摘要:提出一種基于分布式無線通信系統(tǒng)構(gòu)架和高級信元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的寬帶地鐵綜合業(yè)務(wù)通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有設(shè)計可靠性高、系統(tǒng)伸縮性強、施工方便、便于提供新業(yè)務(wù)等特點，能夠在滿足地鐵行車調(diào)度通信的同時，支持廣播電視、移動通信、無線多媒體等綜合業(yè)務(wù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞:無線電通信;地鐵通信;高級信元 1 地鐵通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的地鐵通信系統(tǒng)一般由無線集群通信子系統(tǒng)、光纖傳輸子系統(tǒng)、中繼器加泄漏電纜傳輸子系統(tǒng)、程控電話子系統(tǒng)、路站監(jiān)控子系統(tǒng)等構(gòu)成，用于地鐵列車的指揮和運營管理。調(diào)度員發(fā)出的信息經(jīng)控制中心及無線移動交換機傳至集群基站，基站發(fā)出的信息通過光纜傳送至各車站中繼器，由中繼器將信號放大后饋送至全線泄漏電纜輻射出去，使列車司機、車站值班員、手持臺持有者均能很好地收到來自調(diào)度員的信息。列車司機、車站值班員、手持臺持有者發(fā)出的信息由泄漏電纜接收后傳送至中繼器，中繼器將信號放大后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、光合路器與光纜相連，通過光纜將信息傳送至基站，再由基站經(jīng)控制中心及無線移動交換機傳至調(diào)度員。這種配置下系統(tǒng)能夠滿足工作人員之間的兩兩相互通信要求，但沒有考慮到對公眾無線和蜂窩移動通信系統(tǒng)的支持，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代地鐵運營環(huán)境的要求。 為此，移動通信運營公司和地鐵運營公司采取一系列的措施，向乘客提供移動通信服務(wù)。但由于缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，各自為政，形成了地鐵內(nèi)有多個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備和傳輸天線或電纜的局面，這不僅增加了施工難度，而且重復建設(shè)的費用巨大。對于新建地鐵系統(tǒng)而言，如何以較低的成本代價建設(shè)高質(zhì)量的地鐵通信系統(tǒng)，成為系統(tǒng)規(guī)劃時需要解決的重要問題。 我們提出一種綜合了最新技術(shù)的分布式無線通信技術(shù)和高級信元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合地鐵通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完全可以實現(xiàn)在地鐵內(nèi)享受業(yè)務(wù)多樣、話音清晰、圖像流暢、綠色無害的通信服務(wù)。 2 分布式無線通信系統(tǒng)DWCS和高級信元傳輸ACT 理論研究表明多天線系統(tǒng)的容量遠大于單天線系統(tǒng)，而本文提出的分布式天線系統(tǒng)是多天線理論在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層面的一種有效應(yīng)用。分布式無線通信系統(tǒng)[1]DWCS(distributedwirelesscommunicationsystem)將蜂窩系統(tǒng)中的基站簡化為收發(fā)天線和信號轉(zhuǎn)換裝置，天線之間用光纖連接，天線的設(shè)置與用戶密度相對應(yīng):在用戶密度低的地區(qū)，可以減少天線數(shù)目，類似于現(xiàn)有蜂窩系統(tǒng)，在用戶密度較高的地區(qū)，則采用較大的天線密度，降低各天線的發(fā)射功率，形成分布式接入系統(tǒng)。分布式天線系統(tǒng)中各天線的收發(fā)信號處理是在處理單元(分布式或半分布式)而不是在天線處進行的。 DWCS的最大特點是采用分布式結(jié)構(gòu)和處理方法實現(xiàn)無線通信系統(tǒng)。在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上，傳統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)采用蜂窩結(jié)構(gòu)，一個地區(qū)被劃分成多個小區(qū)，每個小區(qū)設(shè)立一個中心基站和天線，負責覆蓋整個小區(qū)，而在DWCS系統(tǒng)中，多根天線分布在一個地區(qū)的不同位置，負責向所有用戶收集和發(fā)送無線信號，所有信號由分布式處理單元統(tǒng)一處理，因此完全打破了傳統(tǒng)的蜂窩結(jié)構(gòu)，可以解決在高傳輸速率、高業(yè)務(wù)質(zhì)量和高通信容量情況下，蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)容易崩潰的危險。 