大连地铁专用无线系统设计

王 笑

(大连地铁运营有限公司，辽宁 大连 116000)

0 引言

大连地铁是近几年快速发展的城市地铁之一。2015年，大连地铁1、2号线相继开通；2022年，大连地铁13号线正式运营；未来，大连还有地铁5号线、地铁4号线要相继开通，从而方便大连市民的日常出行。对于大连地铁，通信专业是地铁的重要专业，通信专业的专用无线系统更是通信专业的重要系统之一。以大连地铁1、2号线为例，专用无线系统采用的是摩托罗拉的核心设备，二次开发则是采用河北远东哈里斯的产品。截至目前，地铁1、2号线专用无线系统整体运行比较稳定，为大连地铁的安全运营提供保障[1]。

1 大连地铁专用无线系统介绍

大连地铁专用无线系统由前端和后台设备组成，前端设备包括指挥中心的行车调度台、车站车控室的固定台、维修人员的手持台、司机使用的车载台以及其他相关附件(天馈设备、漏缆等)；后台设备由控制中心的MSO设备、车站的基站设备以及相关服务器组成。

1.1 前端设备

行车调度台的功能就是指挥中心的行调人员与司机进行实时通话，所谓行车调度台就是一台电脑，安装了相关的行调软件，可以在行调软件上选择不同的列车，点击列车与司机进行实时沟通。车站车控室的固定台主要是确保车站调度人员与司机进行实时沟通。如果指挥中心下放站控，那么车站调度人员就能与司机进行站管区呼叫，从而确保车站调度人员可以与司机进行站管区的联系。司机使用的车载台是一台移动的固定台，功能是与行调人员进行实时沟通，是司机的主要沟通工具。维修人员的手持台则是类似于移动手机，日常维修人员可以在地铁内任何位置通过手持台进行沟通和联系，从而确保设备维修的及时性[2]。

1.2 后台设备

控制中心的MSO是专用无线系统的“大脑”，是主要的中心处理器，主要对交互信息进行处理，通过收发数据来完成数据的传输。车站的基站是每个车站的“小脑”，可以接收“大脑”MSO的数据发送，从而将这些数据在地铁内扩散出去，确保每一台前端设备接收到数据并将数据反馈给用户。另外，隧道内的专用无线信号采用的是漏缆的方式进行铺设，保障隧道内的无线信号；车站站厅、站台的无线信号则是采用天馈设备进行信号覆盖，利用定向天线对站厅、站台、设备区进行无死角的无线信号覆盖，确保无线设备的可用性。对于一些特殊的隧道，即3 km以上的隧道或者转角比较大的隧道，需要采用远端直放站的形式进行信号覆盖，这样确保整个地铁区域没有任何无线信号死角，真正保障地铁专用无线系统的稳定使用[3]。

2 大连地铁专用无线系统设计

大连地铁专用无线系统采用环形网络，控制中心采用MSO核心设备。通过传输系统将MSO核心设备的数据进行每一个车站的传输，每个车站的基站再通过传输系统将控制中心下发的数据进行接收和处理，再通过馈线传送到区间的漏缆以及站厅、站台的定向天线，从而实现车站、隧道所有地铁区域的无线信号覆盖[4]，具体如图1所示。

图1 大连地铁1、2号线专用无线通信系统

3 抗干扰分析及措施

3.1 同频干扰

同频干扰就是各基站的频点存在相同，从而导致相同频率下的干扰，大连地铁专用无线的频点采用的是ABC复用的方式。如果地铁线路只是一条线路，专用无线的频点采用AB复用即可，但是类似大连地铁1、2号线这样存在着西安路换乘站，AB复用就会产生同频干扰，因此采用ABC复用，在西安路换乘站的前后左右车站均采用不一样的频点，从而避免出现同频干扰的情况[5]。

3.2 互调干扰

互调干扰的情况非常多，例如非线性的相互调制导致不需要副产品的组合频率，这种情况就会造成发射机的互调干扰。对此，一般要保证基站的发射机互调衰减不能低于70 dB，绝对电平不大于-36 dBm。对于基站内部的双工器、耦合器、分路器，互调衰减都不能低于110 dB。

因相邻信道发射的信号功率落入相邻信道的接收机所产生的干扰就是邻道干扰。一般采用两个载频之间必须大于10个信道间隔来消除邻道干扰，即10×25 KHz=250 KHz。对于基站和移动台接受邻道抗扰性的要求，就是载波电平与邻道干扰电平比要优于-45 dB。

阻塞干扰也是互调干扰的一部分，即接收频率的有一强干扰信号，这就是阻塞干扰。这种情况下，基本上要保持基站、移动台的发射机和接收机的隔离度不能低于69 dB，可以避免阻塞干扰的发生[6]。

3.3 外电磁干扰

外电磁干扰就是TETRA集群专网与其他接近800 M频段无线系统所产生的干扰。安装施工要求，车站内布置天线不能与公网天线支架产生干扰，一般公网天线需要与专用无线天线间距大于4.5 m[7]。

4 专用无线系统冗余设计

大连地铁专用无线系统采用的是冗余设计，控制中心的MSO内部采用双服务器的冗余设计，二次开发也是采用CAD服务器A和CAD服务器B进行双冗余备份。此外，车站的基站采用双电源及两个POWER、两个主机TSC和两个发射机BR，任意一个设备出现故障，也不会影响整个基站的使用。因此，这种冗余设计和备份确保了地铁专用无线系统的稳定运行[8]。

5 专用无线系统的未来发展趋势

通过调查了解，我国上百条地铁几乎70%采用美国摩托罗拉的数字集群TETRA制式，众所周知，当下美国与我国的贸易往来存在问题，很多核心设备及技术严重受限。因此，针对国产专用无线系统也是在快速研发中，河北远东哈里斯经过多年的技术开发，推出了自主研发的Acro TETRA，其工作方式与摩托罗拉的数字集群TETRA基本相同，目前已经在国内多条地铁线路试用。Acro TETRA的具体应用优势如下。

(1)无需二次开发，所有设备真正采用统一核心、统一前端设备，每个基站都内嵌了交换软件，可以提供短数据、分组数据、电话数据等数据交互[9]。

(2)IP组网方式，通过IP链路可以构成“多基站”系统，为用户扩大无线信号范围。

(3)系统高度开放接口，基本上可以满足当下所有接口需求，更好地满足外来系统的介入功能。

(4)系统高度国产化，不再受限于数字集群TETRA技术，真正实现核心设备的国产化，从而全面提升国产设备覆盖率。

目前，Acro TETRA基站的频率范围基本上覆盖了地铁专用无线系统和地铁警用无线系统使用频率，如表1所示。因此，未来全面接管摩托罗拉设备已经变得势在必行[10]。

表1 基站频率范围

6 结语

近几年，大连地铁发展得非常好，几乎每三年就有新开的线路，大连地铁为大连市民的出行提供了很大方便。对于大连地铁的安全运行，通信专业的专用无线系统功不可没，不但提供了畅通无阻的通话频道，还对地铁区域的每个角落进行无线信号的覆盖。通过对大连地铁的信号测试，不论是地铁控制中心、车辆段，还是地铁的车站、隧道，专用无线信号都非常好，基本保持在-65 dB以下，通话顺畅。总而言之，在专用无线系统的有效保障下，大连地铁的安全运行将会越来越好，从而为大连市民的出现提供更好的乘车体验，也为大连地铁的快速发展提供最大的助力。