2020-04-24 09:23:32
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相對(duì)于數(shù)字無(wú)線通信系統(tǒng)，由于模擬專網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的局限性，在鐵路無(wú)線通信系統(tǒng)的使用上模擬無(wú)線電系統(tǒng)存在以下弊端：
(1)頻率資源缺乏，面對(duì)電務(wù)、工務(wù)、鐵路公安等多部門、多線路通信需求，時(shí)常無(wú)法分配合適的頻率;
(2) 相鄰工區(qū)相互干擾影響正常通信;
(3)對(duì)工務(wù)施工人員進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度管理的需求日趨迫切;
(4)中國(guó)鐵路高速化后站間距離加長(zhǎng)，要求信號(hào)覆蓋范圍更廣;
(5)靠現(xiàn)有的模擬信令無(wú)法完全避免非法用戶盜用系統(tǒng)中繼站;
(6)現(xiàn)有模擬同頻同播系統(tǒng)雖然可以做到跨站呼叫及終端漫游等功能，但其建造成本及設(shè)計(jì)施工難度也限制了其廣泛的使用。
在此背景下，為滿足中國(guó)鐵路高速化后，實(shí)際工作中作業(yè)段跨度長(zhǎng)、頻率資源緊張、多部門間需要合理調(diào)度管理的通信需求，亟需構(gòu)建一套基于IP網(wǎng)絡(luò)的甚窄帶異頻同播數(shù)字無(wú)線通信系統(tǒng)。
使用環(huán)境及實(shí)際要求
此工務(wù)部門要求架設(shè)多基站聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字通信系統(tǒng)。通信覆蓋范圍方面對(duì)所負(fù)責(zé)區(qū)段的鐵路進(jìn)行全覆蓋，同時(shí)還要和段指揮個(gè)心和車站進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信。另外，在所負(fù)責(zé)區(qū)段全長(zhǎng)約137公里，兩個(gè)天線塔的距離最遠(yuǎn)達(dá)到40公里，天線塔高度平均為35米，要求手持機(jī)全區(qū)段可以呼通。也就是手持機(jī)單向呼叫距離要達(dá)到20公里以上才能滿足要求。
在終端用戶管理方面根據(jù)不同通話需求將用戶區(qū)分開，使區(qū)域日常通信互不干擾。按使用權(quán)限可限制用戶漫游區(qū)域。中繼臺(tái)可以屏蔽非法用戶，即非網(wǎng)內(nèi)用戶無(wú)法開啟使用中繼臺(tái)。
具體方案
經(jīng)過(guò)技術(shù)評(píng)估，根據(jù)使用的環(huán)境及實(shí)際應(yīng)用要求，主要在滿足全線覆蓋的前提下從更高效的使用頻率資源及可設(shè)定呼叫及漫游權(quán)限、劃分不同用戶工作范圍兩點(diǎn)出發(fā)架設(shè)一套基站聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字無(wú)線通信系統(tǒng)。因此，最終選擇了可工作在甚窄帶6.25kHz且具有用戶列表及基站組表格功能的常規(guī)多中轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)網(wǎng)方案。
該系統(tǒng)統(tǒng)可以工作在甚窄帶6.25kHz的信道間隔下，由此每個(gè)工作信道所占用的帶寬僅為25kHz模擬寬帶信道帶寬的四分之一，12.5kHz模擬窄帶信道帶寬的二分之一。
原有模擬25kHz帶寬中繼頻點(diǎn)，在加減6.25kHz后即可達(dá)成對(duì)原有的一對(duì)25kHz帶寬頻點(diǎn)的復(fù)用，從而通過(guò)IP互聯(lián)實(shí)現(xiàn)甚窄帶異頻同播。在常規(guī)IP互聯(lián)系統(tǒng)中可以為每個(gè)中繼臺(tái)設(shè)置跨站呼叫和漫游通信功能。另外還可以通過(guò)用戶列表功能來(lái)限制終端用戶跨站呼叫和漫游通信的使用權(quán)限。終端用戶在網(wǎng)絡(luò)中漫游時(shí)，用戶終端通過(guò)判斷信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度，可以自動(dòng)選擇最佳的中繼臺(tái)進(jìn)行通信。
跨站呼叫：可以通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)跨站呼叫不可覆蓋區(qū)域的終端。
漫游通信：終端用戶可以通過(guò)判斷各個(gè)中繼臺(tái)下發(fā)的信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度，來(lái)自動(dòng)選擇最佳的中繼臺(tái)進(jìn)行通信。
另外，基于數(shù)字中繼臺(tái)的用戶列表功能，可以有效的劃分網(wǎng)內(nèi)用戶的使用權(quán)限及防止其他非法用戶的占用。在本案實(shí)際利用用戶列表功能將整套網(wǎng)絡(luò)按工作性質(zhì)分為3個(gè)工作區(qū)域，其中1個(gè)為控制中心，其余2個(gè)分別為鐵路沿線上的兩個(gè)工務(wù)段。控制中心主要負(fù)責(zé)對(duì)全線工務(wù)段的日常工作監(jiān)控及發(fā)布調(diào)度指令，其使用權(quán)限最大可以進(jìn)行全線跨站呼叫及自動(dòng)漫游，也可以有選擇的單獨(dú)對(duì)兩個(gè)工務(wù)段區(qū)域進(jìn)行選擇呼叫。而兩個(gè)工務(wù)段的工作人員呼叫權(quán)限將受到限制，只可以在各自工作區(qū)域內(nèi)漫游及跨站呼叫所屬段內(nèi)其他基站。具體示意圖如下：
如圖，在鐵路沿線架設(shè)了4個(gè)數(shù)字中轉(zhuǎn)臺(tái)，段指揮中心架設(shè)了1個(gè)中轉(zhuǎn)臺(tái)，通過(guò)IP聯(lián)網(wǎng)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，在覆蓋距離方面沒(méi)有問(wèn)題，即使相距40公里的兩個(gè)中轉(zhuǎn)臺(tái)之間手持機(jī)也全線可通。反而距離區(qū)指揮中心較近的車站因?yàn)榻饘俳Y(jié)構(gòu)問(wèn)題，通信效果不理想。為此分別在兩個(gè)車站內(nèi)部增加了1個(gè)中轉(zhuǎn)臺(tái)，從而解決了車站的金屬結(jié)構(gòu)對(duì)無(wú)線信號(hào)的屏蔽問(wèn)題。
經(jīng)過(guò)實(shí)際使用，通信效果完全滿足要求，全線呼通。在時(shí)速340公里的高速列車上使用數(shù)字對(duì)講機(jī)呼叫，話音清晰，效果良好。兩個(gè)工作區(qū)段可獨(dú)立工作在各自區(qū)域，無(wú)相互干擾發(fā)生。而這7個(gè)中轉(zhuǎn)臺(tái)使用頻率的帶寬總合也就是原來(lái)模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)1個(gè)25kHz信道而已。解決了大部分模擬時(shí)代在無(wú)線通信業(yè)務(wù)上無(wú)法避免的問(wèn)題。確保此段工務(wù)人員的正常的通信作業(yè)，并且利用多種便利的功能大大提高了工作效率及安全性。