摘要：城軌無線通訊系統在城市道交通的列車運營和日常管理中發揮著關鍵作用，本文以大連快軌三號線無線系統改造工程為例，對在軌道交通行業最常用的幾種數字集群系統包括：GSM-R、TETRA和NEXEDGE系統進行研究對比。
關鍵詞：無線通訊；GSM-R；TETRA；NEXEDGE
軌道交通的運營離不開大量資訊的互動,其中專用無線通訊系統是城市軌道交通通訊系統的重要組成部分,主要用於解決固定人員(排程員、值班員)與流動人員(司機、維修人員、列檢人員)間及流動人員相互之間的通話及資料傳輸問題，是提高運輸效率、確保行車安全及應對突發事件的必要手段。在城市軌道交通的列車運營和日常管理中發揮著關鍵作用。
1方案研究
下面針對大連快軌三號線現階段無線通訊系統情況、運營需求、改造成本等具體情況及可供選擇的幾種方案進行分析研究，從而選擇一套較適合該線路的方案。目前國內軌道交通行業大多采用以下幾種無線通訊制式：模擬專用通道、模擬叢集、數字叢集。而隨著社會的發展、科技的進步，模擬系統在軌道交通行業的應用已寥寥無幾，只有少數早期修建，還未進行系統升級改造的線路能見到模擬專用通道系統的應用。而幾乎所有新建及進行過系統升級改造的線路都採用了抗干擾能力更強、頻率利用率更高、實現功能更強大、擴容性更好的數字集群系統。而在軌道交通行業最常用的幾種數字集群系統包括：GSM-R和TETRA。還有在國內軌道交通沒有過應用，但功能上完全能夠滿足需要的健伍NEXEDGE系統。大連快軌三號線現有無線通訊系統於2002年10月開通，是一套採用模擬專用通道的系統，分為列調子系統、維修子系統和車輛段子系統，全線設定三個基站。總體來看，當初大連快軌的無線通訊系統採用的專用通道的方式，不論從建設成本、系統功能上都比較合理，但由於裝置的多年執行，部分裝置老化，加之周邊環境出現較大變化，影響到了場強的覆蓋。另外，按照國家對加快無線通訊系統數字化程序的要求，現有裝置急需進行升級改造，以適應未來軌道交通運營的更高要求。
GSM-R（GSMforRailways）系統是在GSM技術基礎上專門為鐵路通訊設計的綜合專用數字移動通訊系統。它在GSMPhase2+的規範協議的高階語音呼叫功能，如組呼、廣播呼叫、多優先順序搶佔和強拆業務的基礎上，加入了基於位置定址和功能定址等功能，適用於鐵路通訊特別是鐵路專用排程通訊的需要。主要提供無線列調、編組調車通訊、區段養護維修作業通訊、應急通訊、隧道通訊等語音通訊功能，可為列車自動控制與檢測資訊提供資料傳輸通道，並可提供列車自動定址和旅客服務。GSM-R在國內更適合於鐵路的應用，無論從建設成本還是實際應用方面考慮，GSM-R都不適合大連快軌三號線的無線通訊系統改造。TETRA數字集群系統在各國的地鐵、輕軌等城市交通領域有大量的應用；TETRA是基於TDMA（數字分時多重進接）技術的專業移動通訊系統，它的優勢是通過中繼臺將通道容量增至模擬系統的兩倍。一臺中繼臺承擔兩臺中繼臺的工作，減少硬體裝置的投入。不足之處在於它將通道分為了兩個時隙，實現通道容量的增容和頻譜利用率的提高需要藉助中繼臺，否則手持臺和車載臺在12.5KHz通道下只能傳輸一路語音或者資料；在同一時隙裡，不能實現語音和資料同傳；TDMA方式下，時隙間阻止資料衝突所需的保護時間會使系統覆蓋面積和單間隙有效資料傳輸率減少。可實現鑑權、空中介面加密和端對端加密。TETRA數字集群系統同時還具有虛擬專網功能，可以使一個物理網路為互不相關的多個組織機構服務。TETRA數字集群系統具有豐富的服務功能、更高的頻率利用率、高通訊質量、靈活的組網方式，許多新的應用（如車輛定位、影象傳輸、移動網際網路、資料庫查詢等）都已在TETRA中得到實現。因此，近兩年TETRA數字集群系統在歐洲乃至世界得到了快速的發展。根據接入點不同TETRA基本業務可劃分為承載業務和使用者終端業務。
