青島地鐵線網(wǎng)無(wú)線統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng) 互聯(lián)互通實(shí)施方案

羅情平 左旭濤 任玲 李杰

摘 要：簡(jiǎn)要闡述青島地鐵線網(wǎng)無(wú)線統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)互聯(lián)互通實(shí)施方案的系統(tǒng)架構(gòu)、核心設(shè)備功能、縱向統(tǒng)一調(diào)度方案、橫向集群業(yè)務(wù)互聯(lián)互通方案以及相應(yīng)的業(yè)務(wù)流程等。該方案實(shí)現(xiàn)了青島地鐵不同品牌TETRA系統(tǒng)的線網(wǎng)縱向統(tǒng)一調(diào)度和線網(wǎng)橫向集群業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通功能，解決了青島地鐵線路多品牌系統(tǒng)跨線運(yùn)營(yíng)的問題。

關(guān)鍵詞：地鐵;無(wú)線通信;統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng);互聯(lián)互通

中圖分類號(hào)：U231.7

0 引言

隨著城市軌道交通技術(shù)的不斷發(fā)展和運(yùn)營(yíng)需求的不斷提高，傳統(tǒng)不同線路獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的管理模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的需求。通過(guò)不同線路之間共線、跨線互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)，靈活調(diào)配線路及車輛資源，實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度指揮和運(yùn)營(yíng)管理，最大限度地發(fā)掘運(yùn)力，已成為目前城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的新標(biāo)準(zhǔn)。線網(wǎng)無(wú)線統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的必備系統(tǒng)之一，具體的互聯(lián)互通實(shí)施方案則是線網(wǎng)無(wú)線統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)成功運(yùn)行的關(guān)鍵所在。

目前，國(guó)內(nèi)各個(gè)城市應(yīng)用較廣的無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)品牌包括歐宇航（AIRBUS）、摩托羅拉（MOTO）、遠(yuǎn)東通信（HBFEC）等產(chǎn)品。由于各設(shè)備生產(chǎn)商之間存在技術(shù)壁壘和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等問題，相互之間通常不會(huì)開放無(wú)線集群（TETRA）系統(tǒng)的核心互聯(lián)接口;同時(shí)考慮到市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，先期廠家往往不配合后期廠家進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)互聯(lián)互通調(diào)試。因此，目前國(guó)內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)不同品牌TETRA的系統(tǒng)級(jí)互聯(lián)互通應(yīng)用案例，此問題已經(jīng)嚴(yán)重制約整個(gè)城市軌道交通行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

1 青島地鐵線網(wǎng)無(wú)線統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)互聯(lián)互通實(shí)施方案

1.1 青島地鐵現(xiàn)狀

青島地鐵線網(wǎng)共規(guī)劃16條線（含2條支線）、800余km、5個(gè)區(qū)域控制中心。截止2018年底，青島已開通4條線路，啟用了3個(gè)區(qū)域控制中心，運(yùn)營(yíng)里程175 km，存在歐宇航（AIRBUS）、摩托羅拉（MOTO）、遠(yuǎn)東通信（HBFEC）3種品牌的TETRA無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)，不同品牌TETRA系統(tǒng)間無(wú)法互聯(lián)互通。

2017年底，青島地鐵正式啟動(dòng)線網(wǎng)無(wú)線統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)（WUDS）的互聯(lián)互通建設(shè)，于2019年6月18日順利完成既有3條線路的TETRA系統(tǒng)接入，實(shí)現(xiàn)TETRA全功能業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通，并正式投入使用。截至目前，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

