广州地铁五号线无线通信系统概述

孙　洁　周承昊

摘要:在轨道交通中无线集群通信系统是调度人员对列车运营管理的重要途径。本文主要从系统功能、设备组成等方面介绍了广州地铁五号线无线通信系统。

关键词:集群;TETRA;Dimetra IP

1系统概述

广州地铁五号线无线通信系统采用了摩托罗拉生产的Dimetra IP基于TETRA标准的数字集群无线通信系统。该系统采用TDMA技术、ACELP话音编码技术、π?4-DQPSK调制技术,除了满足传统的话音通信需求,还利用无线系统提供的无线数传通道,可以在地面系统与车载系统之间互相传递数据信息。

2系统功能

摩托罗拉Dimetra IP 系统具有强大的功能, 主要为调度员、无线用户、网络管理者提供服务。

2.1系统基本功能

Dimetra IP 系统能够实现组呼、私密呼叫(即单呼)、紧急呼叫、通播组呼叫、遇忙排队和回叫、优先权排队、动态重组、动态基站分配、跨区组呼、限时通话、系统主要提示音及信号显示等功能。

2.2系统管理功能

Dimetra IP 系统具有强大的网络管理功能,其目的是对系统进行配置、操作和维护,以便能实现系统的高可用性和对系统的有效操作。网络管理功能包括故障、配置、统计、性能和安全管理。

2.3 数据传输功能

Dimetra IP 系统支持状态信息业务、紧急告警、短数据业务、分组数据等数据业务。

2.4 虚拟专网功能

Dimetra IP 系统支持虚拟专网VPN(virtual private networks)技术,包括提供多个相对独立(为使用单位所虚拟专有)的调度台、用户管理终端和多个独立的用户IP 网络接入。虚拟专网VPN 的概念与内容集中在:VPN 用户管理与计费终端、针对 VPN 用户的移动管理、VPN 用户的调度指挥中心、VPN 用户的分组数传应用。

2.5 录音功能

系统的所有调度台GPIOM 设备可以输出调度员的通话音频信号,提供录音接口,二次开发的录音设备可对调度员的通话进行录音。

2.6 调度台基本功能

Dimetra IP 系统调度台支持对正线列车进行组呼、接收 RTT 请求、发起及接收紧急呼叫、对通话组发起紧急呼叫、发起及接收私密呼叫、向车载台或其他用户台发送短文本信息、刷新列车信息、接收短文本信息、接收状态信息、与其他调度台通话等功能。

2.7 用户台主要功能:

用户台具有通话组扫描、优先监视、直通模式操作、紧急通话、缩位拨号等功能。

3设备组成

3.1 构网方式

广州地铁五号线无线集群通信系统采用单交换控制设备、多基站的方式形成一个有线与无线相结合的TETRA网络。主要设备是由中心交换控制设备、基站、调度台、车载台、便携台、调度台、光纤直放站、漏泄同轴电缆及天线等组成。

3.2 设备组成

中央交换设备。中央交换设备主要包括:交换控制设备、数据传输控制台、集中告警、CAD服务器、TETRA网管终端、录音设备、打印机、调度台等。

数据传输控制台通过系统的分组数据网关接收数据机车台发送来的车辆态信息和向数据机车台发送旅客列车显示信息。数据传输控制台是通过一个RS422 接口连接主控系统。

集中告警终端统一接收来自TETRA 系统、基站电源、光纤直放站的告警信息,并传递给上层告警系统。同时,它可以直接和光纤直放站进行简单的管理和配置。基站电源告警,与光纤直放站管理和配置采用RS232 协义,直放站的告警信息和基站电源的告警信息通过RS232/IP 转换器及传输子系统所提供的10M 以太网接口上传到OCC 集中告警终端。

CAD服务器是经二次开发的设备,与其相连的线缆有网线、ATS 信号、时钟信号、电源线等。

Dimetra IP 系统网管终端可为网管用户提供不同网管应用的图形用户界面(GUI),网管终端可以位于主站或远端站。Dimetra 系统的网管终端通过以太网接口连接到中心无线设备机柜内的以太网交换机上。

录音设备用于对调度台相关的通话组通话进行录音。与录音设备相连的线缆有音频线和电源线。

3.3 基站

EBTS 基站作为无线网关,提供TETRA 空中接口协议与节点控制器(ZC)和数据网关(包括短数据路由器和分组数据网关)接口协议的转换。EBTS 将来自移动台的话音、数据、呼叫处理、信令和网络管理信息集成到一个E1 基站链路。

