有線無線融合的城軌可視化調度研究

沈強，王征

（1. 北京市軌道交通建設管理有限公司，北京 100068；2. 城軌全自動運行系統(tǒng)與安全監(jiān)控北京市重點實驗室，北京 100068）

目前我國城軌通信系統(tǒng)設計、建設基本均根據(jù)GB 50157—2013《地鐵設計規(guī)范》[1]架構要求進行，隨著通信新思維新技術日新月異的發(fā)展，通信設備也不斷迭代更新，其主要方向基本都朝著IP化、網(wǎng)絡化、寬帶化、移動化、智能化、云化、虛擬化、低時延、高可靠等方向發(fā)展[2-4]。城軌通信系統(tǒng)成熟穩(wěn)定的調度系統(tǒng)（專用無線通信系統(tǒng)和專用電話系統(tǒng)）所采用的技術也應繼續(xù)發(fā)展演進，考慮到運營人員對新服務新功能的需求，結合運營人員使用的便利性、易用性等，同時提高系統(tǒng)的可靠性和可維護性，提出針對專用無線通信系統(tǒng)和專用電話系統(tǒng)的部分功能、使用操作方式等進行融合提升，以便更好地服務運營人員和提升運營人員感知。

1 有線無線調度功能分析及現(xiàn)狀

我國城軌有線調度功能一般由專用電話實現(xiàn)，通常采用數(shù)字程控交換技術方案；無線調度功能一般由專用無線通信實現(xiàn)，通常采用基于800M TETRA數(shù)字集群進行二次開發(fā)的無線通信技術方案。

1.1 有線調度功能分析及現(xiàn)狀

自1970年法國開通世界上第1部數(shù)字程控交換機（時分復用技術和大規(guī)模集成電路）到20世紀80年代后數(shù)字程控交換機開始在全球普及，直到1991年我國成功研制出第1臺擁有自主知識產權的大型數(shù)字程控交換機——HJD04，打破了西方世界“八國九制”長期壟斷我國程控交換機的市場格局，此后我國信息通信技術和相關企業(yè)迅猛發(fā)展，已位于全球信息通信設備制造業(yè)“第一集團”的前列。

截至目前，我國城軌通信系統(tǒng)專用電話基本都采用數(shù)字程控交換機方案，以北京地鐵7號線為例，專用電話系統(tǒng)采用“雙星型+環(huán)型”組網(wǎng)方案，這也是目前我國城軌專用電話典型系統(tǒng)組網(wǎng)方案。

在主、備用控制中心（車輛段）設專用電話主系統(tǒng)設備，在車站設專用電話分系統(tǒng)設備。主、備用控制中心主系統(tǒng)之間通過北京地鐵7號線傳輸系統(tǒng)2M通道點對點方式連接，每個車站分系統(tǒng)通過北京地鐵7號線傳輸系統(tǒng)2M通道以點對點星型連接方式分別接入主、備用控制中心主系統(tǒng)及相鄰車站分系統(tǒng)；同時相鄰車站分系統(tǒng)通過實回線模擬中繼互聯(lián)，首尾車站相連，作為數(shù)字中繼的備份。

1.2 無線調度功能分析及現(xiàn)狀

TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)是基于TDMA技術的專業(yè)窄帶移動通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)是歐洲通信標準協(xié)會（ETSI）為了滿足歐洲各國專業(yè)部門對移動通信的需要而設計、制定統(tǒng)一標準的系統(tǒng)。TETRA標準現(xiàn)已成為歐洲標準，獲得包含美國、中國等在內的歐洲以外國家及地區(qū)采用，但其技術體制早已停止向后演進。

TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)可在同一技術平臺上提供指揮調度、低速數(shù)據(jù)傳輸和電話服務，可提供多群組的調度功能，還可提供短數(shù)據(jù)信息服務、分組數(shù)據(jù)服務及數(shù)字化的全雙工移動電話服務。TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)還支持DMO方式，可實現(xiàn)鑒權、空中接口加密和端對端加密。TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)具有虛擬專網(wǎng)功能，可使1個物理網(wǎng)絡為互不相關的多個組織機構服務。其功能實現(xiàn)滿足《地鐵設計規(guī)范》相關要求。

世界上主流TETRA系統(tǒng)廠家有2家，Motorola和AIRBUS，應用于我國城軌專用無線通信和政務無線通信。直到2014年，國產TETRA系統(tǒng)在北京地鐵7號線成功試運行，才開始打破國外這2家公司對TETRA系統(tǒng)的長期壟斷。

