青島地鐵線網無線統一調度系統 互聯互通實施方案

羅情平 左旭濤 任玲 李杰

摘 要：簡要闡述青島地鐵線網無線統一調度系統互聯互通實施方案的系統架構、核心設備功能、縱向統一調度方案、橫向集群業務互聯互通方案以及相應的業務流程等。該方案實現了青島地鐵不同品牌TETRA系統的線網縱向統一調度和線網橫向集群業務的互聯互通功能，解決了青島地鐵線路多品牌系統跨線運營的問題。

關鍵詞：地鐵;無線通信;統一調度系統;互聯互通

中圖分類號：U231.7

0 引言

隨著城市軌道交通技術的不斷發展和運營需求的不斷提高，傳統不同線路獨立運營的管理模式已經不能滿足現階段網絡化運營的需求。通過不同線路之間共線、跨線互聯互通運營，靈活調配線路及車輛資源，實現線網統一調度指揮和運營管理，最大限度地發掘運力，已成為目前城市軌道交通網絡化建設的新標準。線網無線統一調度系統是網絡化運營的必備系統之一，具體的互聯互通實施方案則是線網無線統一調度系統成功運行的關鍵所在。

目前，國內各個城市應用較廣的無線調度系統品牌包括歐宇航（AIRBUS）、摩托羅拉（MOTO）、遠東通信（HBFEC）等產品。由于各設備生產商之間存在技術壁壘和知識產權保護等問題，相互之間通常不會開放無線集群（TETRA）系統的核心互聯接口;同時考慮到市場競爭，先期廠家往往不配合后期廠家進行系統級互聯互通調試。因此，目前國內尚未實現不同品牌TETRA的系統級互聯互通應用案例，此問題已經嚴重制約整個城市軌道交通行業的網絡化發展。

1 青島地鐵線網無線統一調度系統互聯互通實施方案

1.1 青島地鐵現狀

青島地鐵線網共規劃16條線（含2條支線）、800余km、5個區域控制中心。截止2018年底，青島已開通4條線路，啟用了3個區域控制中心，運營里程175 km，存在歐宇航（AIRBUS）、摩托羅拉（MOTO）、遠東通信（HBFEC）3種品牌的TETRA無線調度系統，不同品牌TETRA系統間無法互聯互通。

2017年底，青島地鐵正式啟動線網無線統一調度系統（WUDS）的互聯互通建設，于2019年6月18日順利完成既有3條線路的TETRA系統接入，實現TETRA全功能業務的互聯互通，并正式投入使用。截至目前，系統運轉良好。

1.2 方案概述

根據青島地鐵網絡化運營管理的需要，線網無線統一調度系統互聯互通實施方案是，以各線路無線調度系統為基礎建立的線網級無線調度系統縱向統一調度和橫向集群業務互聯互通方案，其系統平臺完全符合TETRA標準，簡單易操作并具備強大的擴展功能。該實施方案通過WUDS系統平臺為WUDS調度臺與各線路調度臺、固定臺、車載臺和移動臺等集群終端用戶之間提供語音和數據服務，實現全線網的統一調度功能;通過WUDS系統平臺為各線路不同TETRA系統之間提供語音和數據通道，完成線路之間的跨線個呼、跨線組呼、跨線短數據、跨線調度等業務功能，實現不同品牌TETRA系統的全功能互聯互通。

1.3 系統架構

線網無線統一調度系統在線網中心設置橋接管理中心、WUDS調度終端、互聯網關等線網級設備，并在區域控制中心設置集群交換中心設備。通過WUDS調度終端、橋接管理中心等設備實現線網中心對各線路無線用戶（包括手持臺、車載臺、固定臺等）、通話組的調度監聽、語音調度、列車位置信息監控等縱向調度功能;同時通過橋接管理中心和互聯網關等設備，實現不同品牌TETRA系統的跨線語音（個呼、組呼）和數據（短消息）業務等橫向互聯功能。線網WUDS系統架構如圖1所示。

1.4 核心設備功能

1.4.1 橋接管理中心

橋接管理中心是WUDS的交換和管理樞紐，主要設備包括核心交換機、信號接口服務器、統一調度服務器、接口網關服務器、網管服務器、錄音服務器、網管工作站、錄音工作站等。

