城市轨道交通通信系统课件：无线通信系统

无线通信系统无线通信系统无线通信是利用无线电波在空间传递信息的一种通信方式。无线通信系统为控制中心调度员、车辆段值班员、车站值班员等固定用户与列车司机、车站内流动的工作人员、公安警务人员、各工种抢修或维护人员、意外情况下的组织指挥操作人员等移动用户之间提供通信手段。系统必须满足行车安全、应急抢险的需要,并考虑“互联互通”的需要。该系统在保证行车安全及处理紧急突发事故方面有着不可替代的作用,同时还能为各个部门提供便捷的通信手段。城市轨道交通无线通信系统包括列车无线调度电话、站场无线电话、维修及公安部门使用的无线电话等。其中列车无线调度电话是最主要的一种。第一节无线通信系统概述一、对无线通信系统的基本要求（1）采用的制式应符合国家有关技术标准，所采用的工作频段及频点应由当地无线电管理部门批准。（2）无线通信系统应采用有线、无线相结合的传输方式。（3）无线通信系统对于地面线路、高架线路、车辆段/停车场，电波传播宜采用高架定向天线的空间波方式；对于隧道，电波传播宜采用漏泄电缆或隧道定向天线的辐射方式。（4）无线通信系统根据运营需要设置行车、防灾、综合维修、公安、车辆段调度等系统。（5）无线通信系统应具有选呼、组呼、全呼、紧急呼叫、呼叫优先级权限等调度通信功能，并应具有存储功能、监测功能等。（6）车载台无线天线的设置不应超出车辆限界。第一节无线通信系统概述二、无线通信系统的组成城市轨道交通无线通信系统的组成与公众移动通信网的组成十分相似。第一节无线通信系统概述三、无线通信系统的基本原理在发送方，发射机通过射频调制将有用信息经放大后加载到载波上，经功率放大后，通过天线发送出去。

在接收方，接收天线接收已调振荡，送接收机进行放大，并对己调振荡进行解调，解调出原始信号。从基站到移动台的无线频道称为下行频道或前向频道；从移动台到基站的无线频道为上行频道或后向频道。第一节无线通信系统概述四、无线通信功能的实现无线列调系统由车站电台、机车电台、调度总机及传输线路等组成。采用无线和有线相结合的方式，调度总机与车站台间采用有线方式连接，在传输线路上传送呼叫信号及话音信号，在车站台和车载台之间则采用无线方式联络。第一节无线通信系统概述五、无线通信的分类1.固定通信和移动通信固定点与固定点之间的通信，称为固定通信；固定点与移动点或移动点之间的通信，称为移动通信。城轨中采用的无线通信主要是移动通信。2.公用移动通信和专用移动通信移动通信又分为公用移动通信和专用移动通信两类。城轨中采用的是专用移动通信。3.单向通信和双向通信在城轨专用移动通信系统中采用的是双向通信方式,通信双方能相互发送信息和接收信息。第一节无线通信系统概述六、无线通信系统的功能1．为行调度员、车站值班员、司机以及各部门流动人员之间提供无线通信手段。车辆段／停车场值班员对段／场内的流动人员提供无线通信手段。2．为固定工作人员与流动工作人员之间提供话音通信、短信息与分组数据通信。3．按使用部门或人员进行优先权排队。4．具有紧急呼叫功能，紧急呼叫的优先权高于所有的呼叫。5．调度员可插入列车广播，对列车乘客进行选呼广播或全呼广播。6．调度员可监听本部调度用户的通话，并对所有通话进行自动或人工录音。7．控制中心的无线调度核心网设备具有呼叫记录功能。8．具有设备的自检和中心检测功能。第一节无线通信系统概述七、无线通信的方式1．单工单工制只能甲方呼出乙方并讲话，乙方接听。单工多用于组呼。2．半双工(准双工)

