無線智能視信系統在軌道交通通信系統中的應用

張賀

摘要：無線通信網絡所提供的業務朝著數字化、智能化和全球化方向發展，為了有效解決傳統運維中存在的問題，應充分利用智能感知、大數據分析、網絡云互聯等新技術，整合關鍵系統技術資源，對城市軌道交通各核心系統智能技術加大研究，加大產品開發、運維及管理模式創新力度。文章通過分析地鐵既有線路存在的問題，提出了優化方案，并對LTE調度系統在與TETRA系統合路之間的接口進行闡述，并提出了一些量化的建議。

關鍵詞：軌道交通；通信系統；無線智能視信系統

中圖分類號：TN914文獻標志碼：A

0 引言

目前，計算機輔助系統已經得到了廣泛的應用，對于地鐵這樣的現代化軌道交通系統，利用計算機進行輔助管理更是勢在必行。為滿足生產運營以及城軌用戶的需求，需要對相應的功能進行必要的二次開發，以保障通信業務應用正常。無線智能視信系統的業務使用區域包括車輛段、停車場及沿線各正線車站與區間。

1 無線智能視信系統構成

無線智能視信系統主要由中心設備（包括多媒體調度服務器、智能視信操作臺、網關設備等）和設置在車站、車輛段/停車場的手持臺等設備構成。中心設備之間通過通信IP網絡連接；多媒體調度服務器通過TETRA網關和電話網關分別與TETRA系統和公務電話系統互聯；中心設備和無線終端（手持臺）之間通過信號系統網絡（DCS）連接。系統架構如圖1所示。

項目采用的寬帶集群系統具有以下特點：使用1.8G專用頻點；專用無線通信系統須完全滿足基于LTE技術的寬帶集群通信（B-TrunC）系統的相關要求；系統滿足控制中心智能視信指揮人員、沿線各站的車站值班員和移動工作人員（值班人員、客服、安防人員）以及列車司機的需求；滿足維修作業人員等的語音通話、視頻通話和短信息通信需求。語音通話、視頻通話等功能使用LTE寬帶集群技術實現，其中語音用戶采用基于LTE-M規范的方案；系統構成能滿足本項目控制中心智能視信指揮人員、沿線各站的車站值班員和移動工作人員（值班人員、客服、安防人員）以及運行線路上的列車司機的需求；維修作業人員等無線各子系統通話的相互獨立，使其在各自的通話組內的通信操作互不妨礙，服務質量高、接續時間短、信令系統先進，可靈活實現多級分組［1］。

2 系統業務需求

需要10 MHz（1 790 MHz～1 800 MHz）頻點用于綜合承載網絡，頻點分配方式和業務承載內容如表1所示。

3 無線智能視信系統功能

3.1 系統服務用戶

系統業務中的通話業務包括專用無線通信系統，可支持但不限于以下用戶之間的通話功能：智能視信指揮人員與車站值班人員、安防人員、客服人員、維修作業人員之間的語音組呼、語音單呼、短信息；維修作業人員之間的語音組呼、語音單呼、短信息；智能視信指揮人員與維修作業人員之間的實時視頻通話；車站值班員與車站內移動人員之間的組呼、語音單呼、短信息；車站安防人員之間的組呼、語音單呼、短信息、實時視頻通話；車站客服人員之間的組呼、語音單呼、短信息；車站值班人員對站內移動人員的廣播呼叫；列車司機無須手動轉組即可發起對當前車站內客服人員和車站值班員的組呼［2］。

編組編號業務中的編組功能主要是指系統用戶號碼（個呼、組呼、全呼 ）可根據業務需求進行分配；自動電話用戶和移動用戶之間的通話可通過中繼轉接和調度臺轉接兩種方式實現，具體分配方案在設計聯絡時確定。本系統具有靈活的編組功能，可根據地鐵不同的部門和不同的業務編成多個通話組，將相互之間需要通話的用戶編成不同的通話小組，每個用戶可同時編入多個通話組，通話組可按大組、中組、小組等形式編制。操作者通過調度臺對終端隨時進行編組，也可隨時對已有群組進行修改。可以編制但不限于以下通話組：系統可以根據不同的業務編成多個通話組，將相互之間需要通話的用戶編成不同的通話組，每個用戶可同時編入多個通話組。需要但不限于以下小組：智能視信指揮人員與各維修小組通話組；車站值班員與本站客服人員通話小組；車站值班員與本站安防人員通話小組；車站值班員與本站移動工作人員通話小組；應急與其他備用通話組。本系統可根據具體運營需求，在滿足系統配置要求的前提下，靈活調整分組。