以北京地鐵7號線為例介紹無線通信系統(tǒng)組網(wǎng)方案（正式技術方案），主用控制中心設置集群交換機，各車站設置數(shù)字基站，在備用控制中心設置降級備用系統(tǒng)。這也是目前我國城軌專用無線通信系統(tǒng)典型系統(tǒng)組網(wǎng)方案。

（1）主用組網(wǎng)方式。主用控制中心調度大廳各類調度臺通過調度臺自帶的接口接入7號線集群交換機和調度服務器。備用控制中心、停車場各類遠端調度臺通過7號線傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡接入主用控制中心集群交換機和調度服務器。主用控制中心數(shù)字集群交換機通過7號線傳輸以太網(wǎng)通道連接車站、停車場的雙載頻數(shù)字集群基站。雙載頻數(shù)字集群基站通過專用射頻接口連接區(qū)間漏泄電纜、光纖直放站，車站射頻電纜、天線，停車場光纖直放站和天線，利用漏泄電纜、光纖直放站、天線的特性，通過空中接口接入列車車載臺和移動用戶終端。各車站、停車場固定臺通過固定臺的空中接口分別接入本地雙載頻數(shù)字集群基站。

（2）降級備用組網(wǎng)方式。當主用控制中心數(shù)字集群交換機故障時，啟用備用控制中心無線降級備用交換控制設備。無線降級備用交換控制設備通過7號線傳輸系統(tǒng)2M通道連接全線各車站、停車場的值班員固定臺。車站、停車場值班員固定臺通過固定臺的空中接口分別接入本地雙載頻數(shù)字集群基站，此時基站處于單站集群模式。列車車載臺和移動用戶終端通過空中接口接入?yún)^(qū)間漏泄電纜、光纖直放站，車站天線，停車場光纖直放站和天線，最終接入備用控制中心。

北京地鐵7號線試運行技術方案（國產技術方案），在主用控制中心設置集群交換機，在車站設置基站，不再設置降級備用系統(tǒng)（在北京新機場線的方案中已采用主備中心雙集群交換機冗余設置），設備設置方式及實現(xiàn)功能與采用Motorola的TETRA系統(tǒng)功能基本一致。

1.3 存在問題

（1）有線調度?；跀?shù)字程控交換技術的有線調度可提供功能較為單一有限，主要功能有：單呼、組呼和全呼、一般呼叫和緊急呼叫、臺間聯(lián)絡、固定會議和臨時會議、站間行車電話、站內/段內直通電話、道岔電話等有線調度語音通信功能。而如調度命令電子化下發(fā)、視頻會議等數(shù)據(jù)業(yè)務，以及調度電話安全使用用戶授權管理等功能，在數(shù)字程控交換機上均無法實現(xiàn)，也無法擴展升級。此外還面臨主流通信廠家不再提供數(shù)字程控交換機供貨和技術服務的困境。

（2）無線調度?；?00M TETRA數(shù)字集群技術的無線調度可提供功能較為單一有限，主要功能有：單呼、組呼、全呼、緊急呼叫、呼叫優(yōu)先級等無線調度語音通信功能，此外還具有DMO、外線呼叫、語音存儲、監(jiān)測功能等。而如調度命令電子化下發(fā)、視頻會議、視頻呼叫等數(shù)據(jù)業(yè)務功能在800M TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)上均難以實現(xiàn)，也無法擴展升級。此外還面臨國外廠家供貨和服務價格高昂、技術支持響應時間長、不同廠家系統(tǒng)設備互聯(lián)互通困難、個性化需求難以滿足等困境。

2 可視化調度方案

隨著通信技術的發(fā)展，有線通信從數(shù)字程控交換技術向軟交換技術、IMS技術發(fā)展，無線通信從2G、3G、4G向5G發(fā)展，除提供更豐富的功能外（尤其是數(shù)據(jù)業(yè)務），系統(tǒng)安全性、可靠性、可管理性和可維護性同樣也在不斷提高。我國三大通信運營商正朝著FMC、智能融合、多網(wǎng)融合的方向大踏步發(fā)展，城軌通信系統(tǒng)也應隨著整個通信行業(yè)的發(fā)展潮流向前發(fā)展，應用新技術新方案，更好為城軌安全運營服務。

