無線系統概述

• • 1.1 城市軌道交通無線系統的特點
  • 1.2 我國城市軌道交通專用無線通信技術發展簡述
  • 1.3 數字集群移動通信的主要優點
  • 1.4 地鐵專用無線通信制式

1.1 城市軌道交通無線系統的特點

　　城市軌道交通無線通信系統有以下特點：
　　1）限定地域的無線通信
　　限定地域，指城市軌道交通系統員工和乘客可能到達的區域，包括隧道（含列車）、站臺、站廳、出入口、通道、配套商業區、辦公區、調度指揮中心、車輛段、停車場、聯絡線等。城市軌道交通的無線通信是限定在這些地域的無線通信。
　　2）以地下為主的無線通信
　　城市軌道交通的限定區域，大部分在地下或室內，所以導致城市軌道交通無線通信是以地下為主的無線通信。
　　3）高速移動中的無線通信
　　列車運行的最大時速一般為80km/h，高速列車可達120km/h。所以，運行列車上的用戶所進行的通信，以高速移動中的無線通信為主。
　　4）多網多系統并存的無線通信
　　在城市軌道交通中，同時存在專用無線通信網、公安無線通信網、民用無線通信網。在每個無線通信網中，又有多個無線系統的存在。所以，城市軌道交通無線通信是多網多系統并存的無線通信。
　　5）快速發展、不斷更新的無線系統
　　城市軌道交通系統是一個城市人流量最大的地點之一，也是一個城市對外的重要窗口，現代通信技術發展的最新成果都會在這里首先得到展示。進而使之成為一種快速發展、不斷更新的無線系統。

1.2 我國城市軌道交通專用無線通信技術發展簡述

　　新中國成立前，我國沒有現代化的城市軌道交通系統。直到20世紀60年代末期，出于戰備考慮，才在北京修建了第一條地下鐵道。
　　北京地鐵建設初期，限于當時的經濟技術條件，沒有設置調度無線通信。如果出現事故，司機和沿線的工作人員則利用所攜帶的電話機，通過沿線的電話插孔與車站或地面人員取得聯系（類比現在區間的消防電話）。一次，運行中的北京地鐵發生了火災，隧道里煙霧彌漫，司機和工作人員找不到道邊電話插孔，致使無法與地面聯系，延誤了救災，造成了人員傷亡。經過這次教訓，北京地鐵決定設置無線通信系統。
　　我國城市軌道交通無線通信系統的發展，經歷了專用頻道、模擬集群和數字集群三個階段。
　　1）專用頻道階段
　　北京地鐵曾經進行了多種頻段的試驗，例如400kHz感應通信、微波通信、激光通信和150MHz甚高頻通信等。直到20世紀80年代，才在我國地鐵中采用了150MHz甚高頻或450MHz特高頻無線通信，并用泄漏電纜在隧道內進行無線覆蓋。這種通信方式，又叫做無線列調通信，并一直延續到20世紀末。列如上海1號線采用的便是450MHz專用頻道特高頻無線列調通信。
　　2）模擬集群調度
　　后來，城市軌道交通無線通信逐漸采用集群方案。集群方案是在專用頻道方案基礎上發展起來的一種系統資源共享、頻率資源共享、多用途、高效率、技術先進的無線調度通信系統。
　　從20世紀80年代，國際上成功開發了模擬集群無線通信開始，我國先后也在北京、上海、廣州等城市將其引進并投入使用。例如，廣州地鐵1號線（1997年6月28日通車）就率先采用了Motorola的800MHz模擬集群通信系統。
　　3）數字集群階段
　　和模擬集群相比，數字集群的主要特征是調制方式由模擬發展為數字，多址方式由頻分多址（FDMA）發展為時分多址（TDMA），通信業務由話音發展為話音和數據，組網方式更加靈活，具有更強的抗干擾能力（數字調制的特點），更高的頻譜利用率、更好的通信質量、更大的系統容量，以及提供更多的通信業務和更靈活的網絡管理功能。因此數字集群移動通信正在取代模擬集群通信系統。廣州地鐵率先使用Motorola的800MHz數字集群通信系統，深圳地鐵率先使用Nokia的800MHz數字集群通信系統（后為歐宇（EADS）收購）。

1.3 數字集群移動通信的主要優點

　　當前的集群系統也有模擬通信和數字通信兩大類。模擬集群通信系統采用模擬技術，但信令是數字式的。數字集群通信系統全面采用數字技術，包括信令、多址方式、話音編碼、調制等在內的各個方面都實現了數字化。
　　相對模擬集群通信系統，數字集群移動通信系統有以下優點：
　　1）頻譜利用率高
　　模擬集群在25kHz頻道中，只能傳1路話音。數字集群采用時分多址技術，一幀有4個時隙，因此能在25kHz頻道中同時傳4路話音，比模擬集群提高3倍，使頻譜利用率明顯提高。
　　2）實現高效的雙工通信
　　數字集群采用時分雙工技術，移動臺和車載臺可以是單工臺，也可以是雙工臺。而且采用單工和雙工的通訊距離一樣。模擬集群的雙工移動臺，由于采用雙工器，通訊距離比單工縮短，實用性較差。
　　3）易于公話相連
　　數字集群可以用群路口連接到公共電話網上，使用戶方便地完成一次撥號呼叫用戶功能。模擬集群則難以做到。
　　4）話音質地均勻
　　在模擬集群系統中，隨著移動臺遠離中心臺，話音質量會不斷下降，而數字集群采用數字語音編碼和糾錯技術，使話音質量在一定距離范圍內基本保持不變。
　　5）加密容易
　　數字集群采用的數字語音編碼技術，使對系統和移動臺的加密變得容易。特別是移動臺，無論硬件加密還是軟件加密，實現的技術難度都低，加密后不增加體積與功耗。

