关键词 TETRA TDMA 数字通信 调度台
1[] 轨道交通TETRA系统概述
在城市轨道建设中，移动通信作为独立系统与其他专用通信子系统同步设计、施工并投入运行，目前广泛运用TETRA为基础技术建立移动通信网络，实现控制中心与车站、控制中心与车辆段、控制中心与机车以及各运营单位间的呼叫和联络。除支持单呼、组呼、应答呼叫、广播呼叫等基础业务外，TETRA在数字加密算法的支撑下，还支持加密呼叫、监听侦听等。依靠TDMA技术，很多应用和服务功能都已在TETRA中得到实现，例如车辆定位、图像传输、无线WIWF、数据库查询等。对统筹协调各个专业部门和各个生产环节，安排、组织营业线运营所进行的各种工作，TETRA都能提供强有力的技术支持。
2 轨道交通TETRA系统的组成
在轨道交通中，TETRA移动通信系统由控制中心、基站子系统、移动台三大部分组成，相比较于传统的公共移动网络，在控制中心中不仅有移动交换子系统，更重要的是集成了各类调度台，分别负责各项管理和调度职能。控制中心与基站子系统之间利用核心传输网互连，基站子系统与移动台之间采用无线电频道进行通信，工作频率在350MHz和806MHz~866MHz。城市轨道一般建设为单交换中心的移动通信网结构，体现了集中式调度管理的主要目的，并预留全面充足的外部业务接口，例如与办公网、公安网、运营调度系统等，使无线通信可应用于各类系统中，通过其快捷方便、灵活性强的优点服务轨道营运。
以下将以地铁施工项目为实例，具体分析城市轨道交通TETRA移动系统的构成及其解决方案。该项目共设21个车站，控制中心设备主要包含无线设备的安装、无线通信网管设备、控制中心调度台等设备安装，与传输、调度、公务通信设备的连接及调试等工程，如图1。
2.1 控制中心
控制中心由集群交换机设备，各类调度台以及网管、录音等设备组成，集群交换机接入轨道交通的专用传输网络，如图1所示。目前一般是基于SDH技术的MSTP传输网，控制中心在城市轨道一般每条运营线设置一个，整个城市的轨道有一处一级控制中心（例如地铁调度中心）。
（1）TETRA集群交换机设备相当于移动业务交换中心(MSC),是整个业务交换的核心部分，其中语音、图像等通过交换矩阵互联互通，集群是一组相互独立的、通过高速网络互联的交换机，它们构成了一个组，并以单一系统的模式加以管理，有强大的任务调度能力，通常以多台交换设备集中起来共同工作，但在外部看来，只有一台交换机。
（2）各类调度台为专用前端设备，提供语音、指挥指令等各类直接通讯与现场交换信息和指挥。例如行车调度台，直接可以与车站或车载台以语音、电报或广播等通信手段对列车运行或者车站作业等进行统一协调指挥。维修调度台则专门应用于管理维修、抢修等作业任务。
（3）其它附属设备包括录音设备，用以保留各类交流、指令下达的过程证据，网管设备则负责整个无线网络的优化、运行状态监视、功能拓展等管理。
2.2 基站子系统
基站子系统（BSS）包括基站设备、天线、LCX（漏泄同轴电缆）等，在城市轨道线路上，因大部途经线路复杂，有地面、隧道、大桥等，所以要做到无线信号全覆盖，基站的建设大致有三种不同的情况。
（1）基站+LCX
在站间距离较近的情况下，直接在车站建设基站，可以做到车站全覆盖并通过LCX覆盖站与站之间的范围，如图2右边部分所示。基站设备通过传输系统与集群交换中心连接，选取适当中心点架设天线，一般覆盖面积为整个车站内，站间架设LCX为车载台或手持台接受和发送信号。其中通过增加功分器来增补LCX和天线的工作功率不同缺点。
（2）基站+光纤直放站+LCX
在站间距离较远的情况下，因受外部环境影响，LCX传输衰耗较大，靠单纯增加中继器会造成信号不稳定，所以利用光纤传输的直放站更能保证整体无线系统的稳定性。光纤直放站主要由光近端机、光纤、光远端机(覆盖单元)几个部分组成，利用光传输将移动信号覆盖范围拉远，如图2左边部分所示。在地铁长距离隧道中，直线狭窄空间传输时，光远端机连接LCX传输，相当于把基站覆盖范围拉远，有效的增加基站的覆盖面积。在站间存有大幅度弯道，或高楼林立，基站天线覆盖范围受到限制时，光远端机一般直接连接天线，可直观解决移动信号发送存盲区的问题，如图2。
2.3 用户子系统
为便于轨道交通营运管理，城市轨道TETRA移动系统的用户子系统除一般的移动手持台外，还包括固定台、车载台、调度台等，并根据各类管理特点利用单纯的按钮、直呼等简化指令流程，优化管理模式。
3 TETRA移动通信系统施工技术要点
相比一般的通信线路设备施工，移动通信除相关设备安装、线路敷设技术规范、标准要注意外，主要难点要点在于基站的建设和信号调试，LCX（漏泄同轴电缆）的施工也是其中的重难点，这两方面做好对于移动信号传送的方向、稳定具有重大的意义。
3.1 基站施工