2.1 有線調度可視化方案

2.1.1 有線通信技術分析

2017年12月21日，中國電信最后一臺數(shù)字程控交換設備退網(wǎng)，標志著數(shù)字程控交換機的技術發(fā)展和應用到了盡頭，同時此前國內外各大主流通信廠家數(shù)字程控交換機基本已停產，都已轉向軟交換和IMS發(fā)展。

數(shù)字程控交換機這種基于電路交換的技術已經(jīng)不能滿足技術先進性也無法考慮新業(yè)務的擴展，其設備供貨調試開通及運營備件采購等后期服務也不再有國內外主流通信廠家支持，該技術已不能滿足城軌專用電話系統(tǒng)的建設需求。這勢必要求考慮專用電話系統(tǒng)建設的替代技術方案，可供選擇的有軟交換技術方案和IMS技術方案。如果從采用的基礎技術上看，IMS和軟交換有很大的相似性：都基于IP分組網(wǎng)；都實現(xiàn)了控制與承載的分離；大部分協(xié)議都是相似或完全相同；許多網(wǎng)關設備和終端設備甚至可以通用。IMS和軟交換的區(qū)別主要是網(wǎng)絡構架，軟交換網(wǎng)絡體系基于主從控制的特點使其與具體接入手段關系密切，而IMS體系由于終端與核心側采用基于IP承載的SIP協(xié)議，IP技術與承載媒體無關的特性使得IMS體系可支持各類接入方式，從而使IMS的應用范圍從最初始的移動網(wǎng)逐步擴大到固定網(wǎng)領域。此外，由于IMS體系架構可支持移動性管理并具有一定QoS保障機制，因此IMS技術相比于軟交換的優(yōu)勢還體現(xiàn)在寬帶用戶的漫游管理和QoS保障。但從目前業(yè)界來看，專注于專用電話有線調度的通信廠家基本處于軟交換技術研發(fā)和應用推廣階段，但IMS技術的確是下一步有線通信發(fā)展的方向。

軟交換技術和數(shù)字程控交換技術優(yōu)缺點對比分析見表1。

表1 軟交換技術和數(shù)字程控交換技術優(yōu)缺點對比

續(xù)表1

2.1.2 基于軟交換技術的有線可視化調度方案

參照《地鐵設計規(guī)范》，結合運營實際需求，專用電話系統(tǒng)采用軟交換技術與數(shù)字程控交換技術功能實現(xiàn)對比見表2。

結合表1、表2可知，軟交換技術除實現(xiàn)數(shù)字程控交換技術全部功能外，還支持數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務，可為運營提供豐富多樣的新服務。

近年來，我國城軌通信公務電話系統(tǒng)陸續(xù)采用軟交換技術方案，但專用電話系統(tǒng)鮮有采用軟交換技術方案進行建設。實際上軟交換技術已經(jīng)非常成熟，在電力、交通行業(yè)采用軟交換技術進行有線調度案例已十分普遍。

表2 軟交換技術和數(shù)字程控交換技術功能實現(xiàn)對比

采用軟交換技術的專用電話系統(tǒng)典型技術方案，在主備控制中心各設置1套軟交換中心設備，每套1+1配置，主備控制中心采用服務器集群冗余配置，同時配置交換機（連接可視化調度臺）、中繼網(wǎng)關（連接2M調度臺）；各車站分別設置1套車站接入網(wǎng)關（連接專用分機）和1套網(wǎng)絡交換機（連接可視化值班臺）；主備控制中心和車站之間通過配套建設的傳輸系統(tǒng)100M以太網(wǎng)通道相連。

采用軟交換技術的專用電話系統(tǒng)，最大特色是可實現(xiàn)可視化調度和調度命令電子化下發(fā)，尤其是調度命令電子化下發(fā)（電子白板功能），不再需要調度員口述調度指令再由值班員手寫記錄并復述調度指令這一繁瑣環(huán)節(jié)，可有效降低調度員和值班員的工作量，提升調度工作效率和調度命令的準確性。

2.2 無線調度可視化方案

自2014年3月開始，北京市軌道交通建設管理有限公司組織聯(lián)合攻關組，開展LTE-M技術綜合承載CBTC業(yè)務、PIS/CCTV等業(yè)務的可行性驗證工作，經(jīng)軌道交通運行控制系統(tǒng)國家工程研究中心（北京交通大學）和中國鐵道科學研究院集團有限公司環(huán)行鐵道試驗線測試，證明LTE-M技術可滿足城軌車地無線通信使用需求。此后我國各地城軌交通建設方均高度關注并跟蹤LTE-M技術在城軌的應用。

