無線智能視信系統(tǒng)在軌道交通通信系統(tǒng)中的應用

張賀

摘要：無線通信網(wǎng)絡所提供的業(yè)務朝著數(shù)字化、智能化和全球化方向發(fā)展，為了有效解決傳統(tǒng)運維中存在的問題，應充分利用智能感知、大數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡云互聯(lián)等新技術，整合關鍵系統(tǒng)技術資源，對城市軌道交通各核心系統(tǒng)智能技術加大研究，加大產(chǎn)品開發(fā)、運維及管理模式創(chuàng)新力度。文章通過分析地鐵既有線路存在的問題，提出了優(yōu)化方案，并對LTE調(diào)度系統(tǒng)在與TETRA系統(tǒng)合路之間的接口進行闡述，并提出了一些量化的建議。

關鍵詞：軌道交通；通信系統(tǒng)；無線智能視信系統(tǒng)

中圖分類號：TN914文獻標志碼：A

0 引言

目前，計算機輔助系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛的應用，對于地鐵這樣的現(xiàn)代化軌道交通系統(tǒng)，利用計算機進行輔助管理更是勢在必行。為滿足生產(chǎn)運營以及城軌用戶的需求，需要對相應的功能進行必要的二次開發(fā)，以保障通信業(yè)務應用正常。無線智能視信系統(tǒng)的業(yè)務使用區(qū)域包括車輛段、停車場及沿線各正線車站與區(qū)間。

1 無線智能視信系統(tǒng)構成

無線智能視信系統(tǒng)主要由中心設備（包括多媒體調(diào)度服務器、智能視信操作臺、網(wǎng)關設備等）和設置在車站、車輛段/停車場的手持臺等設備構成。中心設備之間通過通信IP網(wǎng)絡連接；多媒體調(diào)度服務器通過TETRA網(wǎng)關和電話網(wǎng)關分別與TETRA系統(tǒng)和公務電話系統(tǒng)互聯(lián)；中心設備和無線終端（手持臺）之間通過信號系統(tǒng)網(wǎng)絡（DCS）連接。系統(tǒng)架構如圖1所示。

項目采用的寬帶集群系統(tǒng)具有以下特點：使用1.8G專用頻點；專用無線通信系統(tǒng)須完全滿足基于LTE技術的寬帶集群通信（B-TrunC）系統(tǒng)的相關要求；系統(tǒng)滿足控制中心智能視信指揮人員、沿線各站的車站值班員和移動工作人員（值班人員、客服、安防人員）以及列車司機的需求；滿足維修作業(yè)人員等的語音通話、視頻通話和短信息通信需求。語音通話、視頻通話等功能使用LTE寬帶集群技術實現(xiàn)，其中語音用戶采用基于LTE-M規(guī)范的方案；系統(tǒng)構成能滿足本項目控制中心智能視信指揮人員、沿線各站的車站值班員和移動工作人員（值班人員、客服、安防人員）以及運行線路上的列車司機的需求；維修作業(yè)人員等無線各子系統(tǒng)通話的相互獨立，使其在各自的通話組內(nèi)的通信操作互不妨礙，服務質(zhì)量高、接續(xù)時間短、信令系統(tǒng)先進，可靈活實現(xiàn)多級分組［1］。

2 系統(tǒng)業(yè)務需求

需要10 MHz（1 790 MHz～1 800 MHz）頻點用于綜合承載網(wǎng)絡，頻點分配方式和業(yè)務承載內(nèi)容如表1所示。

3 無線智能視信系統(tǒng)功能

3.1 系統(tǒng)服務用戶

系統(tǒng)業(yè)務中的通話業(yè)務包括專用無線通信系統(tǒng)，可支持但不限于以下用戶之間的通話功能：智能視信指揮人員與車站值班人員、安防人員、客服人員、維修作業(yè)人員之間的語音組呼、語音單呼、短信息；維修作業(yè)人員之間的語音組呼、語音單呼、短信息；智能視信指揮人員與維修作業(yè)人員之間的實時視頻通話；車站值班員與車站內(nèi)移動人員之間的組呼、語音單呼、短信息；車站安防人員之間的組呼、語音單呼、短信息、實時視頻通話；車站客服人員之間的組呼、語音單呼、短信息；車站值班人員對站內(nèi)移動人員的廣播呼叫；列車司機無須手動轉(zhuǎn)組即可發(fā)起對當前車站內(nèi)客服人員和車站值班員的組呼［2］。