EBTS 工作在直流-48V,通过电源转换设备可连接220V 交流电源。EBTS 基站设备包括电源子系统和E1 电路终端设备。

EBTS 由下列各模块组成:TETRA 基站控制器 (TSC)、收发信机(BR)、环境告警系统 (EAS)、射频分配系统 (RFDS)。

基站控制器 (TSC)提供到TETRA 网络的E1 远端链路,并通过以太网控制收发信机。TSC 同时包括基站参考ISA (SRI) 时间和频率基准模块,此模块包含高稳定度晶振提供频率参考及时钟参考。TSC 基本工作系统软件包括依据TETRA 标准实施的动态射频功率控制和单站集群(Local Site Trunking, LST)功能,另外,TSC 基本工作系统软件还可以支持短数据传送服务(SDTS)和分组数据服务(PDS)。

收发信机 (BR),一个EBTS 机柜可安装高达4 个收发信机,每个收发信机具备高达3 个分集接收机和25KHz信道间隔的发信机,每收发信机4 个时隙, 第1 个收发信机载频的第1 个时隙为控制信道,每个EBTS 提供高达31 个话音信道 (8 个收发信机)。冗余备份是EBTS 的特性,一旦其中1 个收发信机出现故障,TSC 将关闭故障收发信机并将控制和话音通信容量转移到其它收发信机,尽管系统容量受到影响,但系统照旧运行。在系统繁忙期间,此转换过程对无线用户是透明的。

环境告警系统 (EAS)每个Dimetra EBTS 采用一个环境告警系统(EAS)去提供在EBTS 基站的故障报告和远程控制,EAS 提供48 个(已包含内部告警)本地输入用于监测EBTS 功能和基站环境条件。射频分配系统(RFDS)可接收EBTS 里的发信机的输入信号,并可将这些信号进行合路,以便发信机能向天线馈送信号。RFDS 采用腔体合路,以便实现更低的插入损失、最大射频功率和更大的信道容量。空腔合路器的最小频率隔离度为150KHz。接收机多路耦合器(RMC)在逻辑上被视为RFDS 的一部分, RMC 可提供来自单一天线的多个接收信号端口,每个分集天线都與接收机多路耦合器连接,这样三分集系统将使用三个接收机多路耦合器,每个RMC 将相应地与每个BR 里的接收机连接,接收机放大器和功分器可支持接收分集,以实现多载频工作。

3.4 接入设备

五号线信号覆盖使用到的设备主要有光纤直放站、漏缆、天线。光纤直放站是用于基站场强的延伸,起到场强中继的作用,其安装在车辆段远用库及区庄OCC。泄漏电缆提供射频覆盖,地上和地下部分的轨道都使用泄漏电缆。根据所覆盖轨道长度的不同,泄漏电缆的尺寸为1 1/4英寸、1 5/8 英寸和7/8 英寸。泄漏电缆是同轴电缆,其中,铜箔是外导线。外导线上的铣槽使能量通过电缆辐射和耦合,充当了分布天线和传输线路的双重角色。

天线是一种无源设备,无线信号从天线辐射至自由空间。车辆段和车站利用天线实现射频覆盖。室内天线将安装在车站适当位置,使射频可覆盖中央大厅、站台区域。室外天线将安装在停车场,用于覆盖停车场区域。

3.5 移动台

五号线使用的移动台主要有:车站固定电台、便携移动台、话音车载台、车载数据电台。

车站固定台为采用固定安装方式的MTM800 移动台,固定台设备采用交流220V 供电,同时包括桌面式麦克、电源、喇叭等配件。

话音车载台与CAD 子系统共同完成调度通信的特殊功能。它方便列车司机的使用,如调度员对列车的广播功能,呼叫请求等。车载台以摩托罗拉MTM800 车载电台为平台,加装控制面板、电源变换电路及附属设备。

数据车载台主机结构与话音车载台基本相同,它配置独立的MTM800 电台主机、电源和天线,但不配置扬声器、MIC 等音频附件。

MTP850 是一款小型轻便并具有结实耐用特性的便携式移动台。为用户提供了按键、高分辨率显示屏和声音接口(麦克风和扬声器),可以方便地访问无线通信服务。MTP850 是专门为专用无线通信网而设计的,能够满足在恶劣环境下的使用,包括潮湿脏乱和暴露在灰尘和高温之下,仍能保持不间断的工作。

总结

广州地铁五号线使用的摩托罗拉生产Dimetra IP基于TETRA标准的数字集群无线通信系统功能强大,应用灵活,满足了地铁内部无线通信的需求。