数字集群在交通无线通信系统的运用

摘要：城市轨道交通中，调度中心需要完成对城市轨道运行的调度工作，一般会采用TETRA数字集群系统作为无线通信系统使用。本文通过对TETRA数字集群系统实现的方式进行分析城市轨道交通中无线通信技术的实现技术，并分别从系统设计、系统功能、系统配置三个方面进行TETRA数字集群系统的应用分析。

关键词：无线通信；陆上集群无线电；轨道交通

陆上集群无线电（TerrestrialTrunkedRadio）数字集群系统是欧洲通信标准协会基于数字时分多址技术进行研发的新型开放式通信系统，投入使用的三十年来，已经逐渐从欧洲走向世界，被广泛应用于多种无线电通信场景中，具有广阔的发展前景。在我国的广州和南京，TETRA数字集群系统被率先应用于地铁通信中，取得了卓越的成效。

一、轨道交通中TETRA数字集群系统的设计标准

（一）ETRA需要具备的工作能力

无线通信技术在轨道交通中具有十分重要的作用和地位，无线通信既需要能够在列车运行中使调度员、值班员能够和列车司机、维修员取得实时的联系指导调度工作外，还需要能够在出现事故危害时作为防灾应急使用。因此在使用TETRA作为轨道交通无线通信进行设计时，TETRA首先应该具有较高的可靠性，同时，便于扩充，灵活组网，同时通信网独立也是必不可少的条件。为了保证TETRA设备的使用可靠，需要在兼顾性价比的同时选择技术成熟的设备[1]；为了使用过程中满足管理部门的语音、图像传输需求，系统设计还需要具备抗干扰能力。此外，传输通道的专业性，设备设计的国际化标准也都是TETRA系统在使用中必不可少的能力和设计要求。

（二）轨道交通中TETRA的系统方案

为了适应城市轨道交通的通信需求，TETRA系统在设计过程中需要通过交换机和基站的设置来完成系统信号的覆盖。首先，交换机的设置中需要选择独立的数字集群无线系统作为交换机使用，为了避免中心交换机的重复建设，造成浪费，因此无线通信系统中交换机需要应用中心级交换机，并对其他线路的接入做好预留，从而保证各线列车在运营中能够混跑和漫游。无线通信的基站建设一般有全基站小区制和多基站中区制两种建设方法，其中全基站小区制相较于后者在频率利用率、系统稳定性、越区切换等方面有较为突出的优势，在城市轨道交通的系统基站建设中被广泛应用。

二、轨道交通中TETRA数字集群系统所应具备的功能

（一）通讯功能

通讯功能是TETRA数字集群系统的根本功能，也是在城市轨道交通中所需要最先满足的功能。通讯功能可以分为呼叫功能和通话功能两个部分。其中呼叫功能需要具备组呼、选呼、群呼等多种呼叫模式，系统在面对多种呼叫模式时根据多级优先的方式进行优先呼叫选择，而当遇到繁忙排队等特殊情况时，系统要具备限时、转移等功能；通话功能主要是为了实现轨道交通中调度员和运营列车之间的调度通话，因此在通话中需要具备优先接听、降低干扰，提升通话质量的功能。

（二）数据功能

城市轨道交通中，TETRA数字集群系统需要具备短数据、分组数据、电路数据等数据功能呢。能够将系统数据在调度终端和移动终端之间实现交流，并保证短消息传达的效率。此外，在数据传输的过程中，TETRA数字集群系统还应该满足远端调度台接入后实现调度通话的实时录音功能，保障调度工作合理有序地展开。

（三）管理功能

TETRA数字集群系统在进行城市轨道交通的通信过程中，可以通过基站的配置，实现载频建设。以某市地铁交通线网的规划中载频建设方式为例，该城市的每个基站设置了两个载频设施，其中根据正线车站和车辆段进行了频率数量的划分，轮流复用2组频率，直通1组频率，从而对无线通信网络的频率进行了规划和管理，通过频率设置的合理化方式指导，使频率资源的使用效率大幅度提高。

三、轨道交通中TETRA数字集群的系统配置

（一）城市轨道交通中TETRA数字集群系统的构成

在城市轨道交通中，TETRA数字集群系统需要提供联络服务的主要方面为列车调度、故障维修、车辆段管理、突发事故。因此，在城市轨道的交通调度控制中心需要设置无线集群的交换设备，在各正线车站以及各车辆段，需要设置TETRA基站，为了使基站和交换设备实现连接，需要提供2M以上的传输通信信道，并利用以太网进行信息传递[2]。此外，在轨道交通中TETRA还需要具备系统用户的调度台、车载台、固定台和手持台等硬件设备。还需要利用子网管终端对无线通信设备中的录音设备、集群基站等的工作状态进行监测，并合理利用远程监控方式，保障各个位置的设备正常运行。一旦出现系统故障，子网管还应该具备故障详细信息的显示能力。

（二）TETRA数字集群系统的网络实现

在面对城市轨道交通的无线通信系统建设时，TETRA数字集群网络要首先组建网络基础设施和移动终端，使网络基础设施中交换控制、基站、调度台等内容能够直接通过标准通信接口接入到传输系统中，从而实现与移动终端的连接。而在传输系统中的网络智能则需要保证传输通道的运行可以有机协调，并在网络设施上形成以控制中心集群交换为主的中心拓扑逻辑结构。此外，为了保障轨道交通能够信息通畅，网络基础设施中心和移动终端需要相互作用，例如在系统没有独立调度服务设备时，可以通过ATS的信号时钟系统接入的方式，来完成调度终端设备的全线管理，并能够通过检测设备，对设备运行状态中出现的问题和严重故障进行预警，以便及时处理。

四、结论

综上所述，在TETRA数字集群网络发展到今天，其技术手段和相关设备都已经十分成熟，并且为国内广大城市的轨道交通通信建设所青睐。在通信系统中，TETRA数字集群除了具备优秀的通信能力和抗干扰能力，能够使调度工作更加准确外，还具有优秀的监测设施和预警系统，对系统故障的发现、处理更具时效性。

参考文献：

[1]倪炎军.TETRA数字集群系统在城市轨道交通无线通信系统的运用[J].数字技术与应用,2017,（01）:87+89.

[2]奚雯佳.基于TETRA的专用无线通信系统在城市轨道交通中的应用[D].南京邮电大学,2014.

作者:任珏 单位:武汉地铁运营有限公司