《工業(yè)和信息化部關于重新發(fā)布1 785～1 805 MHz頻段無線接入系統(tǒng)頻率使用事宜的通知》（工信部無〔2015〕65號）[5]明確城軌可使用1 785～1 805 MHz頻段?！蛾P于推薦城軌交通項目新建CBTC系統(tǒng)使用1.8G專用頻段和LTE綜合無線通信系統(tǒng)的通知》（中城軌〔2016〕003號）[6]的印發(fā)，各城市開始迅速推進LTE技術的應用，中國城市軌道交通協(xié)會的LTE-M系統(tǒng)標準也為其應用提供了良好指導。此后，在進行新建線路建設和既有線改造時，基本都在申請1.8G頻段及應用LTE-M技術。

2.2.1 無線通信技術發(fā)展趨勢

我國城軌通信專用無線通信系統(tǒng)還大規(guī)模使用的TETRA技術同樣面臨著走向沒落的境況，究其根本原因在于TETRA技術底層還是采用的是TDMA窄帶技術，已無法滿足數(shù)據(jù)業(yè)務大帶寬需求，特別是移動視頻業(yè)務。隨著LTE-M技術的不斷成熟和我國城軌線路上存在多張無線網(wǎng)（PIS、CBTC系統(tǒng)WLAN網(wǎng)，專用無線通信系統(tǒng)TETRA網(wǎng)，民用通信2G、3G、4G、5G網(wǎng)，政務通信TETRA網(wǎng)，公安通信PDT網(wǎng)），考慮到降低無線系統(tǒng)間干擾、提高系統(tǒng)可靠性、多網(wǎng)融合（PIS、CBTC、專用無線通信融合，政務和公安已實現(xiàn)共用天饋系統(tǒng)，民用3家運營商已實現(xiàn)共用天饋系統(tǒng)）、集約化發(fā)展降低投資，我國城軌建設方都陸續(xù)開始采用LTE-M技術實現(xiàn)車地無線綜合承載。

2.2.2 B-TrunC技術簡介

B-TrunC是由寬帶集群（B-TrunC）產業(yè)聯(lián)盟組織制定的基于TD-LTE的“LTE數(shù)字傳輸+集群語音通信”專網(wǎng)寬帶集群系統(tǒng)標準。2012年11月在CCSA上正式立項啟動，并于2014年11月成為ITU-R推薦的PPDR寬帶集群空中接口標準。這是中國寬帶集群通信標準首次被ITU的PPDR建議書所采納成為國際標準。B-TrunC第1階段技術標準于2013—2014年完成并陸續(xù)發(fā)布，2015年成為ITU推薦的首個支持點對多點語音和多媒體集群調度PPDR應用的國際標準。2016年，B-TrunC標準寫入M.2014-03標準修訂稿，成為ITU-R推薦的集群空中接口標準，鞏固了我國專網(wǎng)標準的國際領先地位。同年，B-TrunC標準寫入《城軌車地綜合通信系統(tǒng)（LTE-M）規(guī)范》，為城軌無線專網(wǎng)通信產品的研發(fā)、測試、試驗提供了良好的標準基礎[7]。B-TrunC聯(lián)盟第2階段標準已發(fā)布，主要面向大規(guī)模組網(wǎng)漫游等應用場景和技術需求。

參照《地鐵設計規(guī)范》，結合運營實際需求，專用無線通信系統(tǒng)采用B-TrunC技術與TETRA技術功能實現(xiàn)的對比見表3。

結合B-TrunC與TETRA系統(tǒng)的實現(xiàn)能力和產業(yè)鏈能力對比見表4。

由表3、表4可知，除在電話轉接這個非標功能B-TrunC還需進一步開發(fā)外，在視頻呼叫（可視化調度）、臨時組呼（動態(tài)重組）、空中接口升級方面，B-TrunC遠優(yōu)于TETRA，更適合運營調度人員使用，方便運營維護人員管理維護。

2.2.3 北京軌道交通LTE-M系統(tǒng)綜合承載建設方案

經(jīng)北京市無線電管理局批準[8]，北京軌道交通建設LTE-M系統(tǒng)可使用的頻率如下：地面區(qū)域為1 785～1 795 MHz（除去首都國際機場和首都新機場地區(qū)外的

