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摘要：城市軌道交通工程建設規模隨城市化進程的推進而逐步擴大，TETRA數字集群系統取得廣泛應用，作為城市軌道無線通信系統的關鍵組成部分，其能夠有效解決城市軌道運輸秩序性不足、效率低等問題。對此，文章TETRA數字集群系統為基本探討對象，闡述其在軌道交通無線通信系統中的具體應用要點，以供同行參考。

關鍵詞：TETRA；數字集群系統；軌道交通；無線通信

TETRA數字集群系統是現階段較為主流的專用移動通信系統，兼具無線電話、調度呼叫、數據傳輸功能，可滿足人員調度、應急事件處理等方面的需求，對于提高城市軌道交通運行水平具有重要意義。

1工程概況

鄭州機場至許昌市域鐵路工程為中原城市群城際軌道交通網的骨干線路。其中，鄭許市域鐵路（許昌段）總長33.693km，起于鄭州與許昌市界，止于許昌東站，具體包含高架線、地面線及地下線，設站11座，設梅莊停車場1座，設潁川大道、永興東路2座主變。

2TETRA數字集群系統的概述

TETRA是以TDMA技術為核心而衍生出的全新專業移動通信系統[1]，其引入/4-DQPSK調制技術，可提供的調制速率達36kbit/s，執行ACELP編碼，運行速率可達4.8bit/s。具體至我國，TETRA數字集群系統已經取得較廣泛的應用，其工作頻率普遍為350MHz和806MHz~866MHz。圖1為數字集群系統工作頻段。TETRA數字集群系統集多重功能于一體，除常規的多群組間調度功能外，可面向用戶提供短數據及分組數據傳輸等相關服務，由于系統應用的是移動臺脫網直通方式，因此可達到端對端加密的效果[2]。此外，TETRA的虛擬專用功能應用效果顯著，有助于提高物理網絡的服務水平，使其對接多個組織機構，為之提供可靠的服務。得益于TETRA數字集群系統的多重應用特征，現階段其在車輛定位、數據庫查詢等領域均取得較顯著的應用效果[3]。關于TETRA系統的基本結構情況如圖2所示。

3軌道交通中TETRA數字集群系統的設計標準

3.1系統的工作能力要求

無線通信技術是軌道交通系統中的核心支撐技術，列車運行階段，調度員、值班員等各崗位工作人員的溝通均需要得到無線通信技術的支持，若因某些原因而誘發安全事故，無線通信技術還能夠滿足防災應急過程中的信息溝通需求。在軌道交通通信的設計工作中也可以應用TETRA系統，原因在于該系統的適應能力強，運行穩定，日常運行期間能夠根據需求完成擴充、組網等操作[4]。對于設備的選擇，需從技術可行性和經濟效益性兩個角度展開綜合分析，使TETRA設備以低成本的方式達到高效運行的效果。對于系統的設計，則需充分提高抗干擾能力，并結合管理部門所提出的要求做細微的調整。合理引入國際化標準，提高傳輸通道的建設水平。

3.2TETRA系統的設計方案

TETRA系統的設計具有系統性，應以交換機和基站的設置情況為立足點，擴寬系統信號的覆蓋范圍，力爭達到全方位覆蓋的效果，以便給城市軌道交通的通信需求提供幫助。在交換機的設計工作中，需要考慮到數值集群無線系統，合理做出選擇，提高中心交換機的運行獨立性和可靠性，以免出現中心交換機重復建設的情況[5]。對于無線通信系統，以中心交換機較為合適，在設計中需考慮到其它線路的接入預留問題，給后續工作的開展提供便捷的條件，給列車的正常運行提供保障。在無線通信基站的建設中，可考慮全基站小區制的方案，其兼具越區切換便捷、系統安全可靠等多重優勢，是現階段城市軌道交通建設中的重要應用方案。此外，多基站中區制也是可行的方案，具體需根據實際建設條件加以選擇及優化。

