論文關鍵詞:集群;TETRA;Dimetra IP

論文摘要:在軌道交通中無線集群通信系統是調度人員對列車運營管理的重要途徑。本文主要從系統功能、設備組成等方面介紹了廣州地鐵五號線無線通信系統。

1系統概述

廣州地鐵五號線無線通信系統采用了摩托羅拉生產的Dimetra IP基于TETRA標準的數字集群無線通信系統。該系統采用TDMA技術、ACELP話音編碼技術、π?4-DQPSK調制技術，除了滿足傳統的話音通信需求，還利用無線系統提供的無線數傳通道，可以在地面系統與車載系統之間互相傳遞數據信息。

2系統功能

摩托羅拉Dimetra IP 系統具有強大的功能， 主要為調度員、無線用戶、網絡管理者提供服務。

2.1系統基本功能

Dimetra IP 系統能夠實現組呼、私密呼叫(即單呼)、緊急呼叫、通播組呼叫、遇忙排隊和回叫、優先權排隊、動態重組、動態基站分配、跨區組呼、限時通話、系統主要提示音及信號顯示等功能。

2.2系統管理功能

Dimetra IP 系統具有強大的網絡管理功能，其目的是對系統進行配置、操作和維護，以便能實現系統的高可用性和對系統的有效操作。網絡管理功能包括故障、配置、統計、性能和安全管理。

2.3 數據傳輸功能

Dimetra IP 系統支持狀態信息業務、緊急告警、短數據業務、分組數據等數據業務。

2.4 虛擬專網功能

Dimetra IP 系統支持虛擬專網VPN(virtual private networks)技術，包括提供多個相對獨立(為使用單位所虛擬專有)的調度臺、用戶管理終端和多個獨立的用戶IP 網絡接入。虛擬專網VPN 的概念與內容集中在:VPN 用戶管理與計費終端、針對 VPN 用戶的移動管理、VPN 用戶的調度指揮中心、VPN 用戶的分組數傳應用。

2.5 錄音功能

系統的所有調度臺GPIOM 設備可以輸出調度員的通話音頻信號，提供錄音接口，二次開發的錄音設備可對調度員的通話進行錄音。

2.6 調度臺基本功能

Dimetra IP 系統調度臺支持對正線列車進行組呼、接收 RTT 請求、發起及接收緊急呼叫、對通話組發起緊急呼叫、發起及接收私密呼叫、向車載臺或其他用戶臺發送短文本信息、刷新列車信息、接收短文本信息、接收狀態信息、與其他調度臺通話等功能。

2.7 用戶臺主要功能:

用戶臺具有通話組掃描、優先監視、直通模式操作、緊急通話、縮位撥號等功能。

3設備組成

3.1 構網方式

廣州地鐵五號線無線集群通信系統采用單交換控制設備、多基站的方式形成一個有線與無線相結合的TETRA網絡。主要設備是由中心交換控制設備、基站、調度臺、車載臺、便攜臺、調度臺、光纖直放站、漏泄同軸電纜及天線等組成。

3.2 設備組成

中央交換設備。中央交換設備主要包括:交換控制設備、數據傳輸控制臺、集中告警、CAD服務器、TETRA網管終端、錄音設備、打印機、調度臺等。

數據傳輸控制臺通過系統的分組數據網關接收數據機車臺發送來的車輛態信息和向數據機車臺發送旅客列車顯示信息。數據傳輸控制臺是通過一個RS422 接口連接主控系統。

集中告警終端統一接收來自TETRA 系統、基站電源、光纖直放站的告警信息，并傳遞給上層告警系統。同時，它可以直接和光纖直放站進行簡單的管理和配置。基站電源告警，與光纖直放站管理和配置采用RS232 協義，直放站的告警信息和基站電源的告警信息通過RS232/IP 轉換器及傳輸子系統所提供的10M 以太網接口上傳到OCC 集中告警終端。

CAD服務器是經二次開發的設備，與其相連的線纜有網線、ATS 信號、時鐘信號、電源線等。

Dimetra IP 系統網管終端可為網管用戶提供不同網管應用的圖形用戶界面(GUI)，網管終端可以位于主站或遠端站。Dimetra 系統的網管終端通過以太網接口連接到中心無線設備機柜內的以太網交換機上。

錄音設備用于對調度臺相關的通話組通話進行錄音。與錄音設備相連的線纜有音頻線和電源線。

3.3 基站

EBTS 基站作為無線網關，提供TETRA 空中接口協議與節點控制器(ZC)和數據網關(包括短數據路由器和分組數據網關)接口協議的轉換。EBTS 將來自移動臺的話音、數據、呼叫處理、信令和網絡管理信息集成到一個E1 基站鏈路。 EBTS 工作在直流-48V，通過電源轉換設備可連接220V 交流電源。EBTS 基站設備包括電源子系統和E1 電路終端設備。

