神木北站綜合無(wú)線(xiàn)通信系統設計

摘要：基于集群技術(shù)的綜合無(wú)線(xiàn)通信系統，具有組網(wǎng)能力強、功能強大、頻率資源利用率高、覆蓋范圍大等常規鐵路無(wú)線(xiàn)對講通信設備不具備的優(yōu)點(diǎn)。文章結合神朔鐵路神木北站工程實(shí)例，扼要介紹了神朔鐵路神木北站綜合無(wú)線(xiàn)通信系統設計的內容。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)通信系統 數據傳輸 呼叫

1 概述

神木北站是神朔鐵路公司總部所在地，除了公司機關(guān)所屬各部門(mén)外，還有電務(wù)段、供電段、車(chē)輛段、機務(wù)段、綜合段、車(chē)務(wù)段等基層生產(chǎn)單位，神木北站區段站擔當調車(chē)、列檢等作業(yè)。

神木北站目前使用無(wú)線(xiàn)通信設備主要有無(wú)線(xiàn)列調系統和站場(chǎng)無(wú)線(xiàn)通信系統，無(wú)線(xiàn)列調系統主要用戶(hù)包括調度員、車(chē)站值班員、司機；站場(chǎng)無(wú)線(xiàn)通信系統主要用戶(hù)包括列檢、抄車(chē)號、平面調車(chē)、信號維修、機務(wù)庫檢、綜合、站內施工、公務(wù)、供電、公安等十個(gè)部門(mén)。據統計，神木北區段站共有無(wú)線(xiàn)通信設備1000多臺，同時(shí)工作的設備最多可達200臺，占用頻點(diǎn)約22個(gè)，分別分布在150MHz、350MHz和450MHz頻段。

現有無(wú)線(xiàn)通信設備存在的主要問(wèn)題有：目前使用的無(wú)線(xiàn)通信設備均為單工的常規同頻無(wú)線(xiàn)對講通信設備，系統功能簡(jiǎn)單單一，頻率資源利用效率低；場(chǎng)強信號覆蓋面窄，同頻干擾嚴重，給行車(chē)安全帶來(lái)巨大的安全隱患；另外各無(wú)線(xiàn)通信系統分屬不同部門(mén)，重復投資又不利于維護管理。

無(wú)線(xiàn)通信設備是運輸指揮的重要手段，能滿(mǎn)足生產(chǎn)管理人員之間在各種情況下實(shí)時(shí)、快捷聯(lián)系需求，隨著(zhù)鐵路運量快速增加，越來(lái)越多的部門(mén)和業(yè)務(wù)需要通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信來(lái)解決，但從以上存在問(wèn)題來(lái)看，常規同頻無(wú)線(xiàn)對講通信設備已無(wú)法滿(mǎn)足運輸生產(chǎn)、管理需要，必須采用統一的、系統功能強大的、頻率資源利用率高的綜合無(wú)線(xiàn)通信系統。

2對綜合無(wú)線(xiàn)通信系統的基本要求

神木北綜合無(wú)線(xiàn)通信系統，需要解決既有常規無(wú)線(xiàn)設備存在的問(wèn)題，應能滿(mǎn)足以下基本要求：

(1)首先，綜合無(wú)線(xiàn)通信系統應是一種組網(wǎng)靈活、功能強大的專(zhuān)用調度通信系統。系統可進(jìn)行全呼、組呼(大組呼、小組呼)、個(gè)別呼，優(yōu)先、限時(shí)、強插強拆以及動(dòng)態(tài)重組、加密等。為了能對極為緊急的業(yè)務(wù)提供迅速的系統接人，綜合無(wú)線(xiàn)通信系統應能具有高級別優(yōu)先特性，可事先對通話(huà)的優(yōu)先程度進(jìn)行分類(lèi)，供用戶(hù)選取最適合的系統接通緩急級別。系統總是將第一個(gè)可用信道分配給緊急通話(huà)，以縮短反應時(shí)間；

(2)其次，系統應具備集中控制管理所有信道，將原先分配給不同用戶(hù)的頻率進(jìn)行統一的動(dòng)態(tài)分配，從而提高了信道利用率，使有限的頻率得到更充分地使用的功能。這樣既共享頻率資源，又互相分擔費用，有效地降低用戶(hù)建網(wǎng)的費用，節省投資。為不同用戶(hù)提供各種通信業(yè)務(wù)，成功地解決了通信的公共性和獨立性之間的供需矛盾；