1.2 方案概述

根據(jù)青島地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)管理的需要，線網(wǎng)無(wú)線統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)互聯(lián)互通實(shí)施方案是，以各線路無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)為基礎(chǔ)建立的線網(wǎng)級(jí)無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)縱向統(tǒng)一調(diào)度和橫向集群業(yè)務(wù)互聯(lián)互通方案，其系統(tǒng)平臺(tái)完全符合TETRA標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)單易操作并具備強(qiáng)大的擴(kuò)展功能。該實(shí)施方案通過(guò)WUDS系統(tǒng)平臺(tái)為WUDS調(diào)度臺(tái)與各線路調(diào)度臺(tái)、固定臺(tái)、車載臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)等集群終端用戶之間提供語(yǔ)音和數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)全線網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度功能;通過(guò)WUDS系統(tǒng)平臺(tái)為各線路不同TETRA系統(tǒng)之間提供語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通道，完成線路之間的跨線個(gè)呼、跨線組呼、跨線短數(shù)據(jù)、跨線調(diào)度等業(yè)務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)不同品牌TETRA系統(tǒng)的全功能互聯(lián)互通。

1.3 系統(tǒng)架構(gòu)

線網(wǎng)無(wú)線統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)在線網(wǎng)中心設(shè)置橋接管理中心、WUDS調(diào)度終端、互聯(lián)網(wǎng)關(guān)等線網(wǎng)級(jí)設(shè)備，并在區(qū)域控制中心設(shè)置集群交換中心設(shè)備。通過(guò)WUDS調(diào)度終端、橋接管理中心等設(shè)備實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)中心對(duì)各線路無(wú)線用戶（包括手持臺(tái)、車載臺(tái)、固定臺(tái)等）、通話組的調(diào)度監(jiān)聽、語(yǔ)音調(diào)度、列車位置信息監(jiān)控等縱向調(diào)度功能;同時(shí)通過(guò)橋接管理中心和互聯(lián)網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)不同品牌TETRA系統(tǒng)的跨線語(yǔ)音（個(gè)呼、組呼）和數(shù)據(jù)（短消息）業(yè)務(wù)等橫向互聯(lián)功能。線網(wǎng)WUDS系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

1.4 核心設(shè)備功能

1.4.1 橋接管理中心

橋接管理中心是WUDS的交換和管理樞紐，主要設(shè)備包括核心交換機(jī)、信號(hào)接口服務(wù)器、統(tǒng)一調(diào)度服務(wù)器、接口網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、網(wǎng)管服務(wù)器、錄音服務(wù)器、網(wǎng)管工作站、錄音工作站等。

橋接管理中心主要有2個(gè)功能：

（1）用于控制和管理多個(gè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)關(guān)設(shè)備運(yùn)行情況顯示等網(wǎng)絡(luò)管理;

（2）作為信息中轉(zhuǎn)站，為互聯(lián)業(yè)務(wù)提供語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的傳輸通道，實(shí)現(xiàn)信令交換、呼叫控制、業(yè)務(wù)控制等。

1.4.2 互聯(lián)網(wǎng)關(guān)

互聯(lián)網(wǎng)關(guān)是橋接管理中心與MOTO、AIRBUS無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行空口對(duì)接的媒介設(shè)備，主要設(shè)備包括線路側(cè)調(diào)度服務(wù)器、MOTO互聯(lián)網(wǎng)關(guān)、AIRBUS互聯(lián)網(wǎng)關(guān)、互聯(lián)交換設(shè)備等。

互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的主要功能：

（1）負(fù)責(zé)異系統(tǒng)之間標(biāo)準(zhǔn)空口信令（為TETRA強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，提供完整的集群端到端的功能）的接收和發(fā)射控制;

（2）為不同品牌TETRA系統(tǒng)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)提供通道。

1.4.3 WUDS調(diào)度終端

WUDS調(diào)度終端是線網(wǎng)無(wú)線統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理的操作終端，主要設(shè)備包括HBFEC調(diào)度主機(jī)、MOTO調(diào)度主機(jī)及AIRBUS調(diào)度主機(jī)等。WUDS調(diào)度終端在各線路無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)完成注冊(cè)后，通過(guò)青島地鐵WUDS標(biāo)準(zhǔn)調(diào)度協(xié)議完成與各線路的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)列車位置顯示、電臺(tái)狀態(tài)上報(bào)（開關(guān)機(jī)、守候組、注冊(cè)基站）、呼叫記錄查詢、動(dòng)態(tài)重組、調(diào)度監(jiān)聽、短數(shù)據(jù)傳送等功能。