TETRA支援的'使用者終端業務包括：單呼（點對點）、組呼（點對多點）、應答組呼、廣播呼叫（單向點對多點）以及上述各種情況的明話或密話。TETRA支援的承載業務包括：分組資料、電路資料。可見從功能及行業應用來說，TETRA是個非常合適的選擇，但當前主要的TETRA系統廠家是EADS和Motorola公司；主要的TETRA終端廠家是Sepura、EADS和Motorola公司，這些國外產品本身價格較高，加之TETRA系統只能採用中、小區制覆蓋的模式，線路上需要增加多處基站，裝置數量大幅度增加，改造成本會非常昂貴，仍不適合現階段大連快軌無線通訊系統的改造。NEXEDGE系統是建伍公司最新開發的全數字化專業無線通訊系統。採用最先進的語音編碼技術和DSP處理技術，大幅度提高了頻率使用效率，通道寬度最窄可以做到6.25kHz,不需藉助中繼臺也能實現頻譜利用率比傳統的模擬12.5KHz系統增加2倍。僅是目前25kHz通道間隔的1/4。並且，在6.25kHz通道上,由於採用具有優異陡降特性的濾波器，使整機獲得了良好的接收靈敏度，通訊距離優於當前的模擬通訊系統。即使脫離系統常規使用也可以提供令人滿意的通訊距離。此外，數字處理技術使得通訊的背景噪聲大幅度降低了，通話更加清晰、舒適。
NEXEDGE系統採用大區制，覆蓋大範圍區域所需要的基站數量相對少，電臺通訊距離遠，投資相對節省，而且便於維護。特別適合特殊情況下的應急通訊使用。有效的通訊距離等於甚至優於目前使用的同等條件下的模擬FM系統。而且，通話延遲時間短，使用者不易察覺，操作容易掌握，不會有不習慣的感覺。NEXEDGE系統採用NXDN數字空中介面標準，定址方式採用FDMA（分頻多重進接）方式，每一個話路使用1個通道；語音編碼採用世界最先進的AMBE＋2聲碼器，具有先進的語音壓縮技術，背景噪聲極低，聲音保真度好，清晰易懂，結合高效率的糾錯技術，即使在高速移動、弱電場等惡劣環境中，也可以還原出語音；使用12.5kHz窄帶通道或6.25kHz超窄帶通道；語音和資料可以同時傳輸。在傳輸語音資料中，可以利用空閒位置傳輸資料。實現數/話同傳，為GPS資料傳輸提供了良好基礎。數字靜噪。可以準確的檢測出是否有訊號，因而可以有效的避免噪音誤開啟靜噪造成干擾的情況。多基站叢集網路系統最多可以有60000個使用者個人ID和60000個小組ID。傳輸叢集方式和資訊叢集方式可以通過程式設計選擇使用。
2總結
可見，NEXDEGE作為一套數字集群系統從功能上完全能夠滿足大連快軌三號線的要求，雖然其裝置也是國外產品，單個裝置價格較高，但由於該系統是大區制覆蓋，所需基站數量少，改造施工量少，所以工程總價相對於TETRA等系統要低很多。綜合考慮，大連快軌三號線的無線通訊系統改造方案可選擇NEXDEGE多基站系統。該方案在國內雖沒有應用案例，但在北美地區已有多個成功案例。當然，具體實施還要經過全面考察、測試才能最終定論。
參考文獻
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