rèn)知比較缺乏，以實(shí)踐基地為平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)的認(rèn)知是非常有必要的。對(duì)于老教師來(lái)說(shuō)，全真的軌道交通現(xiàn)網(wǎng)通信系統(tǒng)不僅為其提供了教學(xué)做一體化環(huán)境，還提供了教科研平臺(tái)，進(jìn)一步做到教學(xué)相長(zhǎng)。

三是作為第二課堂對(duì)學(xué)生開(kāi)放。第二課堂作為課堂教學(xué)的有力補(bǔ)充為學(xué)生提供課外研究和社會(huì)實(shí)踐的平臺(tái)，尤其在全國(guó)職業(yè)院校技能大賽和行業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)主辦的大賽指導(dǎo)下，為學(xué)生提供訓(xùn)練場(chǎng)所，利用專業(yè)知識(shí)和設(shè)備進(jìn)行邊學(xué)邊做邊思考活動(dòng)，使學(xué)生在真實(shí)環(huán)境中提升實(shí)踐能力，增強(qiáng)綜合素質(zhì)和社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。

四是作為社會(huì)培訓(xùn)及認(rèn)證基地，為企業(yè)培訓(xùn)節(jié)省人力、物力和財(cái)力。在寒暑假可以開(kāi)展社會(huì)服務(wù)，作為企業(yè)培訓(xùn)和培養(yǎng)人才的基地，既解決了企業(yè)投入成本購(gòu)置設(shè)備的問(wèn)題，又能解決對(duì)職工進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)的問(wèn)題。另外，軌道交通無(wú)線集群通信實(shí)踐教學(xué)基地可以作為認(rèn)證基地，開(kāi)展學(xué)生的專業(yè)考證和職工的職業(yè)認(rèn)證工作。