1.4 地鐵專用無線通信制式

　　《地鐵設計規范》（GB 50157-2013）規定如下：
　　（1）地鐵應設置無線通信系統，為控制中心調度員、車輛段調度員、車站值班員等固定用戶與列車司機、防災、維修、公安等移動用戶之間提供通信手段。無線通信系統必須滿足行車安全、應急搶險的需要。
　　（2）地鐵無線通信系統采用的制式，應符合國家有關技術標準，所采用的工作頻段及頻點應由當地無線電管理部門批準。地鐵無線通信系統根據業務需求，可采用專用頻道方式，也采用數字集群移動通信方式。
　　（3）地鐵無線通信系統，應采用有線、無線相結合的傳輸方式。中心無線電設備通過光數字傳輸系統或光纖，與車站、車輛段、停車場的無線基站連接，各基站通過天線空間波或經漏纜的輻射構成與移動臺的通信。
　　（4）地鐵無線通信系統，可根據運營需要設置行車調度、防災調度、綜合維修、公安、車輛段調度等系統。
　　（5）地鐵無線通信系統，應具有選呼、組呼、全呼、呼叫優先級權限等調度通信功能，并應具有存儲功能、監測功能等。
　　截止目前，我國的專用數字集群標準主要有6種，包括：工信部推薦的TETRA、iDEN、GoTa和GT800標準，鐵道部的GSM-R標準，公安部的PDT標準。其中，GoTa和GT800實際是基于公眾移動通信的PoC技術，滿足不了專網大客戶對調度指揮通信的苛刻要求，而PDT適用于警用通信（當前城市軌道交通中的公安無線通信系統，也主要使用PDT）。
　　因此，對地鐵調度無線通信系統來說，可以考慮的方案只有三種：北美使用的共用專網系統iDEN；在GSM基礎上、為鐵路調度需要生產的GSM-R無線通信系統；利用歐洲TETRA標準制造的通信系統。
　　上述三個系統中，GSM-R是西門子公司在GSM基礎上，針對大鐵市場推出的一種專用系統，并沒有那么適合地鐵。iDEN（integrated Digital Enhanced Network,集成數字增強型網絡）是摩托羅拉公司的專有技術，在推崇開放標準的大環境下，很難被用戶廣泛采納。而TETRA是由多家公司開發生產的聯合產品，主要由歐洲電信標準協會（ETSI）制定統一標準，空中接口標準公開。但內部標準并未統一，具體的廠家都有自己的知識產權。因為是開發標準，在1995年確定后，TETRA得到迅速推廣，且它的調度功能比較完善，特別適用于地鐵。
　　1990年，歐洲電信標準協會（ETSI）開始制定數字無線集群通信標準，當時稱之為移動數字集群無線電系統MDTRS（Mobile Digital Trunked Radio System)。20世紀90年代初，改稱為全歐集群無線電系統TETRA（Trans European Trunked Radio System）。后來，為了占領全球市場，又改名為陸上集群無線電通信（Terrestrial Trunked Radio）。
　　TETRA是一個空中信令開放系統，得到專用移動通信和公用接入移動通信網絡的支持。該標準于1995年正式確定，1997年起全面推廣。
　　TETRA具有的優點：
　　1、建立呼叫時間短
　　TETRA建立呼叫的時間實際小于0.3s，遠遠小于GSM呼叫建立的10s時間，在緊急情況下，這種快速反應能力能起到十分關鍵的作用。
　　2、功能多樣
　　TETRA具有多種指揮調度功能，如動態重組、多種優先級配置方案，可以單呼、組呼和廣播，并可多個單位組成共同的通話組以實施聯合指揮，便于應付突發事件。
　　3、抗干擾能力強
　　TETRA還具備多種加密方式、安全抗毀性高、可脫網直通的特性，在嘈雜的環境下話音質量優于GSM移動終端，在高速環境中仍能保持清醒通話，并且組網靈活。
　　TETRA系統原工作頻段為400MHz，現在已發展到800MHz，它是第一個能在25kHz帶寬上，為用戶提供話音和數據通信所需速率的集群通信系統。并且它所具有的的脫網直通和端對端加密等功能，是iDEN系統所不具備的。
　　當前的TETRA是由多家公司開發生產的聯合產品，和GSM一樣，主要有歐洲電信標準協會（ETSI）制定統一標準，空中接口標準公開，內部標準并未統一，有各個廠家自行制定。

　　TETRA數字集群移動通信系統網絡結構有兩類：一類為單交換中心數字集群移動通信系統；另一類為多交換中心數字集群移動通信系統。
　　單交換中心數字集群移動通信系統，由網絡基礎設施、移動臺和有線臺組成。有線臺和移動臺是用戶使用的TETRA數字集群移動通信系統的接口設備。
　　有線臺是與網絡基礎設施有線連接的設備。移動臺按業務可劃分為話音終端和數據終端兩類。
　　對于城市軌道交通系統這樣基站數量較多、覆蓋范圍較廣、業務量較大的區域網絡，通常采用多臺交換控制設備進行分散交換，在每個站點設置交換設備。
　　目前我國正在新建、擴建、改建的地鐵，無論地下線，還是高架線，其調度無線通信系統全部采用TETRA標準。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的轨道交通专用无线通信学习总结（一）概述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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