軌道交通地面區(qū)域）；地下區(qū)域為1 785～1 805 MHz（軌道交通地下區(qū)域）。

表3 B-TrunC與TETRA功能實現(xiàn)對比

表4 B-TrunC與TETRA系統(tǒng)實現(xiàn)能力及產業(yè)鏈能力對比

北京在建及后續(xù)新建線路均擬采用LTE-M技術綜合承載（按A、B雙網(wǎng)建設），綜合承載業(yè)務包括對端到端傳輸時延有較高要求的實時業(yè)務和對時延不敏感的非實時/準實時業(yè)務兩大類。其中B網(wǎng)5M頻寬承載信號系統(tǒng)業(yè)務（CBTC業(yè)務信息、列車運行狀態(tài)監(jiān)測）；A網(wǎng)用于綜合承載，承載業(yè)務需求見表5，其中第10項的集群調度視頻業(yè)務即為實現(xiàn)可視化無線調度功能。

A、B每個網(wǎng)絡均由EPC及網(wǎng)管、BBU、RRU、TAU、固定臺、車載臺、移動臺組成。

從燕房線（我國首條采用自主知識產權的FAO無人駕駛線路）開始，北京后續(xù)新建線路也都采用FAO制式，同時考慮承載集群調度業(yè)務，計劃A、B網(wǎng)采用雙EPC方案。即在主備控制中心各設1套A、B網(wǎng)EPC核心網(wǎng)設備（支持B-TrunC集群功能）通過本工程傳輸通道與在車站設置的BBU相連，在車站及區(qū)間設置RRU，同時在主備控制中心設置B-Trunc調度中心設備及相應的調度臺，車控室設置無線集群調度固定臺和配備相應的移動臺，在列車車頭和車尾分別設置車載天線、車載合路器、TAU和車載臺，并配備相應的移動臺。天饋系統(tǒng)在停車場、車輛段、車站采用室分小天線+漏泄電纜覆蓋，區(qū)間采用雙漏泄電纜覆蓋。系統(tǒng)組網(wǎng)示意見圖1。

2.2.4 無線集群調度方案增強保護

無線網(wǎng)多網(wǎng)融合后，勢必需考慮LTE-M網(wǎng)絡的冗余健壯性和可靠性，為進一步提高無線集群調度的可靠性，還需有如下考慮：

（1）無線集群調度網(wǎng)絡的冗余性。LTE-M系統(tǒng)采用雙EPC方案，在系統(tǒng)層面增強冗余可靠性外，還需考慮B-TrunC集群調度網(wǎng)絡的冗余可靠性。在主用控制中心B-TrunC調度服務器（1+1熱備冗余）接入LTE-M系統(tǒng)EPC（A主），在備用控制中心B-TrunC調度服務器（1+1熱備冗余）接入LTE-M系統(tǒng)EPC（A備），這4臺B-TrunC調度服務器通過網(wǎng)絡互聯(lián)成1個B-TrunC調度服務器集群，主備控制中心的無線調度臺分別接入主備控制中心的B-TrunC調度服務器（1+1熱備冗余），這種網(wǎng)絡結構可極大增強B-TrunC調度網(wǎng)絡的冗余可靠性（見圖2）。

考慮到無線集群調度業(yè)務的重要性，可考慮在主備控制中心為行車調度員和防災調度員各配備2套無線調度臺，以排除無線調度臺自身的單點失效。

（2）車載設備的冗余性。包括采用雙套車載天線，不僅可提升天饋系統(tǒng)可靠性，還可配合區(qū)間雙漏泄電纜（雙極化）開啟MIMO效應，提高系統(tǒng)吞吐率；車載臺與車載合路器采用冗余連接；TAU冗余備份。