橋接管理中心主要有2個功能：

（1）用于控制和管理多個互聯網關設備，實現當前互聯網關設備運行情況顯示等網絡管理;

（2）作為信息中轉站，為互聯業務提供語音和數據的傳輸通道，實現信令交換、呼叫控制、業務控制等。

1.4.2 互聯網關

互聯網關是橋接管理中心與MOTO、AIRBUS無線調度系統進行空口對接的媒介設備，主要設備包括線路側調度服務器、MOTO互聯網關、AIRBUS互聯網關、互聯交換設備等。

互聯網關的主要功能：

（1）負責異系統之間標準空口信令（為TETRA強制標準，提供完整的集群端到端的功能）的接收和發射控制;

（2）為不同品牌TETRA系統的語音和數據提供通道。

1.4.3 WUDS調度終端

WUDS調度終端是線網無線統一調度系統進行統一調度管理的操作終端，主要設備包括HBFEC調度主機、MOTO調度主機及AIRBUS調度主機等。WUDS調度終端在各線路無線調度系統完成注冊后，通過青島地鐵WUDS標準調度協議完成與各線路的對接，實現列車位置顯示、電臺狀態上報（開關機、守候組、注冊基站）、呼叫記錄查詢、動態重組、調度監聽、短數據傳送等功能。

1.5 線網縱向統一調度方案

1.5.1 方案原理

各線路無線調度系統具有完全獨立的接口協議且互不開放，無法滿足線網統一調度的需求。因此，WUDS互聯互通實施方案是在各線路無線調度系統原私有協議基礎之上，封裝青島地鐵統一的WUDS標準接口協議，通過E1和IP接口，完成WUDS調度終端與各線路無線調度系統的協議轉換，實現WUDS調度終端與線路調度終端、車載臺、手持臺、固定臺的語音通信;同時，線網統一調度服務器通過IP接口連接WUDS調度終端，并利用接口網關服務器連接各線路無線調度系統，按照WUDS標準協議進行協議轉換，實現WUDS調度終端與線路調度終端、車載臺、手持臺、固定臺的電臺狀態（開關機、守候組、注冊基站）、呼叫記錄、動態重組、調度監聽等信令的交互，從而實現全線網縱向統一調度功能。

線網縱向統一調度方案原理如圖2所示。

1.5.2 方案業務流向

WUDS調度終端需提前配置各TETRA系統（MOTO/AIRBUS/HBFEC系統）的用戶數據。WUDS調度終端開機初始化時，自動進行用戶數據加載，完成各調度主機與對應線路無線調度系統的連接。線網縱向統一調度的語音及數據業務具體流向如下。

（1）語音業務流向。以WUDS調度終端通過界面呼叫MOTO手臺A、AIRBUS手臺B、HBFEC手臺C為例，呼叫信令通過WUDS標準接口進行協議轉換后發送給相應調度主機，調度主機通過相應線路的MOTO、AIRBUS 的TETRA系統交換管理中心和橋接管理中心（HBFEC調度主機直接通過橋接管理中心），將呼叫信令發送到終端用戶MOTO手臺A、AIRBUS手臺B、HBFEC手臺C。車載臺、固定臺等線路側無線終端用戶的呼叫流程與之相同。

（2）數據業務流向。以MOTO手臺A、HBFEC固定臺B、AIRBUS車載臺C為例，當終端狀態更新時，A、B、C的動態重組結果、電臺狀態、列車位置等信息經線路側無線調度系統發送至接口網關服務器，由接口網關服務器發送至統一調度服務器（其中C的列車位置經由信號接口服務器轉發至統一調度服務器），最終統一調度服務器將A、B、C的所有信息發送至WUDS調度終端。WUDS調度終端至線路側無線用戶的數據業務流向與以上描述相反。