視頻業務主要是指無線智能視信系統業務支持視頻監控、終端視頻上傳、視頻分發、視頻聯動等視頻業務。

3.2 系統功能

3.2.1 秘密呼叫（點呼）

秘密呼叫是一種包括群用戶之間、集群用戶與調度臺用戶之間、調度臺用戶之間可發起一對一的選擇呼叫。私密呼叫是點到點全雙工通信，當處于私密呼叫中，僅通話雙方可以聽到通信內容。集群用戶和調度臺用戶也可發起私密呼叫，系統將會為此私密呼叫分配無線業務資源。另外，點對點全雙工呼叫的應用場景包括：組號對于緊急呼叫、終端緊急呼叫調度員，無須撥號，采用全雙工方式；點對點全雙工對講，調度員與用戶、用戶之間可進行點對點的語音呼叫。

3.2.2 話音廣播功能

廣播呼叫是調度臺發起的點到多點呼叫，廣播呼叫的呼叫對象為系統內或者指定區域內全體成員，分為全網廣播組和區域廣播組。廣播呼叫無須用戶簽約，指定區域內用戶均能接收廣播呼叫。通過廣播呼叫，調度員可呼叫系統內或者指定區域內的全體集群用戶。其具體功能包括：全網廣播組對象指網內全體用戶，只允許有一個全網廣播組；區域廣播組表示一定區域范圍內的用戶，區域廣播組的范圍通過基站列表（eNB List）劃定。區域廣播組開戶時可通過選擇基站名或基站ID列表劃定范圍；區域廣播組可以存在多個，各個區域廣播組開戶時要求區域不能重疊；廣播呼叫的優先級僅次于緊急呼叫。廣播呼叫發起后，空閑或當前監聽群組優先級低于廣播呼叫的集群用戶，均被立刻拉入接聽廣播呼叫。全網廣播組的優先級高于區域廣播組；在廣播呼叫過程中，只能發起廣播呼叫的用戶才有上行數據資源，其他用戶不能申請上行資源。廣播呼叫只有調度員具有廣播呼叫的發起權限，廣播呼叫不可搶權，僅發起者擁有話權；廣播組不在用戶界面顯示，用戶無法發起廣播組呼叫，僅在調度員發起廣播呼叫在終端顯示呼叫為廣播。廣播呼叫發起后，終端PTT鍵禁用，不允許發起搶權。

3.2.3 視頻回傳功能

終端可以將拍攝的視頻通過LTE無線網絡回傳到調度臺，視頻回傳業務可由調度臺主動發起，也可由終端主動發起，視頻伴音可由用戶設置打開或者關閉。

3.2.4 視頻分發功能

可支持調度臺將視頻分發至指定的終端。調度臺可以選擇一路視頻，向指定的一個或多個終端（終端包括調度臺、手持終端、解碼器等各種顯示實體）進行分發。用戶接收分發視頻后，可以對視頻進行播放，并可對伴音選擇是否關閉。

3.2.5 動態重組功能

可利用智能視信操作臺對通話組或用戶進行重組，動態重組功能是通過在空中接口向移動臺發送信息來實現的。系統管理員可配置動態重組的群組優先級。動態重組使得一個或多個無線用戶可以加入一個通話組或從一個通話組刪除，系統僅向目標無線用戶機發送一次命令，并等待目標無線終端的反饋。

3.2.6 與TETRA互通功能

支持系統集群用戶通過集群網關（外接車臺）方式與外部Tetra系統用戶之間的組呼業務。其特性包括：通過配置集群網關方式（外接車臺）實現與Tetra系統的互通；支持將Tetra用戶加入LTE專網內的群組呼叫；支持Tetra用戶發起在LTE專網內的群組呼叫；支持Tetra用戶進行話權搶權或釋放功能；支持在通信車安裝［3］。