1.5 線網(wǎng)縱向統(tǒng)一調(diào)度方案

1.5.1 方案原理

各線路無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)具有完全獨(dú)立的接口協(xié)議且互不開放，無(wú)法滿足線網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度的需求。因此，WUDS互聯(lián)互通實(shí)施方案是在各線路無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)原私有協(xié)議基礎(chǔ)之上，封裝青島地鐵統(tǒng)一的WUDS標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議，通過(guò)E1和IP接口，完成WUDS調(diào)度終端與各線路無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)WUDS調(diào)度終端與線路調(diào)度終端、車載臺(tái)、手持臺(tái)、固定臺(tái)的語(yǔ)音通信;同時(shí)，線網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度服務(wù)器通過(guò)IP接口連接WUDS調(diào)度終端，并利用接口網(wǎng)關(guān)服務(wù)器連接各線路無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)，按照WUDS標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)WUDS調(diào)度終端與線路調(diào)度終端、車載臺(tái)、手持臺(tái)、固定臺(tái)的電臺(tái)狀態(tài)（開關(guān)機(jī)、守候組、注冊(cè)基站）、呼叫記錄、動(dòng)態(tài)重組、調(diào)度監(jiān)聽等信令的交互，從而實(shí)現(xiàn)全線網(wǎng)縱向統(tǒng)一調(diào)度功能。

線網(wǎng)縱向統(tǒng)一調(diào)度方案原理如圖2所示。

1.5.2 方案業(yè)務(wù)流向

WUDS調(diào)度終端需提前配置各TETRA系統(tǒng)（MOTO/AIRBUS/HBFEC系統(tǒng)）的用戶數(shù)據(jù)。WUDS調(diào)度終端開機(jī)初始化時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)加載，完成各調(diào)度主機(jī)與對(duì)應(yīng)線路無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)的連接。線網(wǎng)縱向統(tǒng)一調(diào)度的語(yǔ)音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具體流向如下。

（1）語(yǔ)音業(yè)務(wù)流向。以WUDS調(diào)度終端通過(guò)界面呼叫MOTO手臺(tái)A、AIRBUS手臺(tái)B、HBFEC手臺(tái)C為例，呼叫信令通過(guò)WUDS標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后發(fā)送給相應(yīng)調(diào)度主機(jī)，調(diào)度主機(jī)通過(guò)相應(yīng)線路的MOTO、AIRBUS 的TETRA系統(tǒng)交換管理中心和橋接管理中心（HBFEC調(diào)度主機(jī)直接通過(guò)橋接管理中心），將呼叫信令發(fā)送到終端用戶MOTO手臺(tái)A、AIRBUS手臺(tái)B、HBFEC手臺(tái)C。車載臺(tái)、固定臺(tái)等線路側(cè)無(wú)線終端用戶的呼叫流程與之相同。

（2）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流向。以MOTO手臺(tái)A、HBFEC固定臺(tái)B、AIRBUS車載臺(tái)C為例，當(dāng)終端狀態(tài)更新時(shí)，A、B、C的動(dòng)態(tài)重組結(jié)果、電臺(tái)狀態(tài)、列車位置等信息經(jīng)線路側(cè)無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送至接口網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，由接口網(wǎng)關(guān)服務(wù)器發(fā)送至統(tǒng)一調(diào)度服務(wù)器（其中C的列車位置經(jīng)由信號(hào)接口服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)至統(tǒng)一調(diào)度服務(wù)器），最終統(tǒng)一調(diào)度服務(wù)器將A、B、C的所有信息發(fā)送至WUDS調(diào)度終端。WUDS調(diào)度終端至線路側(cè)無(wú)線用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流向與以上描述相反。

線網(wǎng)縱向調(diào)度語(yǔ)音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流向如圖3所示。