半双工(准双工)方式可用于组呼或单呼。3．全双工全双工制通信方式下，收发信机同时打开，在发送信号的同时也能接收，双方能同时讲话。第一节无线通信系统概述八、无线通信中的编码与调制

1．信源编码信源编码指语音、图像等模拟信号进行数字化的过程。

(1)波形编码

(2)参量编码

(3)混合编码

2.信道编码信道编码一般采用循环冗余校验、卷积、交织等数字信号处理技术，主要目的是减少传输的误码率。

(1)冗余编码技术

(2)交织第一节无线通信系统概述九、移动通信的组网方式

1．大区制一般在一个服务区域只设置一个基站。不存在越区切换问题。

2．中区制一般只设置少量基站，利用直放站加大其覆盖范围。越区切换频次较少。

3.小区制小区制设置多个基站，直放站只用来消灭个别盲区。第一节无线通信系统概述十、 基站间的越区切换在小区制组网方式中，需进行越区切换。越区切换发生在移动用户处于小区覆盖的边缘地带时，判断切换的准则一般有：信号电平准则、载干比准则。十一、无线通信中的多址技术无线集群通信系统采用多址技术。实现多址连接是采用信号分割技术。

1．频分多址(FDMA)2.时分多址(TDMA)3．码分多址(CDMA)。第二节无线集群通信系统一、无线集群通信系统的基本概念无线集群通信是一种智能化的无线频率管理技术。通过系统集群，使各个无线通信子系统各自通话互不妨碍，同时实现共用设备、频率资源和覆盖区的共享。二、城市轨道交通的无线集群通信系统在数字集群系统中，各调度网(公安调度网除外)以虚拟专网(VPN)的方式存在，互相独立，互不影响。在行车调度网中有行车调度台，以及该调度台所隶属的正线运营列车车载台、车站固定台、车站人员手持台、工程车司机手持台等用户。第二节无线集群通信系统三、数字集群无线通信系统的构成数字集群无线通信系统采用小区制组网方式，通过城轨内部传输网的连接，将多个基站组合起来，形成轨道交通内部的无线专用调度网络。在站厅及车辆段区域，采用天线方式实现信号覆盖；在隧道区间，则采用泄漏电缆实现信号覆盖。第二节无线集群通信系统四、无线集群通信系统的主要功能1.提供语音服务可进行组呼、通播组呼、紧急呼叫、私密呼叫、电话互联、直通模式方式通话。分机间具有脱机对讲功能。2.提供数据服务数据服务包括状态信息服务、短数据传送服务和紧急告警。3.提供组呼的补充服务组呼的补充服务包括遇忙排队和回叫；优先级排队；新近用户优先；动态站分配和关键站点分配；设置有效站点；全部启动和快速启动；动态重组；通话方识别；迟后加入；优先监视。第二节无线集群通信系统五、无线集群通信系统的主要特点（1）呼叫接续速度快（300ms～500ms）。（2）具有单呼、组呼、列车广播、优先呼叫、强拆、强插、调度通话录音、后台监听等功能。（3）采用PTT方式。（4）组内呼叫和讲话时，需按住PTT键。（5）具有故障弱化功能。第二节无线集群通信系统六、无线集群通信系统的技术优势（1）采用时分多址技术，频谱利用率高。（2）由于引入了数字通信技术，系统功能强大。（3）在话音编码、调制和组网等方面采用的是当前最先进的技术。（4）采用了各种数字信号处理技术和信道编码技术，抗干扰能力强，传输质量较高，话音质量好。（5）网络管理和控制比模拟集群通信系统更为有效灵活。（6）数字技术易于采用大、中规模集成电路，可大批量生产，设备成本低、体积小、重量轻。第二节无线集群通信系统七、专网调度与集群调度