編組編號業(yè)務中的編組功能主要是指系統(tǒng)用戶號碼（個呼、組呼、全呼 ）可根據(jù)業(yè)務需求進行分配；自動電話用戶和移動用戶之間的通話可通過中繼轉(zhuǎn)接和調(diào)度臺轉(zhuǎn)接兩種方式實現(xiàn)，具體分配方案在設計聯(lián)絡時確定。本系統(tǒng)具有靈活的編組功能，可根據(jù)地鐵不同的部門和不同的業(yè)務編成多個通話組，將相互之間需要通話的用戶編成不同的通話小組，每個用戶可同時編入多個通話組，通話組可按大組、中組、小組等形式編制。操作者通過調(diào)度臺對終端隨時進行編組，也可隨時對已有群組進行修改。可以編制但不限于以下通話組：系統(tǒng)可以根據(jù)不同的業(yè)務編成多個通話組，將相互之間需要通話的用戶編成不同的通話組，每個用戶可同時編入多個通話組。需要但不限于以下小組：智能視信指揮人員與各維修小組通話組；車站值班員與本站客服人員通話小組；車站值班員與本站安防人員通話小組；車站值班員與本站移動工作人員通話小組；應急與其他備用通話組。本系統(tǒng)可根據(jù)具體運營需求，在滿足系統(tǒng)配置要求的前提下，靈活調(diào)整分組。

視頻業(yè)務主要是指無線智能視信系統(tǒng)業(yè)務支持視頻監(jiān)控、終端視頻上傳、視頻分發(fā)、視頻聯(lián)動等視頻業(yè)務。

3.2 系統(tǒng)功能

3.2.1 秘密呼叫（點呼）

秘密呼叫是一種包括群用戶之間、集群用戶與調(diào)度臺用戶之間、調(diào)度臺用戶之間可發(fā)起一對一的選擇呼叫。私密呼叫是點到點全雙工通信，當處于私密呼叫中，僅通話雙方可以聽到通信內(nèi)容。集群用戶和調(diào)度臺用戶也可發(fā)起私密呼叫，系統(tǒng)將會為此私密呼叫分配無線業(yè)務資源。另外，點對點全雙工呼叫的應用場景包括：組號對于緊急呼叫、終端緊急呼叫調(diào)度員，無須撥號，采用全雙工方式；點對點全雙工對講，調(diào)度員與用戶、用戶之間可進行點對點的語音呼叫。

3.2.2 話音廣播功能

廣播呼叫是調(diào)度臺發(fā)起的點到多點呼叫，廣播呼叫的呼叫對象為系統(tǒng)內(nèi)或者指定區(qū)域內(nèi)全體成員，分為全網(wǎng)廣播組和區(qū)域廣播組。廣播呼叫無須用戶簽約，指定區(qū)域內(nèi)用戶均能接收廣播呼叫。通過廣播呼叫，調(diào)度員可呼叫系統(tǒng)內(nèi)或者指定區(qū)域內(nèi)的全體集群用戶。其具體功能包括：全網(wǎng)廣播組對象指網(wǎng)內(nèi)全體用戶，只允許有一個全網(wǎng)廣播組；區(qū)域廣播組表示一定區(qū)域范圍內(nèi)的用戶，區(qū)域廣播組的范圍通過基站列表（eNB List）劃定。區(qū)域廣播組開戶時可通過選擇基站名或基站ID列表劃定范圍；區(qū)域廣播組可以存在多個，各個區(qū)域廣播組開戶時要求區(qū)域不能重疊；廣播呼叫的優(yōu)先級僅次于緊急呼叫。廣播呼叫發(fā)起后，空閑或當前監(jiān)聽群組優(yōu)先級低于廣播呼叫的集群用戶，均被立刻拉入接聽廣播呼叫。全網(wǎng)廣播組的優(yōu)先級高于區(qū)域廣播組；在廣播呼叫過程中，只能發(fā)起廣播呼叫的用戶才有上行數(shù)據(jù)資源，其他用戶不能申請上行資源。廣播呼叫只有調(diào)度員具有廣播呼叫的發(fā)起權限，廣播呼叫不可搶權，僅發(fā)起者擁有話權；廣播組不在用戶界面顯示，用戶無法發(fā)起廣播組呼叫，僅在調(diào)度員發(fā)起廣播呼叫在終端顯示呼叫為廣播。廣播呼叫發(fā)起后，終端PTT鍵禁用，不允許發(fā)起搶權。

