地铁专用无线通信系统组网选型

卢山

【摘要】 专用无线通信是地铁内部固定用户（如控制中心调度员、车站值班员）与移动用户（如司机、运营维护人员），移动用户与移动用户之间进行高效通信联络的可靠手段，对于行车安全、提高运营效率和管理水平、改善服务质量、应对突发事件提供了重要保证。因此如何保证设备系统的安全性、可靠性，成为运营维护的重点工作。本文笔者以沈阳地铁一号线为例，对比星型和环型组网方式，以备选型。

【关键词】 基站 交换机 单站集群 环路保护设备 2M

作为地铁通信系统的重要组成元素，无线通信技术因其特殊的优势得到了广泛的应用与重视。数字集群通信为用户提供了资源共享的可能性同时又为用户带来了更多高效、自动化的服务，方便用户进行室内操作指挥工作、为系统调度工作的有效进行提供可能性。笔者在本文，以沈阳地铁一号线为例，对比星型和环型组网方式，以备选型。

一、工程概况

沈阳地铁一号线总长度数值是 27.9公里，共有车站22座，全部为地下车站。该条线路进行调控的管理中心有1个，车辆段1 处。沈阳地铁一号线无线系统覆盖范围为全部地下车站、隧道区间，以及车辆段区域。地下车站的设备区、站厅、出入口采用室内天线进行场强覆盖，地下车站的站台及隧道区间采用漏泄同轴电缆进行场强覆盖，停车场采用室外定向天线进行场强覆盖。

二、系统组网

沈阳地铁一号线专用无线系统使用的是 800 M 频段的TETRA数字集群设备作为主要的调度通信系统。专用无线通信系统采用多基站小区制方式，交换机设置在控制中心，在全线的22个地下车站设置22套无线集群基站，车辆段设置1套地面无线集群基站，从而实现对全线车站、车辆段和区间的无线场强覆盖。

一号线组网采用星型组网，基站通过传输系统与交换机连接，组网结构简单，故障易排查。但如果某一个基站与交换机的传输通道故障，该基站就会进入单站集群的故障弱化模式工作，控制中心和该基站覆盖范围下的车站和列车之间专用无线终端设备无法正常通信，该站内无线用户与调度员失去通信，调度员也无法对这些无线用户进行正常的指挥调度，特别是对在正线上行驶的列车司机，由于不能与行车调度员正常通话，会给客运行车组织带来安全隐患。

如果采用环型组网，当环状网中一个传输通道发生故障时，环状网的自愈功能可以保证与其相连的基站仍能保持和交换机的正常通信，避免进入单站集群故障弱化模式，从而大大的提高了系统的可靠性。根据一号线设备系统构成，可以通过两种方式进行环型组网。方式一：在控制中心交换机侧配置一环路保护设备，将23个基站组3个环，接入环路保护设备；方式二：设置3个环路，每个环路以其中一个基站为主基站，其他基站设置为从基站，从基站与主基站相连，通过主基站连接交换机。具体组网分析如下。

基站与交换机组成的环网结构，每个2M环上最多可以容纳30个载波，按照目前每个基站配置2个载波计算，每个环上最多可容纳15个基站，同时考虑到基站将来有可能会有载波扩容的可能，可扩容至4载波，因此每个2M环上的基站数量最多不能超过8个。如果按照每个2M环最大8个基站来考虑，8个2载波基站共计16个载波，每个2M环还预留有14个载波的扩容空间，方便单个基站将来载波扩容至3个或4个。这样，23个基站组成3个环，其中有2个环上分别有8个基站，另外一个环上有7个基站。

基站需要对载频进行扩容时，不需要对现有的基站物理链接做出任何调整，已经预留出了足够的载频容量。此外，如果将来有可能需要增加基站时，在不需要增加基站与交换机之间的传输链路、不需要增加交换机侧的端口单元和端口数量，只要将新增的基站与基站环上就近任何一个基站连接，即可以实现新增基站入网。每个基站环的容量配置和余量如下表所示：

下图是8个基站按照方式一组成的一个环网，相邻基站连成一个2M开环，开环两端的两个基站通过设置在控制中心的环路保护设备与交换机构成一个完整的2M闭环。

采用星型组网方案，基站到交换机总共需要23个2M传输路由；而采用环型的组网方案，基站到交换机总共只需要6个2M传输路由，极大地节省了2M链路的数量，节省了交换机侧2M端口的数量。因此，从可靠性和节省传输路由方面考虑，建议采用环型的网络结构。

当然，在不使用环路保护设备也可以进行环型组网，即方式二，以线路上某一个基站作为主基站，其他基站作为从基站，组成环网结构，按照每个2M环网最多可以容纳30个载波计算，每个环网最多不超过8个基站。按此种方式组网，不需要采购环路保护设备，节省了设备投资，但当主基站与交换机的传输链路故障时，该链路上的从基站都会受到影响，因此，存在较高的安全风险。

三、结语

综上所述，地铁专用无线系统作为行车调度员重要的通信手段，在组网选择上应优先考虑安全性、可靠性，推荐环型组网方式一，在保证环路保护设备正常工作的前提下，可靠性最高；当然，星型组网结构也是值得推荐的组网方式，组网结构简单，故障点易排查，且单站故障的情况下，对调度影响不大；不推荐方式二环型组网，虽然在保证主基站正常工作的前提下，可靠性较高，但存在较高的安全风险。

参 考 文 献

[1]郑祖辉. 数字集群移动通信系统（第3版）.电子工业出版社

[2]王永明. 简述数字集群通信系统在地铁通信中的应用[J]. 铁路通信信号工程技术，2013，05：67-68+93.

[3]卢 山，窦海波. 数字集群通信系统在地铁中的应用