數字集群在交通無線通信系統的運用

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摘要：城市軌道交通中，調度中心需要完成對城市軌道運行的調度工作，一般會采用TETRA數字集群系統作為無線通信系統使用。本文通過對TETRA數字集群系統實現的方式進行分析城市軌道交通中無線通信技術的實現技術，并分別從系統設計、系統功能、系統配置三個方面進行TETRA數字集群系統的應用分析。

關鍵詞：無線通信；陸上集群無線電；軌道交通

陸上集群無線電（TerrestrialTrunkedRadio）數字集群系統是歐洲通信標準協會基于數字時分多址技術進行研發的新型開放式通信系統，投入使用的三十年來，已經逐漸從歐洲走向世界，被廣泛應用于多種無線電通信場景中，具有廣闊的發展前景。在我國的廣州和南京，TETRA數字集群系統被率先應用于地鐵通信中，取得了卓越的成效。

一、軌道交通中TETRA數字集群系統的設計標準

（一）ETRA需要具備的工作能力

無線通信技術在軌道交通中具有十分重要的作用和地位，無線通信既需要能夠在列車運行中使調度員、值班員能夠和列車司機、維修員取得實時的聯系指導調度工作外，還需要能夠在出現事故危害時作為防災應急使用。因此在使用TETRA作為軌道交通無線通信進行設計時，TETRA首先應該具有較高的可靠性，同時，便于擴充，靈活組網，同時通信網獨立也是必不可少的條件。為了保證TETRA設備的使用可靠，需要在兼顧性價比的同時選擇技術成熟的設備[1]；為了使用過程中滿足管理部門的語音、圖像傳輸需求，系統設計還需要具備抗干擾能力。此外，傳輸通道的專業性，設備設計的國際化標準也都是TETRA系統在使用中必不可少的能力和設計要求。

（二）軌道交通中TETRA的系統方案

為了適應城市軌道交通的通信需求，TETRA系統在設計過程中需要通過交換機和基站的設置來完成系統信號的覆蓋。首先，交換機的設置中需要選擇獨立的數字集群無線系統作為交換機使用，為了避免中心交換機的重復建設，造成浪費，因此無線通信系統中交換機需要應用中心級交換機，并對其他線路的接入做好預留，從而保證各線列車在運營中能夠混跑和漫游。無線通信的基站建設一般有全基站小區制和多基站中區制兩種建設方法，其中全基站小區制相較于后者在頻率利用率、系統穩定性、越區切換等方面有較為突出的優勢，在城市軌道交通的系統基站建設中被廣泛應用。

二、軌道交通中TETRA數字集群系統所應具備的功能

（一）通訊功能

通訊功能是TETRA數字集群系統的根本功能，也是在城市軌道交通中所需要最先滿足的功能。通訊功能可以分為呼叫功能和通話功能兩個部分。其中呼叫功能需要具備組呼、選呼、群呼等多種呼叫模式，系統在面對多種呼叫模式時根據多級優先的方式進行優先呼叫選擇，而當遇到繁忙排隊等特殊情況時，系統要具備限時、轉移等功能；通話功能主要是為了實現軌道交通中調度員和運營列車之間的調度通話，因此在通話中需要具備優先接聽、降低干擾，提升通話質量的功能。

（二）數據功能

城市軌道交通中，TETRA數字集群系統需要具備短數據、分組數據、電路數據等數據功能呢。能夠將系統數據在調度終端和移動終端之間實現交流，并保證短消息傳達的效率。此外，在數據傳輸的過程中，TETRA數字集群系統還應該滿足遠端調度臺接入后實現調度通話的實時錄音功能，保障調度工作合理有序地展開。

（三）管理功能

TETRA數字集群系統在進行城市軌道交通的通信過程中，可以通過基站的配置，實現載頻建設。以某市地鐵交通線網的規劃中載頻建設方式為例，該城市的每個基站設置了兩個載頻設施，其中根據正線車站和車輛段進行了頻率數量的劃分，輪流復用2組頻率，直通1組頻率，從而對無線通信網絡的頻率進行了規劃和管理，通過頻率設置的合理化方式指導，使頻率資源的使用效率大幅度提高。

三、軌道交通中TETRA數字集群的系統配置

（一）城市軌道交通中TETRA數字集群系統的構成

在城市軌道交通中，TETRA數字集群系統需要提供聯絡服務的主要方面為列車調度、故障維修、車輛段管理、突發事故。因此，在城市軌道的交通調度控制中心需要設置無線集群的交換設備，在各正線車站以及各車輛段，需要設置TETRA基站，為了使基站和交換設備實現連接，需要提供2M以上的傳輸通信信道，并利用以太網進行信息傳遞[2]。此外，在軌道交通中TETRA還需要具備系統用戶的調度臺、車載臺、固定臺和手持臺等硬件設備。還需要利用子網管終端對無線通信設備中的錄音設備、集群基站等的工作狀態進行監測，并合理利用遠程監控方式，保障各個位置的設備正常運行。一旦出現系統故障，子網管還應該具備故障詳細信息的顯示能力。

（二）TETRA數字集群系統的網絡實現

在面對城市軌道交通的無線通信系統建設時，TETRA數字集群網絡要首先組建網絡基礎設施和移動終端，使網絡基礎設施中交換控制、基站、調度臺等內容能夠直接通過標準通信接口接入到傳輸系統中，從而實現與移動終端的連接。而在傳輸系統中的網絡智能則需要保證傳輸通道的運行可以有機協調，并在網絡設施上形成以控制中心集群交換為主的中心拓撲邏輯結構。此外，為了保障軌道交通能夠信息通暢，網絡基礎設施中心和移動終端需要相互作用，例如在系統沒有獨立調度服務設備時，可以通過ATS的信號時鐘系統接入的方式，來完成調度終端設備的全線管理，并能夠通過檢測設備，對設備運行狀態中出現的問題和嚴重故障進行預警，以便及時處理。

四、結論

綜上所述，在TETRA數字集群網絡發展到今天，其技術手段和相關設備都已經十分成熟，并且為國內廣大城市的軌道交通通信建設所青睞。在通信系統中，TETRA數字集群除了具備優秀的通信能力和抗干擾能力，能夠使調度工作更加準確外，還具有優秀的監測設施和預警系統，對系統故障的發現、處理更具時效性。

參考文獻：

[1]倪炎軍.TETRA數字集群系統在城市軌道交通無線通信系統的運用[J].數字技術與應用,2017,（01）:87+89.

[2]奚雯佳.基于TETRA的專用無線通信系統在城市軌道交通中的應用[D].南京郵電大學,2014.

作者:任玨 單位:武漢地鐵運營有限公司