線網縱向調度語音及數據業務流向如圖3所示。

1.6 線網橫向集群業務互聯方案

1.6.1 方案原理

線網橫向集群業務互聯是以互聯網關和橋接管理中心為通道實現的。橋接管理中心與互聯網關、橋接管理中心與HBFEC交換管理中心之間通過IP網絡實現通信。互聯網關內部的基站和TETRA互聯網關則由饋線連接，并通過E1鏈路分別接入到MOTO和AIRBUS的TETRA網絡，完成互聯網關的接入注冊。為了提高各線路互聯互通業務的全面性及業務良好體驗，并降低WUDS統一調度服務器的處理壓力，MOTO、AIRBUS的無線調度系統需先完成與本系統的互聯互通后，再由MOTO互聯網關或AIRBUS互聯網關接入到WUDS橋接管理中心的TETRA網絡， HBFEC無線調度系統直接接入至WUDS橋接管理中心，完成跨線個呼、組呼、數據業務交互等功能。

線網橫向集群業務互聯方案原理如圖4所示。

1.6.2 方案業務流向

由于MOTO系統和AIRBUS系統的核心接口不開放，導致雙方無法進行系統級互聯，相關系統信令不會主動發到互聯網關。即，當AIRBUS系統下注冊手臺A呼叫MOTO系統下注冊手臺B時，AIRBUS系統會直接拒絕，而且不會將該消息通過互聯網關送到MOTO系統。因此，線網橫向集群業務互聯需提前將有互聯需求的個人號碼和群組號碼分別注冊到HBFEC系統、AIRBUS系統、MOTO系統的集群交換管理中心。正常工作時，真實終端首先注冊在某個集群系統下，進而利用互聯網關設備和橋接管理中心將相應的個人號碼和群組號碼模擬附屬到其余2個系統中，最終可按照業務流程發起個呼、組呼、短消息、動態重組等業務，從而實現橫向集群互聯功能。

以AIRBUS手臺A組呼MOTO手臺B、HBFEC手臺C為例，具體模擬附屬及呼叫如下：

AIRBUS互聯網關模擬手臺B、C向AIRBUS系統發起注冊，注冊成功后AIRBUS系統認為存在真實終端B、C;同時橋接管理中心模擬終端C的注冊，并通知MOTO互聯網關向MOTO系統發送信令，模擬終端A的注冊。當A發起對B、C的組呼時，AIRBUS的TETRA互聯網關從基站的饋線上接收到該信令后轉發給橋接管理中心。橋接管理中心獲取數據后，直接傳遞到HBFEC集群交換管理中心下的終端C，同時將信令數據傳遞到對應的MOTO互聯網關，進而傳遞到對應的MOTO集群交換管理中心下的手臺B。

線網橫向集群業務流向如圖5所示。

2 后續線路無線調度系統互聯互通接入方案

青島地鐵線網無線統一調度系統互聯互通實施方案，對后續線路的無線調度系統接入無TETRA品牌限制，其具體的互聯互通接入方案主要分為如下2類。

（1）后續線路的MOTO或AIRBUS無線調度系統須先完成與既有對應無線調度系統的互聯互通后，再由MOTO互聯網關或AIRBUS互聯網關通過E1鏈路，分別接入到WUDS橋接管理中心的TETRA網絡（HBFEC系統通過IP鏈路直接接入至WUDS橋接管理中心），實現WUDS的橫向集群業務互聯互通功能;同時，須按WUDS平臺標準調度協議與線網側接口網關服務器對接，實現WUDS的縱向統一調度功能。

（2）后續線路采用其它品牌的TETRA或LTE的無線調度系統，按WUDS平臺標準調度協議與橋接管理中心實現中心級互聯，實現WUDS與其它品牌TETRA或LTE無線調度系統的橫向互聯互通;同時，須按平臺標準調度協議與線網側接口網關服務器對接，實現WUDS的縱向統一調度功能。

3 結束語

青島地鐵無線統一調度系統互聯互通實施方案，以遠東通信的跨系統TETRA互聯產品為橋梁，完成了遠東通信（HBFEC）、歐宇航（AIRBUS）、摩托羅拉（MOTO）不同TETRA產品的全功能業務互聯互通，實現了青島地鐵全線網無線調度系統的橫向個呼、組呼、短數據等業務的互聯互通以及縱向的統一調度功能，性能指標滿足實際使用需求。青島地鐵無線統一調度系統的互聯互通實施方案，打破了摩托羅拉、歐宇航等國外廠家不開放接口的技術封鎖，解決了青島地鐵線路多品牌TETRA系統的跨線運營問題，對提高網絡化運營效率具有十分重要的意義，同時也為國內其他城市軌道交通的線網無線通信系統建設提供了借鑒參考。

參考文獻

[1]ETSI EN 300 392-1， Terrestrial Trunked Radio（TETRA） Voice plus Data（V+D）. Part 1： General network design [S]. 2010.

