摘要：基于集群技術(shù)的綜合無線通信系統(tǒng)，具有組網(wǎng)能力強、功能強大、頻率資源利用率高、覆蓋范圍大等常規(guī)鐵路無線對講通信設(shè)備不具備的優(yōu)點。文章結(jié)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(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：無線通信系統(tǒng) 數(shù)據(jù)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(guān)所屬各部門外，還有電務(wù)段、供電段、車輛段、機務(wù)段、綜合段、車務(wù)段等基層生產(chǎn)單位，神木北站區(qū)段站擔當調(diào)車、列檢等作業(yè)。

神木北站目前使用無線通信設(shè)備主要有無線列調(diào)系統(tǒng)和站場無線通信系統(tǒng)，無線列調(diào)系統(tǒng)主要用戶包括調(diào)度員、車站值班員、司機；站場無線通信系統(tǒng)主要用戶包括列檢、抄車號、平面調(diào)車、信號維修、機務(wù)庫檢、綜合、站內(nèi)施工、公務(wù)、供電、公安等十個部門。據(jù)統(tǒng)計，神木北區(qū)段站共有無線通信設(shè)備1000多臺，同時工作的設(shè)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(xiàn)有無線通信設(shè)備存在的主要問題有：目前使用的無線通信設(shè)備均為單工的常規(guī)同頻無線對講通信設(shè)備，系統(tǒng)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(tǒng)分屬不同部門，重復投資又不利于維護管理。

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

2對綜合無線通信系統(tǒng)的基本要求

神木北綜合無線通信系統(tǒng)，需要解決既有常規(guī)無線設(shè)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(tǒng)應是一種組網(wǎng)靈活、功能強大的專用調(diào)度通信系統(tǒng)。系統(tǒng)可進行全呼、組呼(大組呼、小組呼)、個別呼，優(yōu)先、限時、強插強拆以及動態(tài)重組、加密等。為了能對極為緊急的業(yè)務(wù)提供迅速的系統(tǒng)接人，綜合無線通信系統(tǒng)應能具有高級別優(yōu)先特性，可事先對通話的優(yōu)先程度進行分類，供用戶選取最適合的系統(tǒng)接通緩急級別。系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)一的動態(tài)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(wǎng)的費用，節(jié)省投資。為不同用戶提供各種通信業(yè)務(wù)，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(tǒng)還應能按實際的通話小組來組織，可以按用戶的工作性質(zhì)或相互關(guān)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(yè)務(wù)，也可由用戶請求對現(xiàn)有編組情況進行動態(tài)重組。

3神木北綜合無線通信系統(tǒng)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(shù)字集群、GSM-R三種方案。由于GSM-R在我國應用尚處于研發(fā)階段，基于GSM-R技術(shù)綜合無線技術(shù)距離實際應用尚有一定距離。模擬集群具備強大的調(diào)度功能、共用信道功能，模擬集群系統(tǒng)在我國一般選用信令公開、技術(shù)成熟的MPT—1327系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，具有優(yōu)先級和保密功能。數(shù)字集群技術(shù)與模擬集群系統(tǒng)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(wǎng)靈活、支持高速列車的無縫越區(qū)切換、保密性和可靠性極高、傳輸速度快、便于集成化等優(yōu)點。

對于一個車站規(guī)模的系統(tǒng)，模擬集群無線通信系統(tǒng)比數(shù)字集群系統(tǒng)低很多，結(jié)合神木北站生產(chǎn)指揮業(yè)務(wù)及需求特點，基于模擬集群系統(tǒng)的綜合無線通信系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計中采用基于模擬集群的綜合無線通信系統(tǒng)。

4 MPT—1327系統(tǒng)模擬集群系統(tǒng)主要功能

MPT-1327系統(tǒng)模擬集群系統(tǒng)包括業(yè)務(wù)功能、管理功能和維護功能。業(yè)務(wù)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(zhuǎn)移、用戶機脫網(wǎng)、自動重發(fā)、狀態(tài)信息傳輸、數(shù)據(jù)傳輸；管理功能包括網(wǎng)絡(luò)管理終端功能、話務(wù)量分析、用戶分級和調(diào)度權(quán)限、繁忙排隊／自動回叫、被叫用戶可用性檢查、系統(tǒng)排外、用戶確認、動態(tài)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(huán)、熱備份、故障弱化及強抗毀能力等功能。

系統(tǒng)具有與有線網(wǎng)PABX以及PSTN聯(lián)網(wǎng)能力，與有線網(wǎng)組成為一個整體，系統(tǒng)內(nèi)通信終端具有自動脫網(wǎng)功能。自動脫網(wǎng)時必須保證每個通信小組各個成員能夠同時脫網(wǎng)，由脫網(wǎng)轉(zhuǎn)為集群模式下時必須保證每個通信小組內(nèi)各個成員同時入網(wǎng)。系統(tǒng)具有控制中心、基站到信道3級故障弱化功能，可以保證節(jié)點控制設(shè)備、基站控制設(shè)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(tǒng)主控設(shè)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(tǒng)設(shè)計概述

5．1 系統(tǒng)組成

設(shè)計采用符合MFF-1327信令標準的模擬集群基站方式組網(wǎng)，系統(tǒng)設(shè)備主要包括基站、網(wǎng)絡(luò)管理終端、固定臺、便攜臺等用戶終端設(shè)備組成。根據(jù)神木北站生產(chǎn)需要，神木北綜合無線通信系統(tǒng)用戶分為機務(wù)段組、車務(wù)組、供電段組、工務(wù)組、電務(wù)段組、車輛段組、綜合段組、列檢組、車號組、調(diào)車組10個用戶組群。基站與神木北鐵路本地交換機聯(lián)網(wǎng)。

5．2 頻點的選擇

根據(jù)鐵道部頻點劃分和神木北現(xiàn)有應用情況，系統(tǒng)頻點采用鐵路專用400MHz頻點，設(shè)計頻點如表1所示：

5．3 場強覆蓋設(shè)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(shè)La=6dB，由于在區(qū)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(shè)：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(fā)射功率。

一般移動臺的發(fā)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(jié)果類似，只是要高3dB。因此，對于區(qū)間、基站的上下行覆蓋距離，在平坦的地區(qū)可以達到5km以上。

5．5．3設(shè)備安裝

基站設(shè)置在神木北電務(wù)段通信站三樓，基站采用交流不間斷電源供電，網(wǎng)絡(luò)管理終端設(shè)在三樓的監(jiān)控室內(nèi)，固定電臺直接設(shè)置在值班人員的工作臺上，天線采用室內(nèi)吸盤天線。

基站天線設(shè)置在電務(wù)段院內(nèi)新設(shè)50m自立鐵塔上，鐵塔頂部設(shè)避雷針并設(shè)防雷地線一組(<4Ω)，收發(fā)天線分設(shè)，分別架設(shè)在塔頂兩層平臺上，天線安裝在避雷針保護范圍內(nèi)(45°)間隔上下大于2m，水平大于5m。天饋線經(jīng)避雷器引入室內(nèi)，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(shè)備保護工作、工作地線分別接至既有地線。

6 結(jié)束語

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，鐵路無線通信向系統(tǒng)化、綜合化發(fā)展。基于專用調(diào)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(tǒng)設(shè)計中，采用了鐵路綜合無線通信系統(tǒng)，取得了良好的效果，同時積累了經(jīng)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