摘要：基于集群技術的綜合無線通信系統，具有組網能力強、功能強大、頻率資源利用率高、覆蓋范圍大等常規鐵路無線對講通信設備不具備的優點。文章結合神朔鐵路神木北站工程實例，扼要介紹了神朔鐵路神木北站綜合無線通信系統設計的內容。

關鍵詞：無線通信系統 數據傳輸 呼叫

1 概述

神木北站是神朔鐵路公司總部所在地，除了公司機關所屬各部門外，還有電務段、供電段、車輛段、機務段、綜合段、車務段等基層生產單位，神木北站區段站擔當調車、列檢等作業。

神木北站目前使用無線通信設備主要有無線列調系統和站場無線通信系統，無線列調系統主要用戶包括調度員、車站值班員、司機；站場無線通信系統主要用戶包括列檢、抄車號、平面調車、信號維修、機務庫檢、綜合、站內施工、公務、供電、公安等十個部門。據統計，神木北區段站共有無線通信設備1000多臺，同時工作的設備最多可達200臺，占用頻點約22個，分別分布在150MHz、350MHz和450MHz頻段。

現有無線通信設備存在的主要問題有：目前使用的無線通信設備均為單工的常規同頻無線對講通信設備，系統功能簡單單一，頻率資源利用效率低；場強信號覆蓋面窄，同頻干擾嚴重，給行車安全帶來巨大的安全隱患；另外各無線通信系統分屬不同部門，重復投資又不利于維護管理。

無線通信設備是運輸指揮的重要手段，能滿足生產管理人員之間在各種情況下實時、快捷聯系需求，隨著鐵路運量快速增加，越來越多的部門和業務需要通過無線通信來解決，但從以上存在問題來看，常規同頻無線對講通信設備已無法滿足運輸生產、管理需要，必須采用統一的、系統功能強大的、頻率資源利用率高的綜合無線通信系統。

2對綜合無線通信系統的基本要求

神木北綜合無線通信系統，需要解決既有常規無線設備存在的問題，應能滿足以下基本要求：

(1)首先，綜合無線通信系統應是一種組網靈活、功能強大的專用調度通信系統。系統可進行全呼、組呼(大組呼、小組呼)、個別呼，優先、限時、強插強拆以及動態重組、加密等。為了能對極為緊急的業務提供迅速的系統接人，綜合無線通信系統應能具有高級別優先特性，可事先對通話的優先程度進行分類，供用戶選取最適合的系統接通緩急級別。系統總是將第一個可用信道分配給緊急通話，以縮短反應時間；

(2)其次，系統應具備集中控制管理所有信道，將原先分配給不同用戶的頻率進行統一的動態分配，從而提高了信道利用率，使有限的頻率得到更充分地使用的功能。這樣既共享頻率資源，又互相分擔費用，有效地降低用戶建網的費用，節省投資。為不同用戶提供各種通信業務，成功地解決了通信的公共性和獨立性之間的供需矛盾；

(3)系統還應能按實際的通話小組來組織，可以按用戶的工作性質或相互關系將其劃分為不同的部門或小組，各部門或小組彼此獨立，互不干擾地完成各自通信業務，也可由用戶請求對現有編組情況進行動態重組。

3神木北綜合無線通信系統方案比選

目前，綜合無線通信方案可以采用基于模擬集群、數字集群、GSM-R三種方案。由于GSM-R在我國應用尚處于研發階段，基于GSM-R技術綜合無線技術距離實際應用尚有一定距離。模擬集群具備強大的調度功能、共用信道功能，模擬集群系統在我國一般選用信令公開、技術成熟的MPT—1327系統，該系統可靠性高、易擴容，能準確傳送話音、處理緊急呼叫、自動檢測，支持多種通信和數據業務，具有優先級和保密功能。數字集群技術與模擬集群系統相比具有抗干擾能力強、頻譜利用率高、話音極大改善、信令控制能力更強、組網靈活、支持高速列車的無縫越區切換、保密性和可靠性極高、傳輸速度快、便于集成化等優點。

對于一個車站規模的系統，模擬集群無線通信系統比數字集群系統低很多，結合神木北站生產指揮業務及需求特點，基于模擬集群系統的綜合無線通信系統是一個性價比比較好的方案，故神木北車站綜合無線通信系統設計中采用基于模擬集群的綜合無線通信系統。