(3)系統還應能按實(shí)際的通話(huà)小組來(lái)組織，可以按用戶(hù)的工作性質(zhì)或相互關(guān)系將其劃分為不同的部門(mén)或小組，各部門(mén)或小組彼此獨立，互不干擾地完成各自通信業(yè)務(wù)，也可由用戶(hù)請求對現有編組情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)重組。

3神木北綜合無(wú)線(xiàn)通信系統方案比選

目前，綜合無(wú)線(xiàn)通信方案可以采用基于模擬集群、數字集群、GSM-R三種方案。由于GSM-R在我國應用尚處于研發(fā)階段，基于GSM-R技術(shù)綜合無(wú)線(xiàn)技術(shù)距離實(shí)際應用尚有一定距離。模擬集群具備強大的調度功能、共用信道功能，模擬集群系統在我國一般選用信令公開(kāi)、技術(shù)成熟的MPT—1327系統，該系統可靠性高、易擴容，能準確傳送話(huà)音、處理緊急呼叫、自動(dòng)檢測，支持多種通信和數據業(yè)務(wù)，具有優(yōu)先級和保密功能。數字集群技術(shù)與模擬集群系統相比具有抗干擾能力強、頻譜利用率高、話(huà)音極大改善、信令控制能力更強、組網(wǎng)靈活、支持高速列車(chē)的無(wú)縫越區切換、保密性和可靠性極高、傳輸速度快、便于集成化等優(yōu)點(diǎn)。

對于一個(gè)車(chē)站規模的系統，模擬集群無(wú)線(xiàn)通信系統比數字集群系統低很多，結合神木北站生產(chǎn)指揮業(yè)務(wù)及需求特點(diǎn)，基于模擬集群系統的綜合無(wú)線(xiàn)通信系統是一個(gè)性?xún)r(jià)比比較好的方案，故神木北車(chē)站綜合無(wú)線(xiàn)通信系統設計中采用基于模擬集群的綜合無(wú)線(xiàn)通信系統。

4 MPT—1327系統模擬集群系統主要功能

MPT-1327系統模擬集群系統包括業(yè)務(wù)功能、管理功能和維護功能。業(yè)務(wù)功能包括單呼，組呼、全呼、多信令信道、信道分組、緊急呼叫、求救告警、有線(xiàn)呼叫、呼叫轉移、用戶(hù)機脫網(wǎng)、自動(dòng)重發(fā)、狀態(tài)信息傳輸、數據傳輸；管理功能包括網(wǎng)絡(luò )管理終端功能、話(huà)務(wù)量分析、用戶(hù)分級和調度權限、繁忙排隊／自動(dòng)回叫、被叫用戶(hù)可用性檢查、系統排外、用戶(hù)確認、動(dòng)態(tài)重組、遙斃／復活、各種提示音等功能；維護功能包括信令信道循環(huán)、熱備份、故障弱化及強抗毀能力等功能。

系統具有與有線(xiàn)網(wǎng)PABX以及PSTN聯(lián)網(wǎng)能力，與有線(xiàn)網(wǎng)組成為一個(gè)整體，系統內通信終端具有自動(dòng)脫網(wǎng)功能。自動(dòng)脫網(wǎng)時(shí)必須保證每個(gè)通信小組各個(gè)成員能夠同時(shí)脫網(wǎng)，由脫網(wǎng)轉為集群模式下時(shí)必須保證每個(gè)通信小組內各個(gè)成員同時(shí)入網(wǎng)。系統具有控制中心、基站到信道3級故障弱化功能，可以保證節點(diǎn)控制設備、基站控制設備、甚至控制信道或部分話(huà)音信道故障時(shí)，仍能保證最基本的通話(huà)功能。系統主控設備應具有如自診斷、故障告警、錯誤修正等自身維護功能。