4TETRA系統的主要功能分析

4.1基本通話功能

地鐵專用無線通信系統的功能類型豐富，其中通話為基礎功能，其作用在于給調度人員與被調度人員創建高效的聯系渠道。通話功能的覆蓋面較廣，例如中心行車調度員與車站值班員、在線列車司機等的通話；車列車司機之間的通話；車站值班員與在線列車司機的通話；環控值班員與移動人員的通話；停車場值班員與列車司機的通話；便攜臺人員間的通話等。總體來看，通話功能幾乎覆蓋至軌道交通系統的各崗位人員，彼此之間可以實現高效的通話，以便傳遞信息、下達指令，減少信息溝通壁壘問題，提高軌道交通系統的運行效率。

4.2數據功能

TETRA系統需具備數據功能，功能的服務范圍應覆蓋至電路數據、分組數據等多個方面。系統數據交流期間，依托于系統的數據功能可以聯結調度終端和移動終端，實現彼此間的高效交流，而且可以提高短消息的傳遞效率，以免出現滯后的問題。數據傳輸過程中，在接入遠端調度臺后，應提供調度通話的實時錄音功能，目的在于給調度工作的開展創設良好的條件，提高工作效率。

4.3TETRA系統的工作方式

TETRA系統的工作方式多樣，具體有如下三種：（1）語音+數據（V+D）：可滿足話音、數據及圖像的通信需求，對于一般電路模式數據傳輸而言，可提供的數據傳輸速率有7.2/14.4/21.6/28.8kbit/s；若為保護性電路模式數據傳輸，則有4.8/9.6/14.4/19.2kbit/s。（2）分組數據優化（POD）：此方式的應用特點在于只支持分組數據通信，可產生的最大數據傳輸速率為36.6kbit/s，此模式在電子信箱、媒介信息、計算機文件傳輸等領域均有所應用。（3）直通模式（DMO）：指的是兩個及其以上移動臺之間的直接通信，其特點在于彼此間的通信不經過上層網絡的轉發，具有較強的獨立性與可靠性。在直通模式應用時，無線用戶之間的通信可以不經過網絡基礎設施而實現，采用的無線頻率獨立性較好，未受到基站和交換機的控制，但直通模式的應用需得到無線終端的配合。實踐表明，直通模式的應用優勢較為顯著，即：在無TETRA網絡覆蓋時也可穩定運行；在V+D模式網絡負荷過重的條件下，可輔以直通模式，以達到擴容的效果。直通模式運行中無基站的參與，根據此特點，要求采用的通信標準應具有精簡而穩定的特點。直通模式執行的是同頻單工的方式，共有包含直線模式線性化碎發在內的三種碎發結構形式。通過直通模式的應用，可有效延伸TETRA系統的應用范圍，同時具有擴容的效果。直通模式可以滿足端到端之間脫網通信的要求，而配置的網關等相關設備則具有輔助作用，可延展直通模式的應用范圍。作為V+D模式的補充形式，在直通模式的通信參數配置工作中，所采用的參數應與V+D模式的參數接近。而在直通模式的支持下，則有效提高了TETRA系統的綜合應用水平，實際應用效果普遍優于其它數字集群系統。

4.4TETRA支持的業務形式

（1）語音業務。TETRA的語音業務主要包含三類，即單呼、組呼以及固定電話呼叫。其中，單呼發生于兩個無線用戶、兩個調度臺、調度臺與無線用戶或是無線用戶與公網用戶間。從用戶的角度來看，TETRA系統能夠為之提供組呼通信功能，在網管或調度臺的配合下，能夠將用戶編輯成特定的組別，存在于組內的用戶便可實現點對點的通信。若用戶存在組呼需求，此時僅建立通話關系即可，無需成員做出特定的應答。（2）數據業務。短數據信息和狀態指示信息均是數據業務中的核心部分，其中短數據傳輸業務（SDTS）為傳輸層承載服務，其能夠支持包含文本消息、遙控遙測、出入庫自檢在內的多種數據應用。SDTS可提供短數據傳送功能，具有“點到點”和“點到多點”兩種形式，可支持的信息最多為140字節，且各用戶終端均能夠享受到短數據傳送功能。短數據的服務范圍較廣，以二次開發中的調度系統為例，其中的呼叫請求RTT則依托于短數據傳送業務而實現。通過移動臺的PEI接口，列車運行期間所產生的狀態信息以及告警信息均能夠高效傳送給計算機終端（此裝置設置在調度中心）。對于140字節的數據而言，若移動臺守候在控制信道，在向計算機終端發送信息時完成整個操作的時間為1s~2s；在執行此項操作中，若移動臺處于正通話的狀態，在應用短數據和話音同時傳送的功能時，完成整個傳送操作的時間達到11s~13s。除此之外還可實現無線終端與調度臺間的信息溝通。在向TETRA系統發送狀態指示信息后，可以全面地采集用戶的全新指示信息，將該部分載入TETRA系統內，實現存儲，同時還可向調度臺發出信息。在此工作機制下，調度臺能夠及時掌握用戶的狀態信息。此外，TETRA系統還具備多重業務特征，包含但不局限于：緊急呼叫、動態重組（如圖3所示）、限時通話、呼叫顯示、遲后進入、超出服務區指示，優先通話組（如圖4所示）等。