4 MPT—1327系統模擬集群系統主要功能

MPT-1327系統模擬集群系統包括業務功能、管理功能和維護功能。業務功能包括單呼，組呼、全呼、多信令信道、信道分組、緊急呼叫、求救告警、有線呼叫、呼叫轉移、用戶機脫網、自動重發、狀態信息傳輸、數據傳輸；管理功能包括網絡管理終端功能、話務量分析、用戶分級和調度權限、繁忙排隊／自動回叫、被叫用戶可用性檢查、系統排外、用戶確認、動態重組、遙斃／復活、各種提示音等功能；維護功能包括信令信道循環、熱備份、故障弱化及強抗毀能力等功能。

系統具有與有線網PABX以及PSTN聯網能力，與有線網組成為一個整體，系統內通信終端具有自動脫網功能。自動脫網時必須保證每個通信小組各個成員能夠同時脫網，由脫網轉為集群模式下時必須保證每個通信小組內各個成員同時入網。系統具有控制中心、基站到信道3級故障弱化功能，可以保證節點控制設備、基站控制設備、甚至控制信道或部分話音信道故障時，仍能保證最基本的通話功能。系統主控設備應具有如自診斷、故障告警、錯誤修正等自身維護功能。

5 神木北綜合無線通信系統設計概述

5．1 系統組成

設計采用符合MFF-1327信令標準的模擬集群基站方式組網，系統設備主要包括基站、網絡管理終端、固定臺、便攜臺等用戶終端設備組成。根據神木北站生產需要，神木北綜合無線通信系統用戶分為機務段組、車務組、供電段組、工務組、電務段組、車輛段組、綜合段組、列檢組、車號組、調車組10個用戶組群。基站與神木北鐵路本地交換機聯網。

5．2 頻點的選擇

根據鐵道部頻點劃分和神木北現有應用情況，系統頻點采用鐵路專用400MHz頻點，設計頻點如表1所示：

5．3 場強覆蓋設計如圖1所示

5．2．1 下行場強覆蓋計算

Po+Ga-16-Lp=Prm+La

式中：

Prm——移動臺接收場強。

Po——直放站輸出到天線的功率 (dBm)。

Ls——空間的自由損耗(dB)。

Lp——附加損耗，等于連接電纜加電纜接頭的損耗。

La——保護電子儲備，線路老化，衰落等因素引起。

D——移動臺到基站的距離(km)。

在此，設La=6dB，由于在區間電波信號的各種衰落比較嚴重，按照90％的接通率，Lp=18dB

移動臺接收電平：

Prm=Po+Ga-Ls-Lp-Ld

設：po=35dBm；Ga=15dB；Lp=6dB；La=18dB

可以計算出下行的覆蓋場強見圖2

由此可知，使用定向天線時(Ga=15dB)，覆蓋1Okm沒有問題；使用全向天線時(Ga=IdB)，可以覆蓋5km。

5．2．2 上行場強覆蓋計算

與下行覆蓋計算一樣，基站的接收功率為：

Pr=Pmo+Ga-Ls-Lp-La

式中：Pr——基站的接收功率。

Pmo——移動臺的發射功率。

一般移動臺的發射功率為38dBm，由此可知，基站的接收功率和下行移動臺接收功率的計算結果類似，只是要高3dB。因此，對于區間、基站的上下行覆蓋距離，在平坦的地區可以達到5km以上。

5．5．3設備安裝

基站設置在神木北電務段通信站三樓，基站采用交流不間斷電源供電，網絡管理終端設在三樓的監控室內，固定電臺直接設置在值班人員的工作臺上，天線采用室內吸盤天線。

基站天線設置在電務段院內新設50m自立鐵塔上，鐵塔頂部設避雷針并設防雷地線一組(<4Ω)，收發天線分設，分別架設在塔頂兩層平臺上，天線安裝在避雷針保護范圍內(45°)間隔上下大于2m，水平大于5m。天饋線經避雷器引入室內，饋線不宜預留太長，天饋線安裝后駐波比不大于1．5。基站設備保護工作、工作地線分別接至既有地線。

6 結束語

隨著通信技術的發展，鐵路無線通信向系統化、綜合化發展。基于專用調度通信的集群無線在鐵路無線通信中的應用也日益廣泛。在神朔鐵路神木北車站無線通信系統設計中，采用了鐵路綜合無線通信系統，取得了良好的效果，同時積累了經驗。

圖1、2

參考文獻

1 郭梯云．鄔國揚．李建東．《移動通信》西安電子科技大學出版社，2000

2 鄭祖輝．張炎欽等．《集群移動通信工程》人民郵電出版社， 1996