1.6 線網(wǎng)橫向集群業(yè)務(wù)互聯(lián)方案

1.6.1 方案原理

線網(wǎng)橫向集群業(yè)務(wù)互聯(lián)是以互聯(lián)網(wǎng)關(guān)和橋接管理中心為通道實(shí)現(xiàn)的。橋接管理中心與互聯(lián)網(wǎng)關(guān)、橋接管理中心與HBFEC交換管理中心之間通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信。互聯(lián)網(wǎng)關(guān)內(nèi)部的基站和TETRA互聯(lián)網(wǎng)關(guān)則由饋線連接，并通過(guò)E1鏈路分別接入到MOTO和AIRBUS的TETRA網(wǎng)絡(luò)，完成互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的接入注冊(cè)。為了提高各線路互聯(lián)互通業(yè)務(wù)的全面性及業(yè)務(wù)良好體驗(yàn)，并降低WUDS統(tǒng)一調(diào)度服務(wù)器的處理壓力，MOTO、AIRBUS的無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)需先完成與本系統(tǒng)的互聯(lián)互通后，再由MOTO互聯(lián)網(wǎng)關(guān)或AIRBUS互聯(lián)網(wǎng)關(guān)接入到WUDS橋接管理中心的TETRA網(wǎng)絡(luò)， HBFEC無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)直接接入至WUDS橋接管理中心，完成跨線個(gè)呼、組呼、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)交互等功能。

線網(wǎng)橫向集群業(yè)務(wù)互聯(lián)方案原理如圖4所示。

1.6.2 方案業(yè)務(wù)流向

由于MOTO系統(tǒng)和AIRBUS系統(tǒng)的核心接口不開放，導(dǎo)致雙方無(wú)法進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)互聯(lián)，相關(guān)系統(tǒng)信令不會(huì)主動(dòng)發(fā)到互聯(lián)網(wǎng)關(guān)。即，當(dāng)AIRBUS系統(tǒng)下注冊(cè)手臺(tái)A呼叫MOTO系統(tǒng)下注冊(cè)手臺(tái)B時(shí)，AIRBUS系統(tǒng)會(huì)直接拒絕，而且不會(huì)將該消息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)送到MOTO系統(tǒng)。因此，線網(wǎng)橫向集群業(yè)務(wù)互聯(lián)需提前將有互聯(lián)需求的個(gè)人號(hào)碼和群組號(hào)碼分別注冊(cè)到HBFEC系統(tǒng)、AIRBUS系統(tǒng)、MOTO系統(tǒng)的集群交換管理中心。正常工作時(shí)，真實(shí)終端首先注冊(cè)在某個(gè)集群系統(tǒng)下，進(jìn)而利用互聯(lián)網(wǎng)關(guān)設(shè)備和橋接管理中心將相應(yīng)的個(gè)人號(hào)碼和群組號(hào)碼模擬附屬到其余2個(gè)系統(tǒng)中，最終可按照業(yè)務(wù)流程發(fā)起個(gè)呼、組呼、短消息、動(dòng)態(tài)重組等業(yè)務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)橫向集群互聯(lián)功能。

以AIRBUS手臺(tái)A組呼MOTO手臺(tái)B、HBFEC手臺(tái)C為例，具體模擬附屬及呼叫如下：

AIRBUS互聯(lián)網(wǎng)關(guān)模擬手臺(tái)B、C向AIRBUS系統(tǒng)發(fā)起注冊(cè)，注冊(cè)成功后AIRBUS系統(tǒng)認(rèn)為存在真實(shí)終端B、C;同時(shí)橋接管理中心模擬終端C的注冊(cè)，并通知MOTO互聯(lián)網(wǎng)關(guān)向MOTO系統(tǒng)發(fā)送信令，模擬終端A的注冊(cè)。當(dāng)A發(fā)起對(duì)B、C的組呼時(shí)，AIRBUS的TETRA互聯(lián)網(wǎng)關(guān)從基站的饋線上接收到該信令后轉(zhuǎn)發(fā)給橋接管理中心。橋接管理中心獲取數(shù)據(jù)后，直接傳遞到HBFEC集群交換管理中心下的終端C，同時(shí)將信令數(shù)據(jù)傳遞到對(duì)應(yīng)的MOTO互聯(lián)網(wǎng)關(guān)，進(jìn)而傳遞到對(duì)應(yīng)的MOTO集群交換管理中心下的手臺(tái)B。