5 神木北綜合無(wú)線(xiàn)通信系統設計概述

5．1 系統組成

設計采用符合MFF-1327信令標準的模擬集群基站方式組網(wǎng)，系統設備主要包括基站、網(wǎng)絡(luò )管理終端、固定臺、便攜臺等用戶(hù)終端設備組成。根據神木北站生產(chǎn)需要，神木北綜合無(wú)線(xiàn)通信系統用戶(hù)分為機務(wù)段組、車(chē)務(wù)組、供電段組、工務(wù)組、電務(wù)段組、車(chē)輛段組、綜合段組、列檢組、車(chē)號組、調車(chē)組10個(gè)用戶(hù)組群?；九c神木北鐵路本地交換機聯(lián)網(wǎng)。

5．2 頻點(diǎn)的選擇

根據鐵道部頻點(diǎn)劃分和神木北現有應用情況，系統頻點(diǎn)采用鐵路專(zhuān)用400MHz頻點(diǎn)，設計頻點(diǎn)如表1所示：

5．3 場(chǎng)強覆蓋設計如圖1所示

5．2．1 下行場(chǎng)強覆蓋計算

Po+Ga-16-Lp=Prm+La

式中：

Prm——移動(dòng)臺接收場(chǎng)強。

Po——直放站輸出到天線(xiàn)的功率 (dBm)。

Ls——空間的自由損耗(dB)。

Lp——附加損耗，等于連接電纜加電纜接頭的損耗。

La——保護電子儲備，線(xiàn)路老化，衰落等因素引起。

D——移動(dòng)臺到基站的距離(km)。

在此，設La=6dB，由于在區間電波信號的各種衰落比較嚴重，按照90％的接通率，Lp=18dB

移動(dòng)臺接收電平：

Prm=Po+Ga-Ls-Lp-Ld

設：po=35dBm；Ga=15dB；Lp=6dB；La=18dB

可以計算出下行的覆蓋場(chǎng)強見(jiàn)圖2

由此可知，使用定向天線(xiàn)時(shí)(Ga=15dB)，覆蓋1Okm沒(méi)有問(wèn)題；使用全向天線(xiàn)時(shí)(Ga=IdB)，可以覆蓋5km。

5．2．2 上行場(chǎng)強覆蓋計算

與下行覆蓋計算一樣，基站的接收功率為：

Pr=Pmo+Ga-Ls-Lp-La

式中：Pr——基站的接收功率。

Pmo——移動(dòng)臺的發(fā)射功率。

一般移動(dòng)臺的發(fā)射功率為38dBm，由此可知，基站的接收功率和下行移動(dòng)臺接收功率的計算結果類(lèi)似，只是要高3dB。因此，對于區間、基站的上下行覆蓋距離，在平坦的地區可以達到5km以上。

5．5．3設備安裝

基站設置在神木北電務(wù)段通信站三樓，基站采用交流不間斷電源供電，網(wǎng)絡(luò )管理終端設在三樓的監控室內，固定電臺直接設置在值班人員的工作臺上，天線(xiàn)采用室內吸盤(pán)天線(xiàn)。

基站天線(xiàn)設置在電務(wù)段院內新設50m自立鐵塔上，鐵塔頂部設避雷針并設防雷地線(xiàn)一組(<4Ω)，收發(fā)天線(xiàn)分設，分別架設在塔頂兩層平臺上，天線(xiàn)安裝在避雷針保護范圍內(45°)間隔上下大于2m，水平大于5m。天饋線(xiàn)經(jīng)避雷器引入室內，饋線(xiàn)不宜預留太長(cháng)，天饋線(xiàn)安裝后駐波比不大于1．5?；驹O備保護工作、工作地線(xiàn)分別接至既有地線(xiàn)。

6 結束語(yǔ)

隨著(zhù)通信技術(shù)的發(fā)展，鐵路無(wú)線(xiàn)通信向系統化、綜合化發(fā)展?；趯?zhuān)用調度通信的集群無(wú)線(xiàn)在鐵路無(wú)線(xiàn)通信中的應用也日益廣泛。在神朔鐵路神木北車(chē)站無(wú)線(xiàn)通信系統設計中，采用了鐵路綜合無(wú)線(xiàn)通信系統，取得了良好的效果，同時(shí)積累了經(jīng)驗。

圖1、2

參考文獻

1 郭梯云．鄔國揚．李建東．《移動(dòng)通信》西安電子科技大學(xué)出版社，2000

2 鄭祖輝．張炎欽等．《集群移動(dòng)通信工程》人民郵電出版社， 1996