地鐵專用無線通信系統方案的研究設計

趙蓉 蔡果佑

【摘要】 地鐵通信系統中最重要的是無線通信系統，它不僅確保地鐵車輛實現快速運營，還保證了地鐵的安全性。研究地鐵中的無線通信系統的運用，以TETRA基站系統作為跳板，分析地鐵專用的無線通信系統方案，主要包括：設計分析、無線覆蓋設計、系統結構設計、容量規劃等。

【關鍵詞】 地鐵 無線通信 系統

國民經濟正在不斷發展，城市地鐵也處于逐步完善中，當前我國地鐵建設已經進入一個高峰期。地鐵中無線通信是列車與列車和運營機構間的一種聯系手段，它保障了用戶的安全和行車途中的安全性。本文研究了地鐵中的無線通信系統的運用，以TETRA基站系統作為跳板，研究地鐵專用的無線通信系統方案，目的在于設計出完善、系統的通信方案，以便推進地鐵產業更好地發展。

一、地鐵無線通信系統設計方案

1.1設計分析

本文所說的專用無線通信系統包括了有線和無線兩方面，并且由很多TETRA系統基站來組合而成。其中比較困難環節在于，無線磁場強弱的覆蓋設計和信號干擾等問題。無線通信的組成環節包括無線交換控制中心設備、網絡設備的維護管理、TETRA基站、光纖直放站、列車車載臺、漏泄同軸電纜以及其他設備和傳輸通道。專用的無線通信系統的核心部分包含了五個方面，分別為：中心交換控制器、訪問位置寄存器、具有設備的網管、服務器的調度、基站控制器等。本次的設計采用全新的IP構架中的TETRA系統來進行處理，系統內部的處理數據都交由IP管理，其中也包含了調度臺在內的全部中心交換設備。因為采取了先進且暢銷的IP核心系統，所以才能各個系統具有更好的運用功能和擴充能力。同時可利用新穎的IP核心系統來完善多條鐵路的分享功能，而且還能使用VPN服務的數據和語音通話功能。

1.2無線覆蓋設計

（1）無線覆蓋設計概述。Tetra曾研究了無線通信系統在地鐵站臺、停車場、站廳等等的周邊處所產生的信號覆蓋情況，為此做了以下幾個要求：一、通話的音量傳輸：信號噪音比率大于等于20分貝；誤碼比率小于等于4%；地點話量比率大于等于95%。二、無線電場強覆蓋：第一，車門關閉，正常情況下通話音量是30分貝，如遇陡坡或隧道內的其他情況，通話音量會逐漸上升；第二，手放在腰部以下通話時，無線基站會根據此行徑發出下行的信號，那樣的話需要用戶保持在規定的時間內不發出任何信號；第三，無線基站在發出上行的信號時，位于頭部手持臺的用戶要在規定的時間內保持信號輸入平穩；第四，不管列車是運行還是停止狀態，列車電臺都能在任何位置讓人們有滿意的效果；第五，在停車場、站臺和車站等覆蓋率高于95dB。

（2）無線覆蓋范圍。車站信號分布和隧道信號分布系統等組成了地鐵無線覆蓋的總系統，技術員需要在出口處等等的所有通道內安裝天線和功分器及藕合器，這樣站臺、停車場、站廳等的通道內都會被其覆蓋。無線通信覆蓋的范圍包括了六個地方，如下：第一，車輛和停車場所有的區域范圍；第二，控制中心；第三，車輛和停車場與線的交集處；第四，折返線、避讓線等的線路；第五，車站的站臺、站廳等的公共區域范圍；第六，建筑線內的聯絡線。

1.3容量規劃

（1）話務量估算。設計方案配置49個2基站，2個4基站，系統的用戶決定于基站和信息的配置。2基站有8個信道，其中可以分成1個控制信道和7個話務信道。4基站有16個信道，其中15個信道是可以使用的。根據目前的用戶話務量來看，假如每個用戶的通話量為0.012Er1，那么系統為排隊的時間大于0秒的機率就小于5%。不同載波基站支持的話務量，2基站為3.19Erl，3基站為6.01Erl，4基站為9.04Erl，6基站為15.43Erl，8基站為22.09Erl，通常設計中所用的是2基站和4基站。2TTRX，單基站話務量3.19 Erl，基站數量49，話務量156.31Erl， 4TTRX，單基站話務量9.04Erl，基站數2，話務量18.08Erl，依照基站配置和基站數量，排隊的時間大于0秒的機率就小于5%時，系統可以提供174.39的話務量給用戶。

（2）交換機接口容量。系統的規劃容量，1個節點的DXT3配置鏈接了TETRA基站共51個，106個載波數，13個調度臺，用戶總數為2000人。一個交換機最大的容量可以容納100個TETRA基站，350個載波，250個調度臺，用戶容量總數可以達到64，000個。

二、結論

研究地鐵中的無線通信系統，本文首先對隧道內的無線信號強度進行相關了解，之后分析了話務量和通話組，最后討論了車次號和列車間的接口。只有了解了這些基本流程的應用，才能設計出更好的無線通信系統方案。本文對無線通信進行了分析和設計，通過不同的方案來滿足系統的要求。綜上所述，研究結果表明，地鐵無線通信系統可以大幅度滿足地鐵范圍內的用戶通話和傳輸數據的大量需求。

參 考 文 獻

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