地鐵專用無線通信系統(tǒng)方案的研究設(shè)計

趙蓉 蔡果佑

【摘要】 地鐵通信系統(tǒng)中最重要的是無線通信系統(tǒng)，它不僅確保地鐵車輛實現(xiàn)快速運營，還保證了地鐵的安全性。研究地鐵中的無線通信系統(tǒng)的運用，以TETRA基站系統(tǒng)作為跳板，分析地鐵專用的無線通信系統(tǒng)方案，主要包括：設(shè)計分析、無線覆蓋設(shè)計、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、容量規(guī)劃等。

【關(guān)鍵詞】 地鐵 無線通信 系統(tǒng)

國民經(jīng)濟正在不斷發(fā)展，城市地鐵也處于逐步完善中，當(dāng)前我國地鐵建設(shè)已經(jīng)進入一個高峰期。地鐵中無線通信是列車與列車和運營機構(gòu)間的一種聯(lián)系手段，它保障了用戶的安全和行車途中的安全性。本文研究了地鐵中的無線通信系統(tǒng)的運用，以TETRA基站系統(tǒng)作為跳板，研究地鐵專用的無線通信系統(tǒng)方案，目的在于設(shè)計出完善、系統(tǒng)的通信方案，以便推進地鐵產(chǎn)業(yè)更好地發(fā)展。

一、地鐵無線通信系統(tǒng)設(shè)計方案

1.1設(shè)計分析

本文所說的專用無線通信系統(tǒng)包括了有線和無線兩方面，并且由很多TETRA系統(tǒng)基站來組合而成。其中比較困難環(huán)節(jié)在于，無線磁場強弱的覆蓋設(shè)計和信號干擾等問題。無線通信的組成環(huán)節(jié)包括無線交換控制中心設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的維護管理、TETRA基站、光纖直放站、列車車載臺、漏泄同軸電纜以及其他設(shè)備和傳輸通道。專用的無線通信系統(tǒng)的核心部分包含了五個方面，分別為：中心交換控制器、訪問位置寄存器、具有設(shè)備的網(wǎng)管、服務(wù)器的調(diào)度、基站控制器等。本次的設(shè)計采用全新的IP構(gòu)架中的TETRA系統(tǒng)來進行處理，系統(tǒng)內(nèi)部的處理數(shù)據(jù)都交由IP管理，其中也包含了調(diào)度臺在內(nèi)的全部中心交換設(shè)備。因為采取了先進且暢銷的IP核心系統(tǒng)，所以才能各個系統(tǒng)具有更好的運用功能和擴充能力。同時可利用新穎的IP核心系統(tǒng)來完善多條鐵路的分享功能，而且還能使用VPN服務(wù)的數(shù)據(jù)和語音通話功能。

1.2無線覆蓋設(shè)計

（1）無線覆蓋設(shè)計概述。Tetra曾研究了無線通信系統(tǒng)在地鐵站臺、停車場、站廳等等的周邊處所產(chǎn)生的信號覆蓋情況，為此做了以下幾個要求：一、通話的音量傳輸：信號噪音比率大于等于20分貝；誤碼比率小于等于4%；地點話量比率大于等于95%。二、無線電場強覆蓋：第一，車門關(guān)閉，正常情況下通話音量是30分貝，如遇陡坡或隧道內(nèi)的其他情況，通話音量會逐漸上升；第二，手放在腰部以下通話時，無線基站會根據(jù)此行徑發(fā)出下行的信號，那樣的話需要用戶保持在規(guī)定的時間內(nèi)不發(fā)出任何信號；第三，無線基站在發(fā)出上行的信號時，位于頭部手持臺的用戶要在規(guī)定的時間內(nèi)保持信號輸入平穩(wěn)；第四，不管列車是運行還是停止狀態(tài)，列車電臺都能在任何位置讓人們有滿意的效果；第五，在停車場、站臺和車站等覆蓋率高于95dB。

（2）無線覆蓋范圍。車站信號分布和隧道信號分布系統(tǒng)等組成了地鐵無線覆蓋的總系統(tǒng)，技術(shù)員需要在出口處等等的所有通道內(nèi)安裝天線和功分器及藕合器，這樣站臺、停車場、站廳等的通道內(nèi)都會被其覆蓋。無線通信覆蓋的范圍包括了六個地方，如下：第一，車輛和停車場所有的區(qū)域范圍；第二，控制中心；第三，車輛和停車場與線的交集處；第四，折返線、避讓線等的線路；第五，車站的站臺、站廳等的公共區(qū)域范圍；第六，建筑線內(nèi)的聯(lián)絡(luò)線。

1.3容量規(guī)劃

（1）話務(wù)量估算。設(shè)計方案配置49個2基站，2個4基站，系統(tǒng)的用戶決定于基站和信息的配置。2基站有8個信道，其中可以分成1個控制信道和7個話務(wù)信道。4基站有16個信道，其中15個信道是可以使用的。根據(jù)目前的用戶話務(wù)量來看，假如每個用戶的通話量為0.012Er1，那么系統(tǒng)為排隊的時間大于0秒的機率就小于5%。不同載波基站支持的話務(wù)量，2基站為3.19Erl，3基站為6.01Erl，4基站為9.04Erl，6基站為15.43Erl，8基站為22.09Erl，通常設(shè)計中所用的是2基站和4基站。2TTRX，單基站話務(wù)量3.19 Erl，基站數(shù)量49，話務(wù)量156.31Erl， 4TTRX，單基站話務(wù)量9.04Erl，基站數(shù)2，話務(wù)量18.08Erl，依照基站配置和基站數(shù)量，排隊的時間大于0秒的機率就小于5%時，系統(tǒng)可以提供174.39的話務(wù)量給用戶。

（2）交換機接口容量。系統(tǒng)的規(guī)劃容量，1個節(jié)點的DXT3配置鏈接了TETRA基站共51個，106個載波數(shù)，13個調(diào)度臺，用戶總數(shù)為2000人。一個交換機最大的容量可以容納100個TETRA基站，350個載波，250個調(diào)度臺，用戶容量總數(shù)可以達到64，000個。

二、結(jié)論

研究地鐵中的無線通信系統(tǒng)，本文首先對隧道內(nèi)的無線信號強度進行相關(guān)了解，之后分析了話務(wù)量和通話組，最后討論了車次號和列車間的接口。只有了解了這些基本流程的應(yīng)用，才能設(shè)計出更好的無線通信系統(tǒng)方案。本文對無線通信進行了分析和設(shè)計，通過不同的方案來滿足系統(tǒng)的要求。綜上所述，研究結(jié)果表明，地鐵無線通信系統(tǒng)可以大幅度滿足地鐵范圍內(nèi)的用戶通話和傳輸數(shù)據(jù)的大量需求。

參 考 文 獻

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