表5 綜合承載業(yè)務需求

圖1 LTE-M綜合承載組網(wǎng)示意圖

圖2 B-TrunC調度網(wǎng)絡示意圖

（3）接入網(wǎng)絡的冗余性。因集群調度由A網(wǎng)承載，其可靠性仍不如信號CBTC業(yè)務A、B雙網(wǎng)承載?？紤]到A網(wǎng)BBU或RRU仍存在單點失效風險，可采用無線接入網(wǎng)共享技術，充分利用CBTC雙網(wǎng)冗余特點，實現(xiàn)集群調度在無線接入網(wǎng)絡的備份。其中單獨承載CBTC業(yè)務的B網(wǎng)BBU配置無線接入網(wǎng)共享特性，集群終端優(yōu)先駐留在綜合承載網(wǎng)A網(wǎng)上，當A網(wǎng)BBU或RRU出現(xiàn)故障，集群終端仍可通過B網(wǎng)接入，然后與A網(wǎng)EPC通信。一旦A網(wǎng)信號恢復，集群終端在空閑狀態(tài)下會自動切回到A網(wǎng)接入網(wǎng)。

除LTE-M系統(tǒng)采用的系統(tǒng)級、設備級、板卡級冗余保護外，再采用以上3種措施，基于B-TrunC技術的無線調度功能的可靠性得到了極大增強，遠高于基于TETRA技術的可靠性。

2.2.5 可視化無線調度功能

B-TrunC技術可提供豐富強大的可視化視頻調度功能。如突發(fā)事件現(xiàn)場，現(xiàn)場人員通過語音集群與控制中心聯(lián)系，控制中心通過電子地圖確定事件準確地點；同時現(xiàn)場人員可利用移動臺攝像頭將現(xiàn)場視頻或數(shù)據(jù)實時傳送到控制中心無線可視化調度臺供中心調度員查看，做到“可視化”決策及指揮調度，遠程確定事件處理方案；中心調度員可通過無線可視化調度臺電子工單（調度命令電子化）功能將視頻或數(shù)據(jù)分發(fā)給相關支持部門人員，隨時隨地請求幫忙或專家支持；事件處理結束，還可通過錄音錄像回溯整個處理過程，以便事后分析積累經(jīng)驗教訓。此外，還可將車頭前方攝像頭接入車載臺，將車頭前方實時視頻傳送到控制中心無線可視化調度臺，供控制中心調度員查看列車前方隧道/區(qū)間情況，輔助指揮行車。同樣，通過授權也可將站內移動臺現(xiàn)場視頻和站管區(qū)內列車前方視頻傳送到車站值班員無線固定臺或無線可視化調度臺，供車控室綜控員查看，輔助決策指揮。

可視化無線調度在傳統(tǒng)語音調度基礎上融合視頻調度和電子工單業(yè)務，現(xiàn)場信息及時反饋、調度效率顯著提升；語音點呼演進為視頻點呼，不僅聽得清，還能看得清，視頻應用讓工作更高效，信息反饋更準確、快速；緊急場景下現(xiàn)場情況第一時間傳遞給其他成員，及時預警，現(xiàn)場故障處理多人參與，專家聯(lián)合決策；結合可視化調度和調度命令電子化，同時利用基于Android系統(tǒng)的手持移動終端和定制化APP，可實現(xiàn)移動辦公智能巡檢等日常運營辦公業(yè)務，讓運營人員辦公維護維修更加方便快捷。

3 有線無線融合的可視化調度方案

在有線調度和無線調度均實現(xiàn)可視化調度后，為中心調度員提供了豐富強大的調度功能，但中心調度員還需面對2套調度終端設備，運營維護人員還需維護2套調度系統(tǒng)，基于傳統(tǒng)技術的有線調度和無線調度融合難度較大，二次開發(fā)代價較高。

3.1 二次開發(fā)實現(xiàn)有線無線調度融合

采用軟交換技術的專用電話系統(tǒng)和采用B-TrunC技術的專用無線系統(tǒng)均已實現(xiàn)全IP組網(wǎng)和可視化調度，為開發(fā)有線無線融合可視化調度臺創(chuàng)造了條件。

經(jīng)過二次開發(fā)和協(xié)議轉換，有線無線融合可視化調度臺通過接入融合調度服務器（跨接在軟交換中心設備和B-TrunC調度服務器），同時注冊到專用電話軟交換網(wǎng)絡和專用無線B-TrunC調度網(wǎng)絡中，可以不改變專用電話和專用無線系統(tǒng)網(wǎng)絡結構，盡量減少對系統(tǒng)的影響。該可視化調度臺可實現(xiàn)原有線調度臺和無線調度臺的可視化調度功能，還可將有線用戶和無線用戶混合編組，實現(xiàn)統(tǒng)一可視化調度有線無線用戶。中心調度員、車站綜控員可使用有線無線融合可視化調度臺，根據(jù)授權對全線/本站有線用戶和站管區(qū)內無線用戶（移動臺和車載臺）進行統(tǒng)一可視化調度。