3.2.3 視頻回傳功能

終端可以將拍攝的視頻通過LTE無線網(wǎng)絡回傳到調(diào)度臺，視頻回傳業(yè)務可由調(diào)度臺主動發(fā)起，也可由終端主動發(fā)起，視頻伴音可由用戶設置打開或者關閉。

3.2.4 視頻分發(fā)功能

可支持調(diào)度臺將視頻分發(fā)至指定的終端。調(diào)度臺可以選擇一路視頻，向指定的一個或多個終端（終端包括調(diào)度臺、手持終端、解碼器等各種顯示實體）進行分發(fā)。用戶接收分發(fā)視頻后，可以對視頻進行播放，并可對伴音選擇是否關閉。

3.2.5 動態(tài)重組功能

可利用智能視信操作臺對通話組或用戶進行重組，動態(tài)重組功能是通過在空中接口向移動臺發(fā)送信息來實現(xiàn)的。系統(tǒng)管理員可配置動態(tài)重組的群組優(yōu)先級。動態(tài)重組使得一個或多個無線用戶可以加入一個通話組或從一個通話組刪除，系統(tǒng)僅向目標無線用戶機發(fā)送一次命令，并等待目標無線終端的反饋。

3.2.6 與TETRA互通功能

支持系統(tǒng)集群用戶通過集群網(wǎng)關（外接車臺）方式與外部Tetra系統(tǒng)用戶之間的組呼業(yè)務。其特性包括：通過配置集群網(wǎng)關方式（外接車臺）實現(xiàn)與Tetra系統(tǒng)的互通；支持將Tetra用戶加入LTE專網(wǎng)內(nèi)的群組呼叫；支持Tetra用戶發(fā)起在LTE專網(wǎng)內(nèi)的群組呼叫；支持Tetra用戶進行話權搶權或釋放功能；支持在通信車安裝［3］。

3.2.7 二次開發(fā)功能的運用

地鐵運營系統(tǒng)是一個專用系統(tǒng)，具有專用系統(tǒng)特殊的一些功能需求。目前，計算機輔助系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛的應用，對于地鐵這樣的現(xiàn)代化軌道交通系統(tǒng)，利用計算機進行輔助管理更是勢在必行。為滿足生產(chǎn)運營需求所提出的二次開發(fā)功能（如：車站移動人員巡檢打卡、客運服務信息下達、場段運營工班報修派工單的下發(fā)及完成后提交等），設備應采用開放式操作系統(tǒng)和軟件平臺，支持業(yè)務的應用擴展，并開放相應邊界接口與協(xié)議供招標人用于系統(tǒng)開發(fā)。無線通信網(wǎng)絡所提供的業(yè)務朝著數(shù)字化、智能化和全球化方向發(fā)展，為了有效解決傳統(tǒng)運維中存在的問題，應充分利用智能感知、大數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡云互聯(lián)等新技術，整合關鍵系統(tǒng)技術資源，對城市軌道交通各核心系統(tǒng)智能技術加大研究，加大產(chǎn)品開發(fā)、運維及管理模式創(chuàng)新力度。

