地鐵專用通信系統(tǒng)應(yīng)用與開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究

端正

摘要：隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，越來(lái)越多的群眾涌入城市，交通、住房成為城市設(shè)施的重要建設(shè)內(nèi)容，北上廣深、鄭州、西安、武漢等大中型國(guó)家級(jí)中心城市常住人口達(dá)到千萬(wàn)級(jí)規(guī)模，上下班、節(jié)假日成為交通擁堵的常規(guī)時(shí)段，為了緩解城市交通出行壓力，越來(lái)越多的大中城市開(kāi)始建設(shè)地鐵。地鐵作為一個(gè)先進(jìn)的交通運(yùn)輸工具，車(chē)輛調(diào)度、停靠、安全運(yùn)行等非常重要，因此為地鐵交通開(kāi)發(fā)了專用通信系統(tǒng)，以便實(shí)現(xiàn)地鐵信息的實(shí)時(shí)采集、傳輸和調(diào)度，確保地鐵運(yùn)行安全可靠，保障人們的生命安全。

關(guān)鍵詞：地鐵專用通信系統(tǒng)；MSTP；TD-LTE；信號(hào)傳輸

1地鐵專用通信系統(tǒng)應(yīng)用

地鐵專用通信系統(tǒng)主要包括九個(gè)部分，分別是閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、公務(wù)電話系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、時(shí)鐘管理系統(tǒng)、無(wú)線信息系統(tǒng)、廣播管理系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)及集中告警系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)綜合通信功能，滿足車(chē)輛實(shí)時(shí)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急搶險(xiǎn)、反恐救災(zāi)等特殊需求。地鐵專用通信系統(tǒng)主要組成如圖1所示。

本文結(jié)合地鐵專用通信系統(tǒng)的應(yīng)用需求，重點(diǎn)描述信號(hào)傳輸系統(tǒng)、公務(wù)電話和專用電話系統(tǒng)、無(wú)線信息系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，這也是地鐵專用通信系統(tǒng)的核心功能。

（1）信號(hào)傳輸系統(tǒng)。信號(hào)傳輸系統(tǒng)是地鐵專用通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，具有較多的業(yè)務(wù)接口，可以利用鋪設(shè)在隧道兩側(cè)的光纖實(shí)現(xiàn)信息傳輸，組成一個(gè)強(qiáng)大的自愈保護(hù)環(huán)，能夠利用光纖寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字傳輸網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸，提供一個(gè)較高的帶寬，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音、文字、圖片和視頻傳輸。

（2）公務(wù)電話和專用電話系統(tǒng)。公務(wù)電話系統(tǒng)采用程控?cái)?shù)字用戶交換機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，利用中繼線路接入到城市電話網(wǎng)；專用電話系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)信息調(diào)度、站內(nèi)與站間之間的語(yǔ)音傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)群呼、組呼、會(huì)議、應(yīng)急功能等特殊需求。

（3）無(wú)線信息系統(tǒng)。無(wú)線信息系統(tǒng)又被稱為無(wú)線集群通信系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)度員、地鐵駕駛司機(jī)之間的專用通信，保證調(diào)度員與司機(jī)的信息共享，也是地鐵移動(dòng)作業(yè)、搶險(xiǎn)救援、應(yīng)急管理的重要工具，處理緊急的、突發(fā)的地鐵運(yùn)行事故，保證車(chē)輛行駛安全。

2地鐵專用通信系統(tǒng)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

地鐵專用通信系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)采用的關(guān)鍵技術(shù)很多，比如TD-LTE無(wú)線通信技術(shù)、MSTP多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)等。