[2]ETSI EN 300 392-2， Terrestrial Trunked Radio（TETRA） Voice plus Data（V+D）. Part 2： Air Interface （AI）[S]. 2010.

[3]佚名. AcroTetra國產數字集群系統地鐵列調首次應用[J]. 數字通信世界，2014（11）：71.

[4]李致興. 廣州地鐵警用數字集群系統淺析[J].鐵道通信信號，2013，49（6）：55-56.

[5]蔣國華. 軌道交通領域TETRA指揮調度系統設計[J].計算機與網絡，2011（13）：40-43.

[6]中國城市軌道交通市場發展報告編撰組. 2014中國城市軌道交通市場發展報告[R].北京：中國城市軌道交通年度報告課題組，2014.

[7]張村夫. 地鐵無線調度通信系統設計與實現[D].陜西西安：西安電子科技大學，2010.

[8]羅情平，左旭濤，舒軍. 青島地鐵線網管理與指揮中心系統的需求分析[J].城市軌道交通研究，2017，20（12）：5-9.

[9]鄭祖輝，陸錦華，丁銳，等. 數字集群移動通信系統（第三版）[M].北京：電子工業出版社，2008：272-442.

[10] 顏文學.基于國產TETRA的地鐵無線通信系統的設計與實現[D].陜西西安：西安電子科技大學，2017.

[11] 盧山，竇海波.數字集群通信系統在地鐵中的應用[J].中國新通信，2015，17（1）：79-80.

[12] 羅情平，蘭慧峰，陳修哲，等. 青島地鐵互聯網票務平臺建設方案研究[J]. 現代城市軌道交通，2018（10）：66-69.

[13] 扶宗文，李遠行. 數字集群系統的關鍵技術研究[J].無線互聯科技，2013，38（10）：137.

[14] 徐亮.對我國數字集群通信發展的前景分析及若干思考[J].移動通信，2007（2）：21-24.

[15] 鄭曉軍.無線通信TETRA系統簡述[J].科技資訊，2010（1）：22.

[16] 崔艷萍，唐禎敏，武旭. 地鐵行車安全保障系統的研究[J].都市快軌交通，2004，17（3）：8-11.

[17] 張云業. 軌道交通集群通信調度管理系統的設計與實現[D]. 遼寧大連：大連理工大學，2015.

[18] 徐華林. 數字集群無線通信系統及其在地鐵中的應用[J].郵電設計技術，2002（12）：38-42.

[19] 秦濤. 城市軌道交通調度終端的研究與開發[D].北京：北京交通大學，2013.

[20] 王兆偉. 基于端口的分組交換技術及QoS路由研究[D].北京：北京交通大學，2013.

[21] 倪炎軍. TETRA數字集群系統在城市軌道交通無線通信系統的運用[J].數字技術與應用，2017（1）：87.

[22] 奚雯佳. 基于TETRA的專用無線通信系統在城市軌道交通中的應用[D].江蘇南京：南京郵電大學，2014.

收稿日期 2019-09-04

責任編輯 朱開明

Interoperability rollout scheme of centralized traffic control system of Qingdao metro network

Luo Qingping， Zuo Xutao， Ren Ling， et al.

Abstract： This paper briefly describes the system architecture， core equipment functions， vertical centralized traffic control scheme， horizontal cluster business interoperability rollout scheme and corresponding business processes of the implementation scheme of interoperability of the wireless centralized traffic control system of Qingdao metro network etc. The rollout scheme realizes the functions of the vertical traffic control of the line and network and the interoperability of the horizontal cluster business of the line and network of the TETRA of different brands on Qingdao metro， and solves the problem of the cross-line operation of the multi brand system on Qingdao metro line.

Keywords： subway， wireless communication， centralized traffic control system， interoperability