基站设备安装施工以MSC和BSS两部分为主，大部分为交换设备。以下以基站交换设备安装施工要点逐一分析。
3.1.1 施工图定测
按照设计施工图定测各基站的位置，所包含的设备类型和数量，特别是天线安装方向和覆盖范围。
3.1.2 设备安装
在基站施工中，主要工作量在设备安装，按照规范设备后，要进行通电测试前检查，检查包括：
（1）各种电路板数量、规格及安装位置与施工文件相符；
（2）设备标志齐全正确；
（3）设备的各种选择开关应置于指定位置；
（4）设备的各级熔丝规格符合要求；
（5）列架、机架及各种配线架接地良好；
（6）设备内部的电源布线无接地现象。
（7）设备通电前，应在机房主电源输入端子上测量电源电压，确定正常后，方可进行通电测试。
3.1.3 加电检查测试
（1）各级硬件设备按厂家提供的操作程序，逐级加上电源；
（2）设备通电后，检查所有变换器的输出电压均应符合规定；
（3）各种外围终端应设备齐全，自测正常，设备内风扇装置应运转良好；
（4）检查设备、配线架等各级可闻、可见告警信号装置应工作正常、告警准确；
（5）移动系统交换机配置的时钟同步装置应工作正常。各级交换中心配备的时钟等级和性能参数应符合相关的国家标准和设计规定要求；
（6）装入测试程序，通过人机命令或自检，对设备进行测试检查，确认硬件系统无故障，并提供测试报告。
3.1.4 系统检查测试
（1）用户的信号方式（模拟、数字）；
（2）局间信号方式（随路、共路）；
（3）系统的网同步功能；
（4）系统的网管功能。
设备经过严格的系统检查测试，认为稳定性已达到初验要求时，即可将测试检查记录完整移交，准备进行初验测试。
（5）场强测试，移动网络的核心评定标准是无线信号的覆盖面积和效果，通过场强测试，可试验各组成硬件的安装施工情况。场强的测量是以基站为中心，由基站连续发射载频信号，移动端用场强仪进行接收并记录测量数据，场强测试仪是具有髙灵敏度的射频选频表。测试时通常将场强测试仪安装在试验车上，并在试验车的顶部安装一副垂直极化天线，通过测试系统，实时记录通信质量和效果，并抽样对测量数据进行归纳处理。
（6）基站电气化特性测试，一般有发射机、接收机、天线、合路器以及分路器等的性能测试，通过全面检测相关性能总体评价移动网络建设的成果。
3.2 LCX（漏泄同轴电缆）施工
漏泄同轴电缆使无线电信号电波沿线缆传输并均匀向外漏泄，施工时区别于普通光电缆有两个具体的技术规范：
3.2.1 漏泄同轴电缆需架设在铁路轨道旁，距线路中心3-15米的范围内，隧道内一般架设于隧道壁上。
3.2.2 漏泄同轴电缆的漏泄槽应朝轨道的一侧。以下从整个施工过程说明漏泄同轴电缆的施工要点。
（1）根据施工图要求确认漏缆的型号，进行单盘测试和充气试验；
（2）架设漏缆，吊挂的漏缆与一般架空电缆敷设相类似，要符合相关吊挂垂度和弯曲半径要求。隧道内布放漏缆，采用吊夹直接夹电缆，自承索吊挂，吊夹之间间距5米/个，一般规范每15米设置一个防火吊夹，吊夹用膨胀螺栓固定在隧道壁。
（3）漏缆接续：漏缆接头一般采用L27Q型、NQ型、LGQ型三种，接续必须严格按照工法进行，连接器的配件要严防错装、漏装等情况，内部导体要接续良好，避免虚焊、损伤等现象。
（4）漏缆引入中继房或引上天线采用馈缆，馈缆的信号是以最小的功率损耗连接天线和发射机（接收机），漏缆同时充当发射与接收的功能。
（5）漏缆接地：需要注意的是，漏缆本身不接地，是通过之间跳线或者馈线实现接地，所以应仔细检查与漏缆连接的各类线缆的接地情况。
（6）漏缆敷设和连接器安装完成后，应测试直流电阻、介电强度、绝缘电阻、电压驻波等，一般采用的仪器有万用表、绝缘电阻测试仪等，对连接器的一般特性检查有开路、短路两种。
4 结束语
综上所述，以TETRA构建的移动通信网络系统在轨道交通专用通信系统中具备重要功能和作用，在城市轨道交通建设特别是地铁中，目前无线通信系统基本都是以TETRA来构建。通过对整个系统的架构分析和阐述，全面整体了解系统的构成和相关施工的重难点，从而指导现场施工作业，合理规范施工组织，优化施工方案，对于施工企业都具有相当重要的意义。
参考文献
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[2] 王惠琴. TETRA在城市轨道交通无线通信系统中的应用[J]. 计算机工程与设计，2006年16期.
[3] 聂立文. .城市轨道交通无线集群系统与设备维护[M]. 电子工业出版社，2016（7）.
论文作者:张飞武
论文发表刊物:《科技中国》2018年4期
论文发表时间:2018/8/10
标签：基站论文; 设备论文; 系统论文; 轨道交通论文; 控制中心论文; 子系统论文; 测试论文; 《科技中国》2018年4期论文;