軌道交通寬帶無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

（天津七一二通信廣播股份有限公司，天津 300462）

1 系統(tǒng)簡介

本系統(tǒng)是為了方便軌道交通內(nèi)部固定人員之間進(jìn)行高效通信聯(lián)絡(luò)而設(shè)計(jì)的。根據(jù)場景不同分為行車調(diào)度、環(huán)控（防災(zāi)）調(diào)度、車輛段調(diào)度、停車場調(diào)度。提供控制中心調(diào)度員與列車司機(jī)、運(yùn)營人員等無線用戶進(jìn)行無線通信功能，同時(shí)還提供相應(yīng)的呼叫、廣播、存儲(chǔ)、顯示、短數(shù)據(jù)傳輸、視頻等功能。為實(shí)現(xiàn)列車調(diào)度可靠、高效的無線通信，本方案是以TD-LTE通信制式為基礎(chǔ)開發(fā)的B-TrunC標(biāo)準(zhǔn)的寬帶調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了諸如對列車的車次號呼叫、車組號呼叫等功能，以便于滿足用戶簡單、快捷、安全的實(shí)際通信需求。

2 系統(tǒng)方案

通過多二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)軌道交通中心調(diào)度員、車站值班員、機(jī)車司機(jī)相互通信、運(yùn)維人員手持臺(tái)之間的相互通信。調(diào)度臺(tái)作為調(diào)度指揮人員的使用平臺(tái)，提供操作簡便，友好直觀的顯示界面。調(diào)度臺(tái)使用IP方式通過百兆以太網(wǎng)口連接到LTE核心網(wǎng)，通過與其業(yè)務(wù)信令交換，完成與LTE終端設(shè)備（包括其他調(diào)度臺(tái)、固定電臺(tái)、車載臺(tái)和手持無線終端）的話音和數(shù)據(jù)通信；同時(shí)，調(diào)度臺(tái)與調(diào)度服務(wù)器數(shù)據(jù)交換，從調(diào)度服務(wù)器提取時(shí)鐘同步和ATS信息等信息，也將調(diào)度信息轉(zhuǎn)存到調(diào)度服務(wù)器上去。

每條線上的調(diào)度臺(tái)都具有組呼、選呼、多方通話、緊急呼叫、電話互聯(lián)呼叫、廣播呼叫、記錄存儲(chǔ)和錄音等功能，并可顯示本線通話組內(nèi)的所有用戶號和組號、用戶的位置和工作狀態(tài)、呼叫類型（緊急呼叫有明顯的聲光顯示）以及其他必要的相關(guān)信息，其中車載臺(tái)應(yīng)可顯示標(biāo)識(shí)碼及相應(yīng)的車組號、車次號、司機(jī)號。調(diào)度臺(tái)與便攜臺(tái)、車載臺(tái)和固定臺(tái)終端用戶能雙向收發(fā)中文的狀態(tài)信息、短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 信號覆蓋方案

地鐵線路需要支持專用無線集群調(diào)度業(yè)務(wù)，因此需要實(shí)現(xiàn)全部線路區(qū)間覆蓋，車輛段、停車場的覆蓋，以及所有車站和線路中心的覆蓋。

圖2 軌道覆蓋場景示意圖

正線區(qū)間覆蓋還需要考慮列車的運(yùn)行場景，LTE基站小區(qū)下的負(fù)載情況，如上圖所示，分成三種情況：

（1）如果列車滿足圖中1和4的行車間距，就可以讓兩列車分屬到兩個(gè)不相鄰的小區(qū)，即行車間距大于基站區(qū)間長度，此時(shí)小區(qū)間不存在干擾和多用戶負(fù)荷。

（2）如果出現(xiàn)圖中1和2，以及3和4這種在相鄰小區(qū)的相向區(qū)間中，兩個(gè)小區(qū)會(huì)出現(xiàn)干擾，此時(shí)需要啟用ICIC（小區(qū)間干擾消除）機(jī)制，最理想的情況，可以達(dá)到系統(tǒng)的峰值速率的一半。

（3）還可能出現(xiàn)圖中2和3的情況，兩個(gè)用戶在同一個(gè)基站小區(qū)分享速率，最理想的情況，也只能達(dá)到系統(tǒng)的峰值速率的一半。

按照旅行速率55km，行車間隔3分鐘計(jì)算，最小行車間隔2.75km，當(dāng)基站站間距小于2.75km時(shí)，就可以滿足上述場景假設(shè)（1）的要求，否則就要考慮（2）和（3）的場景要求。車輛在進(jìn)站時(shí)行駛速度較低，而在區(qū)間的行駛速度較高，可以根據(jù)實(shí)際情況，在滿足覆蓋要求的情況下，將車站附近基站的覆蓋距離適當(dāng)縮短，區(qū)間覆蓋距離可以維持較長的距離。

此外，線路中，地面和高架覆蓋，不能將上下行軌道分開覆蓋，因此，存在雙向列車同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)小區(qū)中的場景，需要考慮下行存在兩個(gè)視頻單播。在線路區(qū)間建議全部采用漏泄同軸電纜覆蓋，車載電線安裝在車輛下方，漏泄同軸電纜安裝在隧道或高架欄桿相同的高度位置。

4 結(jié)束語

此方案可滿足城市軌道交通寬帶無線通信系統(tǒng)通信需求。