3.2.8 錄音功能

錄音功能主要指在中心部署錄音服務器。錄音服務器配置兩塊網(wǎng)卡，其中一塊網(wǎng)卡通過交換機與多媒體調(diào)度機連接，交換機上設置端口鏡像，將多媒體調(diào)度機控制信令及音頻流鏡像至錄音服務器。錄音服務器解析控制信令，并根據(jù)控制信令編碼存儲音頻流數(shù)據(jù)。錄音服務器另一網(wǎng)卡連接錄音操作臺，錄音操作臺通過網(wǎng)絡調(diào)取錄音服務器內(nèi)錄音文件并回放。

3.2.9 網(wǎng)管功能

作為集成統(tǒng)一的綜合管理平臺，支持對寬接終端、基站、核心網(wǎng)、調(diào)度機、用戶和設備管理平臺、錄音錄像服務器、端到端加密代理服務器等集群網(wǎng)絡設備的集中管理［4］。支持其他或第三方設備的邏輯視圖，形成統(tǒng)一網(wǎng)絡視圖。網(wǎng)元設備管理體系包括拓撲管理、配置管理、性能管理、故障管理、軟件管理、許可證管理、安全管理、系統(tǒng)管理、寬接終端管理、日志管理、設備巡檢等；業(yè)務功能能夠在傳統(tǒng)的系統(tǒng)功能、設備管理基礎上，提供寬接終端管理。從設備管理、寬接終端管理多個角度支撐專網(wǎng)網(wǎng)絡和設備的管理與使用。系統(tǒng)支持不同網(wǎng)絡規(guī)模的管理方案，滿足各類網(wǎng)絡管理需求，可通過預置及預留等接口，向第三方對接網(wǎng)管上報設備資源、告警、網(wǎng)元性能文件、網(wǎng)元配置文件、配置文件等信息。另外，網(wǎng)管功能能夠用于對網(wǎng)元生成的性能數(shù)據(jù)（話統(tǒng)數(shù)據(jù)）進行管理，即對TD-LTE專網(wǎng)網(wǎng)元性能業(yè)務的集中管理；故障管理主要是指告警管理。對網(wǎng)絡中所有網(wǎng)元的告警進行實時監(jiān)控，了解告警級別、類型、原因，并及時處理故障告警；軟件管理用于對網(wǎng)元的軟件、補丁、文件以及許可證進行集中管理；安全管理主要是對用戶和用戶組的權限管理，以保證系統(tǒng)的安全性。終端管理實現(xiàn)對終端設備進行集中管理，包括終端軟件管理、終端呼叫日志采集和管理、終端配置等功能；日志管理記錄網(wǎng)管上的操作及安全信息日志，遠端采集網(wǎng)元和終端設備的日志文件；設備巡檢支持任務式的對網(wǎng)元進行巡檢和調(diào)整網(wǎng)絡參數(shù)，從而主動規(guī)避網(wǎng)絡故障。

4 結語

通過對現(xiàn)階段無線通信系統(tǒng)在城市軌道中的應用及發(fā)展進行深入分析可以看出，無線通信系統(tǒng)研發(fā)對于未來城市交通規(guī)劃及發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義，并且有著廣闊的發(fā)展前景。其中，無線智能視信系統(tǒng)以1.8 GHz頻段的LTE調(diào)度系統(tǒng)做載體，后續(xù)隨著技術日新月異的發(fā)展，可以逐漸替代目前主流地鐵無線通信TETRA調(diào)度系統(tǒng)，對未來軌道運營的智慧化、智能化、人性化、安全性、穩(wěn)定性起著積極的促進作用。

參考文獻

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［2］安永新.城市軌道交通無線通信系統(tǒng)中TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的運用研究［J］.數(shù)字通信世界，2020（4）：178.

［3］張強.無線通信技術在智能交通系統(tǒng)中的應用［J］.科技資訊，2018（11）：23-24.

［4］高志勇.城市軌道交通通信系統(tǒng)的應用模式及功能研究［J］.電腦樂園，2022（4）：175-177.

（編輯 王雪芬）