5系統方案

5.1系統覆蓋方案

方案一：全基站小區制覆蓋方案。各車站分別配置集群基站，其與中心控制交換機形成連接渠道，以2M傳輸通道為基礎支撐，以達到點對點高效連接的效果。方案二：基站+直放站覆蓋方案。某基站同時供多個車站而使用，但有所不同的是，某一車站由基站覆蓋，除此之外的其它車站則由直放站覆蓋。兩類方案在功能特性、運行特性等方面均具有獨特性，具體情況如表1所示。根據表1內容可知，兩種方案均有其優缺點。若采取的是全基站小區制覆蓋方案，則能夠豐富系統功能，創建較為完善的管理網絡，盡管某基站在運行期間存在故障，但周邊的基站依然可維持穩定，基站的獨立性較好；但也存在局限之處，即投資成本較高，且為了保證基站的穩定性，還需配置中心交換設備，易影響到項目的經濟效益。而對于基站+直放站覆蓋的方案，可以根據移動臺的運行特點制定更為科學的切換規劃，能夠滿足地鐵專網話務量要求，同時其成本投入較少，具有顯著的經濟效益。本無線通信系統中，無論是中區制還是小區制均能夠正常使用，但考慮專用話音通信和數據短信通道的相關需求，認為以小區制更為合適。從市場發展來看，系統設備在應用水平提升的同時其價格呈逐步下降的變化特點，因此在此方面的采購成本可得到有效的控制，以小區制全基站方式組網較為合適。

5.2場強覆蓋方案

本線為高架線路，其在建設期間易出現與鄰/同頻系統相互干擾的情況。鑒于此問題，推薦采用漏纜方式，其特點在于抗干擾能力強，可保證系統的穩定運行，減小對系統自身或是其它系統的干擾。實際建設工作中可組織掃頻測試等相關工作，以便對系統運行情況作出判斷。若存在問題，可采取增設濾波器等方式進行處理。并且，根據該城市軌道交通網絡的發展趨勢，更應采用漏纜覆蓋的方式，原因在于可以發揮出抗干擾的應用優勢。站臺軌行區以泄漏同軸電纜覆蓋的方式為宜；而對于辦公區、公共區及展廳則可以采用天線覆蓋；根據停車場的建設特點可采用鐵塔天線，空間波覆蓋。

6結語

TETRA數字集群系統是現階段智能化系統網絡發展領域的代表形式，將其應用于軌道交通無線通信系統后可顯著提高系統的穩定性，擴充其功能，給軌道列車的穩定運行提供保障。文章則以TETRA數字集群系統為基本切入點，重點探討其在軌道交通無線通信系統中的具體應用要點，希望所提內容可作為類似工程的參考。

參考文獻：

[1]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(04):178.

[2]李文彬.地鐵TETRA數字集群系統應用探討[J].無線互聯科技,2018(06):59-60.

[3]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(01):87+89.

[4]李凡.TETRA數字集群通信系統安全機制[J].通訊世界,2019(05):65-66.

[5]趙文強.TETRA數字集群調度系統動態復用的研究和應用[J].移動通信,2015(21):80-84.

作者：王長青 單位：中鐵十六局集團電氣化工程有限公司