TD-LTE是當(dāng)前主流的移動(dòng)4G技術(shù)，已經(jīng)在我國(guó)開(kāi)展了大規(guī)模商用，覆蓋面積 廣泛。TD-LTE采用了MIMO多輸入多輸出技術(shù)、高頻通信技術(shù)、超密組網(wǎng)技術(shù)，同時(shí)加大了天饋系統(tǒng)的安裝難度，增加了基站設(shè)置數(shù)量，可以提高基站天線的發(fā)射能力，實(shí)現(xiàn)智能天線操縱，保證了網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出。TD-LTE在地鐵專用系統(tǒng)中可以構(gòu)建一個(gè)專用頻帶，該頻帶能夠?qū)崟r(shí)傳輸數(shù)據(jù)和語(yǔ)音，保證地鐵專用通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)的正常通信。TD-LTE在地鐵專用通信中還引入了覆蓋增強(qiáng)技術(shù)。覆蓋增強(qiáng)技術(shù)包括符號(hào)擴(kuò)頻技術(shù)、Burst重復(fù)技術(shù)，均可以有效提升上行發(fā)射功率密度，劃分覆蓋等級(jí)。符號(hào)擴(kuò)頻是指在不延展頻譜寬度的條件下，利用擴(kuò)頻碼將原始序列信號(hào)實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。Burst重復(fù)可以針對(duì)符號(hào)擴(kuò)頻處理后的序列進(jìn)行Burst級(jí)的重復(fù)，能夠?qū)崿F(xiàn)4倍和2倍Burst重復(fù)， 通過(guò)這兩種重復(fù)處理的優(yōu)化方式，地鐵通信系統(tǒng)接收設(shè)備就可以合并接收重復(fù)序列，獲得較大的合并增益。MSTP是一個(gè)多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)，能夠?qū)TM技術(shù)、SDH傳輸技術(shù)、以太網(wǎng)、POS技術(shù)有效融合在一起，以SDH網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的匯聚，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)多業(yè)務(wù)的傳輸適配，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的綜合接入和傳輸，將SDH傳輸網(wǎng)改變?yōu)橐粋€(gè)業(yè)務(wù)網(wǎng)、交換網(wǎng)一體化的多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)，支持高帶寬數(shù)據(jù)傳輸 [6] 。地鐵通信系統(tǒng)還采用了64AQM技術(shù)，該技術(shù)可以提升SINR，能夠針對(duì)地鐵通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通信業(yè)務(wù)部署的復(fù)雜度，降低地鐵通信系統(tǒng)存在的同頻干擾發(fā)生率，同時(shí)還可以解決無(wú)線信號(hào)的弱覆蓋問(wèn)題，滿足地鐵專用通信網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋功能，提升地鐵無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率，實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)行區(qū)域無(wú)線信號(hào)的連續(xù)覆蓋、無(wú)縫覆蓋，不僅能夠讓更多的用戶接入到5G網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還可以享受到高質(zhì)量的通信服務(wù)。64QAM在5G網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用分為兩個(gè)步驟，分別是調(diào)制和解調(diào)。64QAM調(diào)制過(guò)程如下：64QAM能夠?qū)⑤斎氲?比特?cái)?shù)據(jù)組成一個(gè)映射；多電平正交幅度調(diào)制生成一個(gè)64QAM中頻信號(hào)；并串轉(zhuǎn)換，將兩路并行碼流改變?yōu)橐宦反写a流，可以增加一倍速率，碼流從2進(jìn)制改變?yōu)?進(jìn)制，接著可以輸出調(diào)制而成的RF信號(hào)。64QAM解調(diào)過(guò)程如下：5G網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)時(shí)，由于受到自然環(huán)境或載波自身限制，信號(hào)傳輸難免受到噪聲干擾導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生畸變，如果畸變很小則可以直接判斷為0或1，如果畸變比較嚴(yán)重，無(wú)法直接判斷信號(hào)，就可以采用硬判決和軟判斷方法，準(zhǔn)確、快速地識(shí)別信號(hào)。FA16設(shè)備是一種專門(mén)應(yīng)用于地鐵通信系統(tǒng)的綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其可以為網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)提供16路E1接口，實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)接入、傳輸和設(shè)備管理等功能，通過(guò)用戶單元能夠?yàn)橛脩籼峁╈`活多樣的接口。FA16設(shè)備硬件設(shè)計(jì)時(shí)使用N-Bus總線模式，因此可以將語(yǔ)音通話、數(shù)據(jù)通信、安全防御等信息交換業(yè)務(wù)利用協(xié)處理引擎進(jìn)行操作，以不同的布線模式順利突破傳統(tǒng)處理器的限制，實(shí)現(xiàn)多用戶、多業(yè)務(wù)的并發(fā)接入和處理。FA16接入網(wǎng)絡(luò)中常用的設(shè)備有模擬用戶電路板、模擬接口板、子速率數(shù)據(jù)接口板等。FA16設(shè)備以及其他路由器、交換機(jī)、服務(wù)器等通過(guò)星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)集成在一起，實(shí)現(xiàn)信息共享和傳輸。

3結(jié)束語(yǔ)

地鐵專用通信系統(tǒng)引入了先進(jìn)的TD-LTE技術(shù)、MSTP技術(shù)、FA16設(shè)備等，將無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)與光纖通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)了SDH、ATM等多業(yè)務(wù)傳輸，確保地鐵通信視頻、圖像、文字、語(yǔ)音安全傳輸，具有重要的作用和意義。另外，為了保證地鐵專用通信系統(tǒng)更好地提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)，除了推動(dòng)改進(jìn)通信協(xié)議、光纖線路、交換設(shè)備之外，地鐵通信公司、電信運(yùn)營(yíng)商也在不斷地努力探索，引入更新的地鐵專用通信技術(shù)，進(jìn)一步改進(jìn)通信傳輸能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 肖賓杰.TD-LTE技術(shù)在現(xiàn)代有軌電車(chē)專用無(wú)線通信系統(tǒng)的應(yīng)用方案研究[C].2017城市軌道交通關(guān)鍵技術(shù)論壇暨地鐵學(xué)術(shù)交流會(huì).2017.

[2]趙彥芳.天津地鐵專用無(wú)線通信系統(tǒng)互聯(lián)互通方案[J].鐵道通信信號(hào)，2016，52（5）：50-51.

[3]崔國(guó)斌.基于TD-LTE技術(shù)的承載地鐵集群通信業(yè)務(wù)相關(guān)問(wèn)題分析[J].信息通信，2017（1）：255-256.

[4]李華.地鐵專用無(wú)線通信系統(tǒng)的4G解決方案[J].數(shù)字通信世界，2017（7）.

[5]于濤，張衡，梁嘉.北京地鐵專用無(wú)線通信系統(tǒng)互聯(lián)互通方案[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2017（2）：19-21.

[6]謝詩(shī)朦.地鐵無(wú)線通信系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及相關(guān)問(wèn)題分析[J].中國(guó)新通信，2017，19（7）：8-9.

（作者單位：南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司）