線網(wǎng)橫向集群業(yè)務(wù)流向如圖5所示。

2 后續(xù)線路無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)互聯(lián)互通接入方案

青島地鐵線網(wǎng)無(wú)線統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)互聯(lián)互通實(shí)施方案，對(duì)后續(xù)線路的無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)接入無(wú)TETRA品牌限制，其具體的互聯(lián)互通接入方案主要分為如下2類。

（1）后續(xù)線路的MOTO或AIRBUS無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)須先完成與既有對(duì)應(yīng)無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)的互聯(lián)互通后，再由MOTO互聯(lián)網(wǎng)關(guān)或AIRBUS互聯(lián)網(wǎng)關(guān)通過(guò)E1鏈路，分別接入到WUDS橋接管理中心的TETRA網(wǎng)絡(luò)（HBFEC系統(tǒng)通過(guò)IP鏈路直接接入至WUDS橋接管理中心），實(shí)現(xiàn)WUDS的橫向集群業(yè)務(wù)互聯(lián)互通功能;同時(shí)，須按WUDS平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)度協(xié)議與線網(wǎng)側(cè)接口網(wǎng)關(guān)服務(wù)器對(duì)接，實(shí)現(xiàn)WUDS的縱向統(tǒng)一調(diào)度功能。

（2）后續(xù)線路采用其它品牌的TETRA或LTE的無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)，按WUDS平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)度協(xié)議與橋接管理中心實(shí)現(xiàn)中心級(jí)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)WUDS與其它品牌TETRA或LTE無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)的橫向互聯(lián)互通;同時(shí)，須按平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)度協(xié)議與線網(wǎng)側(cè)接口網(wǎng)關(guān)服務(wù)器對(duì)接，實(shí)現(xiàn)WUDS的縱向統(tǒng)一調(diào)度功能。

3 結(jié)束語(yǔ)

青島地鐵無(wú)線統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)互聯(lián)互通實(shí)施方案，以遠(yuǎn)東通信的跨系統(tǒng)TETRA互聯(lián)產(chǎn)品為橋梁，完成了遠(yuǎn)東通信（HBFEC）、歐宇航（AIRBUS）、摩托羅拉（MOTO）不同TETRA產(chǎn)品的全功能業(yè)務(wù)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)了青島地鐵全線網(wǎng)無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)的橫向個(gè)呼、組呼、短數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通以及縱向的統(tǒng)一調(diào)度功能，性能指標(biāo)滿足實(shí)際使用需求。青島地鐵無(wú)線統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)的互聯(lián)互通實(shí)施方案，打破了摩托羅拉、歐宇航等國(guó)外廠家不開放接口的技術(shù)封鎖，解決了青島地鐵線路多品牌TETRA系統(tǒng)的跨線運(yùn)營(yíng)問題，對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)效率具有十分重要的意義，同時(shí)也為國(guó)內(nèi)其他城市軌道交通的線網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)建設(shè)提供了借鑒參考。

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收稿日期 2019-09-04

責(zé)任編輯 朱開明

Interoperability rollout scheme of centralized traffic control system of Qingdao metro network

Luo Qingping， Zuo Xutao， Ren Ling， et al.

Abstract： This paper briefly describes the system architecture， core equipment functions， vertical centralized traffic control scheme， horizontal cluster business interoperability rollout scheme and corresponding business processes of the implementation scheme of interoperability of the wireless centralized traffic control system of Qingdao metro network etc. The rollout scheme realizes the functions of the vertical traffic control of the line and network and the interoperability of the horizontal cluster business of the line and network of the TETRA of different brands on Qingdao metro， and solves the problem of the cross-line operation of the multi brand system on Qingdao metro line.

Keywords： subway， wireless communication， centralized traffic control system， interoperability