1．专网调度在专网调度中，一个调度专网配置一组专用载频，即使载频空闲，其他专网亦不能使用。

2．集群调度集群调度将几个专网合并，共用一组公共载频，建立一个集群调度网。与专网调度具有如下优点：(1) 共用频点(2) 共用设施(3) 共享覆盖区(4) 共享通信业务(5) 分担费用第二节无线集群通信系统八、集群方式集群方式系指如何给集群用户之间的一次通话分配无线信道。1．消息集群在调度通话期间，控制系统始终给用户分配一条固定的无线信道。

2．传输集群双方用户在通话期间，用户按下PTT键占用一个空闲信道。3．准传输集群在用户通话期间，若松开PTT键不超过0．5～6s(话间停顿保留信道时间)，就始终占用一条固定的无线信道。第二节无线集群通信系统八、集群方式图4—5为假设话间停顿保留信道时间为6s的—次典型的半双工通话，可见在通话结束后需占用信道时间为6s。准传输集群兼顾了消息集群与传输集群两者的优点，第二节无线集群通信系统九、集群通信系统的控制方式1.集中式集中式采用一条专用信道作为控制信道(信令信道)，由中央控制器集中管理所有信道。2.分散式

2.分散式，

基地台的转发器(中继器)都有单独的智能控制，负责信道控制和信号转发。第三节TETRA数字集群系统一、TETRA网络结构1.网络结构TETRA标准定义了一组TETRA网络中功能设备之间的接口，这使得网络结构非常简单，规模不限，功能设备的内部结构未作限制。TETRA网络结构见图4—6。第三节TETRA数字集群系统一、TETRA网络结构2.交换和管理基础设施典型的TETRA系统的交换和管理基础设施（SwMI）内部包含核心网与无线接入网两部分，SwMI内部功能模块见图4—7。第三节TETRA数字集群系统一、TETRA网络结构(1)基站(BS)BS通常由几个相对独立的设备单元组成。(2)交换系统交换系统可以是只连接少量基站的小型交换设备，可以是组建蜂窝移动通信网的大型交换设备。(3)数据库(DB)DB分为归属数据库(HDB)和访问数据库(VDB)。

(4)网关(GW)GW用于TETRA网络与其他通信网络的互联。(5)运行与维护中心(O&M)第三节TETRA数字集群系统二、TETRA系统接口图4—8表示出了TETRA标准中已确定的9种接口第三节TETRA数字集群系统三、TETRA系统功能

1.系统基本功能2.系统扩展功能3.系统数据功能

（1）短数据传输

系统支持三种短数据传送：状态信息、紧急告警、短消息。

（2）分组数传

分组数据业务(PDS)采用IP协议便于第三方开发各种新业务。4.系统调度台功能

5.单站集群功能

6.网管功能

第三节TETRA数字集群系统四、TETRA在城市轨道交通中的应用

1.射频覆盖方案2．无线场覆盖范围包括：城轨运行线路全线各车站的站台、站厅及区间隧道或地面及高架线路，以及整个车辆段地面区域(含检修库、运用库等)。3.无线集群专网的越区切换（1）链状小区之间的切换（2）越区切换（3）一个基站需支持四种切换（4）越区切换的控制方式包括：越区切换的过程控制与越区切换的参数控制。第三节TETRA数字集群系统五、无线数字集群系统的二次开发1.调度子系统调度子系统包括：CAD调度服务器、WEB调度服务器和专用调度台。第三节TETRA数字集群系统五、无线数字集群系统的二次开发

2.降级备用控制中心当发生紧急情况时，为了保证必要的信息交流，还需要备用的调度通信。第三节TETRA数字集群系统五、无线数字集群系统的二次开发

3.数据传输调度子系统数传调度子系统用于系统的数传控制台与车载台之间互通的数据信息。4.车载台中文界面；收发中文短消息；录音及回放；增加数据传送功能；便于司机操作；提高设备的机械强度、耐久性、高可靠性以及防震、防尘、散热等性能。5.网管系统开发与集中告警网管系统应提供友好的人机界面、本地