由于融合調度服務器采用跨接軟交換中心設備和B-TrunC調度服務器的方式，對于非調度臺發(fā)起的有線用戶和無線用戶間的單呼、組呼實現(xiàn)較為困難。

3.2 專用電話和專用無線系統(tǒng)互聯(lián)實現(xiàn)有線無線調度融合

基于軟交換技術的專用電話系統(tǒng)和基于B-TrunC技術的專用無線系統(tǒng)可通過開放系統(tǒng)間的API接口進行系統(tǒng)級互聯(lián)，將軟交換中心設備通過協(xié)議轉換服務器接入LTE-M系統(tǒng)EPC中，接受EPC的eMME控制，將專用電話系統(tǒng)的有線用戶納入eHSS統(tǒng)一管理，將軟交換系統(tǒng)視為LTE-M系統(tǒng)的一部分。

對原B-TrunC調度服務器及無線可視化調度臺進一步二次開發(fā)升級，以實現(xiàn)在1臺可視化調度臺上實現(xiàn)有線無線融合可視化調度。該可視化調度臺可實現(xiàn)原有線調度臺和無線調度臺的可視化調度功能，還可將有線用戶和無線用戶混合編組，實現(xiàn)統(tǒng)一可視化調度有線無線用戶。中心調度員、車站綜控員可使用有線無線融合可視化調度臺，根據(jù)授權對全線/本站有線用戶和站管區(qū)內無線用戶（移動臺和車載臺）進行統(tǒng)一可視化調度。由于采用軟交換中心設備和LTE-M系統(tǒng)EPC互聯(lián)的方式，同時也可實現(xiàn)非調度臺發(fā)起的有線用戶和無線用戶間的單呼、組呼等功能，真正實現(xiàn)有線無線融合的可視化調度。對運營使用人員而言，可視為有線無線融合的一套可視化調度系統(tǒng)。

3.3 公務、專用電話和專用無線三網(wǎng)合一的有線無線通信融合

我國三大通信運營商的固定通信網(wǎng)IMS改造已趨于尾聲，移動通信網(wǎng)2G、3G已開始陸續(xù)關閉，隨著SDN/NFV技術在運營商的不斷應用，基于IMS和LTE技術的固移融合應用前景越來越廣[9]。固移融合不僅是網(wǎng)絡側的融合，還將是體驗的融合，該技術能將語音、UC、有線和無線網(wǎng)絡連接起來，實現(xiàn)真正意義的通信無所不在。

城軌專用電話和公務電話所實現(xiàn)的功能基本一致，只是服務定位不同：公務電話負責為地鐵運營、設備維護、行政管理等提供日常公務通信服務，同時負責提供對外呼叫（包括與公眾電信網(wǎng)絡等進行聯(lián)絡的服務），一般采用撥號方式；專用電話用于負責行車調度、電力調度、日常檢修、救護搶險等各類調度指揮工作，需要很高的通信安全可靠性，一般采用一鍵直通方式。

隨著通信技術的發(fā)展和追隨運營商固移融合的腳步，城軌專用電話、公務電話和專用無線也應進行融合。公務電話和專用電話都可采用軟交換技術承載，公專合一較容易實現(xiàn)，但軟交換技術與LTE-M技術融合性較差需進行大量二次開發(fā)工作，實施難度較大。而采用原用于移動網(wǎng)的IMS技術統(tǒng)一承載專用電話、公務電話，則LTE-M系統(tǒng)的EPC可通過SIP協(xié)議方便接入IMS核心網(wǎng)，與IMS系統(tǒng)無縫融合，實現(xiàn)有線無線融合通信功能；同時通過VPN技術實現(xiàn)公務電話、專用電話、專用無線各自子網(wǎng)功能相對獨立，使用不同VPN虛擬子網(wǎng)，不同子網(wǎng)的開戶控制、權限控制可獨立配置，語音、視頻和數(shù)據(jù)及公務電話、專用電話、專用無線業(yè)務可實現(xiàn)虛擬隔離，保障關鍵信息安全。

整個通信網(wǎng)絡演進為全IP、扁平化、單一IMS，有線（公務、專用用戶）和無線用戶都是IMS網(wǎng)絡用戶，所有呼叫和業(yè)務實現(xiàn)都在IMS網(wǎng)絡內部完成，實現(xiàn)固移用戶融合、統(tǒng)一控制。對于中心調度員、車站綜控員而言，可通過一臺有線無線融合的可視化調度臺完成所有包括調度與非調度的通信功能。

