地鐵專用無線通信系統組網選型

盧山

【摘要】 專用無線通信是地鐵內部固定用戶（如控制中心調度員、車站值班員）與移動用戶（如司機、運營維護人員），移動用戶與移動用戶之間進行高效通信聯絡的可靠手段，對于行車安全、提高運營效率和管理水平、改善服務質量、應對突發事件提供了重要保證。因此如何保證設備系統的安全性、可靠性，成為運營維護的重點工作。本文筆者以沈陽地鐵一號線為例，對比星型和環型組網方式，以備選型。

【關鍵詞】 基站 交換機 單站集群 環路保護設備 2M

作為地鐵通信系統的重要組成元素，無線通信技術因其特殊的優勢得到了廣泛的應用與重視。數字集群通信為用戶提供了資源共享的可能性同時又為用戶帶來了更多高效、自動化的服務，方便用戶進行室內操作指揮工作、為系統調度工作的有效進行提供可能性。筆者在本文，以沈陽地鐵一號線為例，對比星型和環型組網方式，以備選型。

一、工程概況

沈陽地鐵一號線總長度數值是 27.9公里，共有車站22座，全部為地下車站。該條線路進行調控的管理中心有1個，車輛段1 處。沈陽地鐵一號線無線系統覆蓋范圍為全部地下車站、隧道區間，以及車輛段區域。地下車站的設備區、站廳、出入口采用室內天線進行場強覆蓋，地下車站的站臺及隧道區間采用漏泄同軸電纜進行場強覆蓋，停車場采用室外定向天線進行場強覆蓋。

二、系統組網

沈陽地鐵一號線專用無線系統使用的是 800 M 頻段的TETRA數字集群設備作為主要的調度通信系統。專用無線通信系統采用多基站小區制方式，交換機設置在控制中心，在全線的22個地下車站設置22套無線集群基站，車輛段設置1套地面無線集群基站，從而實現對全線車站、車輛段和區間的無線場強覆蓋。

一號線組網采用星型組網，基站通過傳輸系統與交換機連接，組網結構簡單，故障易排查。但如果某一個基站與交換機的傳輸通道故障，該基站就會進入單站集群的故障弱化模式工作，控制中心和該基站覆蓋范圍下的車站和列車之間專用無線終端設備無法正常通信，該站內無線用戶與調度員失去通信，調度員也無法對這些無線用戶進行正常的指揮調度，特別是對在正線上行駛的列車司機，由于不能與行車調度員正常通話，會給客運行車組織帶來安全隱患。

如果采用環型組網，當環狀網中一個傳輸通道發生故障時，環狀網的自愈功能可以保證與其相連的基站仍能保持和交換機的正常通信，避免進入單站集群故障弱化模式，從而大大的提高了系統的可靠性。根據一號線設備系統構成，可以通過兩種方式進行環型組網。方式一：在控制中心交換機側配置一環路保護設備，將23個基站組3個環，接入環路保護設備；方式二：設置3個環路，每個環路以其中一個基站為主基站，其他基站設置為從基站，從基站與主基站相連，通過主基站連接交換機。具體組網分析如下。

基站與交換機組成的環網結構，每個2M環上最多可以容納30個載波，按照目前每個基站配置2個載波計算，每個環上最多可容納15個基站，同時考慮到基站將來有可能會有載波擴容的可能，可擴容至4載波，因此每個2M環上的基站數量最多不能超過8個。如果按照每個2M環最大8個基站來考慮，8個2載波基站共計16個載波，每個2M環還預留有14個載波的擴容空間，方便單個基站將來載波擴容至3個或4個。這樣，23個基站組成3個環，其中有2個環上分別有8個基站，另外一個環上有7個基站。

基站需要對載頻進行擴容時，不需要對現有的基站物理鏈接做出任何調整，已經預留出了足夠的載頻容量。此外，如果將來有可能需要增加基站時，在不需要增加基站與交換機之間的傳輸鏈路、不需要增加交換機側的端口單元和端口數量，只要將新增的基站與基站環上就近任何一個基站連接，即可以實現新增基站入網。每個基站環的容量配置和余量如下表所示：

下圖是8個基站按照方式一組成的一個環網，相鄰基站連成一個2M開環，開環兩端的兩個基站通過設置在控制中心的環路保護設備與交換機構成一個完整的2M閉環。

采用星型組網方案，基站到交換機總共需要23個2M傳輸路由；而采用環型的組網方案，基站到交換機總共只需要6個2M傳輸路由，極大地節省了2M鏈路的數量，節省了交換機側2M端口的數量。因此，從可靠性和節省傳輸路由方面考慮，建議采用環型的網絡結構。

當然，在不使用環路保護設備也可以進行環型組網，即方式二，以線路上某一個基站作為主基站，其他基站作為從基站，組成環網結構，按照每個2M環網最多可以容納30個載波計算，每個環網最多不超過8個基站。按此種方式組網，不需要采購環路保護設備，節省了設備投資，但當主基站與交換機的傳輸鏈路故障時，該鏈路上的從基站都會受到影響，因此，存在較高的安全風險。

三、結語

綜上所述，地鐵專用無線系統作為行車調度員重要的通信手段，在組網選擇上應優先考慮安全性、可靠性，推薦環型組網方式一，在保證環路保護設備正常工作的前提下，可靠性最高；當然，星型組網結構也是值得推薦的組網方式，組網結構簡單，故障點易排查，且單站故障的情況下，對調度影響不大；不推薦方式二環型組網，雖然在保證主基站正常工作的前提下，可靠性較高，但存在較高的安全風險。

參 考 文 獻

[1]鄭祖輝. 數字集群移動通信系統（第3版）.電子工業出版社

[2]王永明. 簡述數字集群通信系統在地鐵通信中的應用[J]. 鐵路通信信號工程技術，2013，05：67-68+93.

[3]盧 山，竇海波. 數字集群通信系統在地鐵中的應用