EBTS 由下列各模塊組成:TETRA 基站控制器 (TSC)、收發信機(BR)、環境告警系統 (EAS)、射頻分配系統 (RFDS)。

基站控制器 (TSC)提供到TETRA 網絡的E1 遠端鏈路，并通過以太網控制收發信機。TSC 同時包括基站參考ISA (SRI) 時間和頻率基準模塊，此模塊包含高穩定度晶振提供頻率參考及時鐘參考。TSC 基本工作系統軟件包括依據TETRA 標準實施的動態射頻功率控制和單站集群(Local Site Trunking， LST)功能，另外，TSC 基本工作系統軟件還可以支持短數據傳送服務(SDTS)和分組數據服務(PDS)。

收發信機 (BR)，一個EBTS 機柜可安裝高達4 個收發信機，每個收發信機具備高達3 個分集接收機和25KHz信道間隔的發信機，每收發信機4 個時隙， 第1 個收發信機載頻的第1 個時隙為控制信道，每個EBTS 提供高達31 個話音信道 (8 個收發信機)。冗余備份是EBTS 的特性，一旦其中1 個收發信機出現故障，TSC 將關閉故障收發信機并將控制和話音通信容量轉移到其它收發信機，盡管系統容量受到影響，但系統照舊運行。在系統繁忙期間，此轉換過程對無線用戶是透明的。

環境告警系統 (EAS)每個Dimetra EBTS 采用一個環境告警系統(EAS)去提供在EBTS 基站的故障報告和遠程控制，EAS 提供48 個(已包含內部告警)本地輸入用于監測EBTS 功能和基站環境條件。射頻分配系統(RFDS)可接收EBTS 里的發信機的輸入信號，并可將這些信號進行合路，以便發信機能向天線饋送信號。RFDS 采用腔體合路，以便實現更低的插入損失、最大射頻功率和更大的信道容量。空腔合路器的最小頻率隔離度為150KHz。接收機多路耦合器(RMC)在邏輯上被視為RFDS 的一部分， RMC 可提供來自單一天線的多個接收信號端口，每個分集天線都與接收機多路耦合器連接，這樣三分集系統將使用三個接收機多路耦合器，每個RMC 將相應地與每個BR 里的接收機連接，接收機放大器和功分器可支持接收分集，以實現多載頻工作。

3.4 接入設備

五號線信號覆蓋使用到的設備主要有光纖直放站、漏纜、天線。光纖直放站是用于基站場強的延伸，起到場強中繼的作用，其安裝在車輛段遠用庫及區莊OCC。泄漏電纜提供射頻覆蓋，地上和地下部分的軌道都使用泄漏電纜。根據所覆蓋軌道長度的不同，泄漏電纜的尺寸為1 1/4英寸、1 5/8 英寸和7/8 英寸。泄漏電纜是同軸電纜，其中，銅箔是外導線。外導線上的銑槽使能量通過電纜輻射和耦合，充當了分布天線和傳輸線路的雙重角色。

天線是一種無源設備，無線信號從天線輻射至自由空間。車輛段和車站利用天線實現射頻覆蓋。室內天線將安裝在車站適當位置，使射頻可覆蓋中央大廳、站臺區域。室外天線將安裝在停車場，用于覆蓋停車場區域。

3.5 移動臺

五號線使用的移動臺主要有:車站固定電臺、便攜移動臺、話音車載臺、車載數據電臺。

車站固定臺為采用固定安裝方式的MTM800 移動臺，固定臺設備采用交流220V 供電，同時包括桌面式麥克、電源、喇叭等配件。

話音車載臺與CAD 子系統共同完成調度通信的特殊功能。它方便列車司機的使用，如調度員對列車的廣播功能，呼叫請求等。車載臺以摩托羅拉MTM800 車載電臺為平臺，加裝控制面板、電源變換電路及附屬設備。

數據車載臺主機結構與話音車載臺基本相同，它配置獨立的MTM800 電臺主機、電源和天線，但不配置揚聲器、MIC 等音頻附件。

MTP850 是一款小型輕便并具有結實耐用特性的便攜式移動臺。為用戶提供了按鍵、高分辨率顯示屏和聲音接口(麥克風和揚聲器)，可以方便地訪問無線通信服務。MTP850 是專門為專用無線通信網而設計的，能夠滿足在惡劣環境下的使用，包括潮濕臟亂和暴露在灰塵和高溫之下，仍能保持不間斷的工作。

總結

廣州地鐵五號線使用的摩托羅拉生產Dimetra IP基于TETRA標準的數字集群無線通信系統功能強大，應用靈活，滿足了地鐵內部無線通信的需求。