固移融合后的IMS網(wǎng)絡同時可為非調度臺發(fā)起的無線和有線用戶提供通信服務（語音、視頻和數(shù)據(jù)等）。無線用戶在LTE網(wǎng)絡覆蓋下，首先附著到EPC網(wǎng)絡，從EPC網(wǎng)絡得到IMS網(wǎng)絡入口地址，然后發(fā)起到IMS網(wǎng)絡的注冊流程，完成注冊后就可使用IMS網(wǎng)絡提供的服務；有線用戶在終端（如PC、IP電話等）上配置SBC的域名，終端上網(wǎng)時從網(wǎng)絡DNS獲得SBC的IP地址，接著發(fā)起到IMS網(wǎng)絡的注冊流程，完成注冊后可由IMS提供服務。

4 結論與展望

4.1 總結

通過對城軌專用電話系統(tǒng)和專用無線通信系統(tǒng)現(xiàn)狀及功能的分析，結合軟交換技術、I M S技術及B-TrunC技術的發(fā)展，得出以下結論：

在城軌通信系統(tǒng)內，完全可實現(xiàn)有線無線融合的城軌可視化調度，不僅可大大提高運營調度人員的調度效率，還降低了系統(tǒng)復雜度并節(jié)省投資。這對指導城軌通信系統(tǒng)專用電話、公務電話和專用無線系統(tǒng)融合的研究和建設具有重要意義。

固移融合通過網(wǎng)絡融合有效簡化網(wǎng)絡結構，網(wǎng)絡融合也是其他層面融合的基礎。通過業(yè)務融合能夠為有線用戶和無線用戶提供相同的業(yè)務體驗，實現(xiàn)業(yè)務（有線與無線，語音、視頻和數(shù)據(jù)等，調度業(yè)務與非調度業(yè)務）的統(tǒng)一部署。固網(wǎng)和移動網(wǎng)共用一張IMS網(wǎng)絡，可簡化網(wǎng)絡拓撲，降低網(wǎng)絡復雜度；固移融合大量采用通用服務器設備和網(wǎng)絡設備，減少專用設備的使用，運維難度小，可減少維護人力的投入。

4.2 過渡期實施建議

有線無線融合的城軌可視化調度雖然有諸多優(yōu)點，但在實際應用中可能還面臨不少阻力和困難。

公務、專用電話和專用無線三網(wǎng)合一的有線無線通信融合，這是通信發(fā)展的趨勢，也是運營商的選擇，但對于城軌而言，技術可能略顯超前，認知、接受和實施起來還需一段時間，需進行適合城軌應用的實驗室測試標準化和產業(yè)化等相關進程；專用電話和專用無線系統(tǒng)互聯(lián)實現(xiàn)有線無線調度融合，該方案可實現(xiàn)有線無線融合的可視化調度，也可實現(xiàn)有線用戶與移動用戶間的可視化單呼、組呼，但協(xié)議轉換服務器軟件的開發(fā)和原B-TrunC調度服務器及調度臺軟件升級工作較為困難，且無其他應用場景屬于定制化全新開發(fā)，軟件的安全性和可靠性需多輪測試，整體開發(fā)成本較高。同時，對運營維護人員而言，專用電話和專用無線還是2套獨立系統(tǒng)，維護工作量沒有減少。

相比于所述3種有線無線融合的可視化調度方案，建議采用二次開發(fā)實現(xiàn)有線無線調度融合的方案，通過二次開發(fā)1套有線無線融合可視化調度臺和融合可視化調度服務器及相應調度軟件是最簡單可行的，可快速應用實施，相應的二次開發(fā)難度和投資都較小。

4.3 展望

城軌通信系統(tǒng)經(jīng)過多年發(fā)展應用，所采用的技術已相對成熟穩(wěn)定，基本形成煙囪式架構。通過對有線無線融合的城軌可視化調度研究，隨著NB-loT技術在軌道交通物聯(lián)網(wǎng)領域的應用，下一步可考慮采用基于IMS固移融合+寬窄融合方案以打破這種煙囪式架構，簡化系統(tǒng)架構，降低投資，建設融合一體化的通信系統(tǒng)，更好地為城軌服務。