3.2.7 二次開發功能的運用

地鐵運營系統是一個專用系統，具有專用系統特殊的一些功能需求。目前，計算機輔助系統已經得到了廣泛的應用，對于地鐵這樣的現代化軌道交通系統，利用計算機進行輔助管理更是勢在必行。為滿足生產運營需求所提出的二次開發功能（如：車站移動人員巡檢打卡、客運服務信息下達、場段運營工班報修派工單的下發及完成后提交等），設備應采用開放式操作系統和軟件平臺，支持業務的應用擴展，并開放相應邊界接口與協議供招標人用于系統開發。無線通信網絡所提供的業務朝著數字化、智能化和全球化方向發展，為了有效解決傳統運維中存在的問題，應充分利用智能感知、大數據分析、網絡云互聯等新技術，整合關鍵系統技術資源，對城市軌道交通各核心系統智能技術加大研究，加大產品開發、運維及管理模式創新力度。

3.2.8 錄音功能

錄音功能主要指在中心部署錄音服務器。錄音服務器配置兩塊網卡，其中一塊網卡通過交換機與多媒體調度機連接，交換機上設置端口鏡像，將多媒體調度機控制信令及音頻流鏡像至錄音服務器。錄音服務器解析控制信令，并根據控制信令編碼存儲音頻流數據。錄音服務器另一網卡連接錄音操作臺，錄音操作臺通過網絡調取錄音服務器內錄音文件并回放。

3.2.9 網管功能

作為集成統一的綜合管理平臺，支持對寬接終端、基站、核心網、調度機、用戶和設備管理平臺、錄音錄像服務器、端到端加密代理服務器等集群網絡設備的集中管理［4］。支持其他或第三方設備的邏輯視圖，形成統一網絡視圖。網元設備管理體系包括拓撲管理、配置管理、性能管理、故障管理、軟件管理、許可證管理、安全管理、系統管理、寬接終端管理、日志管理、設備巡檢等；業務功能能夠在傳統的系統功能、設備管理基礎上，提供寬接終端管理。從設備管理、寬接終端管理多個角度支撐專網網絡和設備的管理與使用。系統支持不同網絡規模的管理方案，滿足各類網絡管理需求，可通過預置及預留等接口，向第三方對接網管上報設備資源、告警、網元性能文件、網元配置文件、配置文件等信息。另外，網管功能能夠用于對網元生成的性能數據（話統數據）進行管理，即對TD-LTE專網網元性能業務的集中管理；故障管理主要是指告警管理。對網絡中所有網元的告警進行實時監控，了解告警級別、類型、原因，并及時處理故障告警；軟件管理用于對網元的軟件、補丁、文件以及許可證進行集中管理；安全管理主要是對用戶和用戶組的權限管理，以保證系統的安全性。終端管理實現對終端設備進行集中管理，包括終端軟件管理、終端呼叫日志采集和管理、終端配置等功能；日志管理記錄網管上的操作及安全信息日志，遠端采集網元和終端設備的日志文件；設備巡檢支持任務式的對網元進行巡檢和調整網絡參數，從而主動規避網絡故障。

4 結語

通過對現階段無線通信系統在城市軌道中的應用及發展進行深入分析可以看出，無線通信系統研發對于未來城市交通規劃及發展具有重要的現實意義，并且有著廣闊的發展前景。其中，無線智能視信系統以1.8 GHz頻段的LTE調度系統做載體，后續隨著技術日新月異的發展，可以逐漸替代目前主流地鐵無線通信TETRA調度系統，對未來軌道運營的智慧化、智能化、人性化、安全性、穩定性起著積極的促進作用。

參考文獻

［1］肖旭慧.城市軌道交通信號系統新技術發展現狀與展望研究［J］.運輸經理世界，2022（14）：89-91.

［2］安永新.城市軌道交通無線通信系統中TETRA數字集群系統的運用研究［J］.數字通信世界，2020（4）：178.

［3］張強.無線通信技術在智能交通系統中的應用［J］.科技資訊，2018（11）：23-24.

［4］高志勇.城市軌道交通通信系統的應用模式及功能研究［J］.電腦樂園，2022（4）：175-177.

（編輯 王雪芬）