分布式概念的另一層含義是處理單元的分布性，即由多個網(wǎng)絡(luò)處理器分別負責天線信號的處理。這樣易于引入并行計算，解決高速通信中集中處理計算復雜度高的問題，同時增加系統(tǒng)的可靠性。高級信元傳輸ACT(advancedcelltransfer)協(xié)議是一組面向連接的傳輸層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。與ATM相比，它具有兩個突出特點:一是多級信元長度，二是增強服務(wù)質(zhì)量保證，能夠克服現(xiàn)有ATM網(wǎng)絡(luò)的缺點，解決了目前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展存在的問題，具有廣闊的應(yīng)用前景。 高級信元傳輸網(wǎng)絡(luò)借鑒了IP和ATM網(wǎng)絡(luò)中的合理經(jīng)驗，能夠在現(xiàn)有的硬件條件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)下，使網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)效率、服務(wù)質(zhì)量和安全性等多方面得到保證，并能夠與現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)兼容。 3 基于DWCS和ACT的現(xiàn)代地鐵綜合通信系統(tǒng) 現(xiàn)代地鐵通信系統(tǒng)應(yīng)該是一個集列車指揮運行、地鐵運營管理、地鐵環(huán)境公眾服務(wù)和各種信息傳遞于一體的“綜合傳輸網(wǎng)”，囊括GSM網(wǎng)、CDMA網(wǎng)、GPRS和WAP上網(wǎng)、調(diào)頻廣播、無線尋呼、無線局域網(wǎng)甚至數(shù)字電視、移動多媒體，是一個高可靠、易擴充、組網(wǎng)靈活、并能傳遞語音、數(shù)據(jù)和視頻等各種信息的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)。

地鐵綜合通信系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)傳輸與業(yè)務(wù)應(yīng)用相分離，以實現(xiàn)對多種不同業(yè)務(wù)的支持。其應(yīng)用模型如圖1。基礎(chǔ)通信設(shè)施包括時鐘、電源、無線、有線等公用設(shè)施。利用這些公用的基礎(chǔ)通信設(shè)施，可以構(gòu)建高級信元傳輸和交換網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)尋址和傳輸服務(wù)質(zhì)量保證。其上的公務(wù)電話、公眾電話、客服系統(tǒng)、票務(wù)系統(tǒng)、監(jiān)控報警子系統(tǒng)等虛擬專用通信子系統(tǒng)，則使用高級信元網(wǎng)絡(luò)提供的傳輸能力提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)服務(wù)。 首先考慮無線系統(tǒng)。目前技術(shù)均采用無線基站接入，差別僅在于無線信號輻射方法。一種是使用直放站驅(qū)動多根天線，延伸基站天線信號覆蓋范圍。這種方案設(shè)計簡單、初期安裝費用較為低廉;但系統(tǒng)通用性較差，升級維護困難，天線數(shù)目多且安裝復雜，容易形成信號盲區(qū)。另一種是使用泄漏同軸電纜，作為信號輻射和檢測的天線，通過調(diào)整輻射衰減，可以適應(yīng)不同的現(xiàn)場環(huán)境。泄漏電纜天線的工作帶寬可以涵蓋GSM、CDMA以及未來的3G通信的頻段，甚至包括FM、DAB等廣播頻段和視頻信號;泄漏電纜可以懸掛在隧道兩側(cè)，施工簡便，但成本較高。

5 結(jié)束語 分布式無線系統(tǒng)和高級信元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，使得現(xiàn)代地鐵綜合通信系統(tǒng)可以將地鐵通信系統(tǒng)劃分成基礎(chǔ)通信設(shè)施和專用通信服務(wù)系統(tǒng)兩部分來設(shè)計，基礎(chǔ)通信設(shè)施為通信服務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，通信服務(wù)系統(tǒng)使用統(tǒng)一的通信接口接入基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需要提供各種專門的通信服務(wù)。這種設(shè)計可靠性高、系統(tǒng)伸縮性強、便于提供新業(yè)務(wù)，可以提供最大限度的系統(tǒng)擴展能力。