轨道交通数字集群TETRA系统的可靠性设计

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在我国城市地铁通信系统中，专用无线调度通信系统是高速运行的地铁列车与车下运营管理人员之间唯一的通信手段，担负着提高运营效率、确保行车安全及地铁乘客生命安全的重要使命。因此，无线调度通信系统本身的可靠性、安全性设计是系统规划中至关重要的部分。

我国现今已投入运营的地铁无线通信系统都采用数字集群TETRA系统。与其它几种数字集群系统相比，TETRA是一种较为成熟的标准。其优点是指挥调度功能齐全，组网方式灵活，抗干扰能力强、频谱利用率高，系统容量大、能提供语言、数据通信业务和灵活的网络管理功能。TETRA系统集双向无线电对讲机、移动电话、数据传送等多功能于一体，在地铁无线调度通信中具有良好的适宜性。

一、全基站部署模式提高系统的可靠性

数字集群TETRA在轨道交通的组网规划中，曾经有过几种不同的基站部署模式，分别是全基站模式、基站加光纤直放站模式、基站加射频直放站模式。全基站模式是在控制中心设置集群交换机和调度台，在地铁沿线各车站、车辆段设置集群基站。交换控制设备与基站之间通过有线传输通道连接，地铁沿线架设漏泄同轴电缆实现车站站台及隧道内的场强覆盖。基站加光纤直放站模式与基站加射频直放站模式均是主要从经济性考虑，分别希望利用光纤直放站和射频直放站代替部分TETRA基站。

这三种基站配置方式在轨道交通TETRA无线通信系统建设初期都有案例。但随着系统逐步投入运营，从运营维护和实际使用的角度看，由于直放站包含近端射频调制、光路传输、远端射频解调、射频放大等多个部分，出故障的环节多，增大运营维护工作量。另外，直放站中任一部分出现故障，都会导致整条链路故障，影响2—3个车站的用户，影响面大。直放站由于噪声系数的增加，其信号的载噪比不上全基站模式。

从以上分析不难看出全基站组网模式的方案在系统的安全可靠性、频率利用率、系统容量、系统扩展功能等方面均优于基站+直放站的模式。而地铁集群无线通信专用网的性质决定了其在系统安全性、可靠性、通信接续时间、通信延时等方面较公众移动通信都有更高的要求。一旦出现故障或紧急情况关系到行车和旅客的生命安全，地铁无线专用网系统承担的不仅是经济责任而且还要承担社会责任，因此，在系统层面和网络组织方案上应尽量减少故障率，一旦发生故障仍能够保证用户的最低使用要求。目前新近规划建设的地铁TETRA无线通信系统都采用了全基站的组网方案，这也已经成为业界的共识。

二、设备冗宗、灾备中心和降级使用

为确保系统安全可靠，轨道交通的TETRA系统设备的关键部件全部采用冗余设计，提高了设备的可靠性。尽管如此，随着城市轨道交通网络化的发展，一个交换控制中心需要管理越来越多的线路，对交换控制中心的本身的容灾能力提出的更高的要求。

目前已经在上海等城市的轨道交通TETRA系统中建设了异地容灾备份的交换控制中心。同时异地备份的交换控制中心采用数据“实时同步备份”，以确保在任何一个交换中心遭到破坏或是发生严重故障时，整个网络的数据完好。而基站可以采用双链路设计，可以在主、被交换控制中心之间实现自动倒换，确保系统“0”中断，有效地提供无线通信可靠保障。

数字集群TETRA系统具备单基站集群功能，即在全部交换控制中心(主、备交换控制中心)都出现问题时，或交换机到基站的传输链路出现故障时，基站仍能够继续工作，但这时基站范围内的通信就会与指挥中心失去联系。

目前在地铁线路的设计中，设计单位都强调采用一种独特的降级运行模式。这种方式是在基站处于单站集群的情况下，利用各基站服务区内的特定的固定台与降级使用的调度台相互配合，对所属调度区间的车辆进行话音调度，进一步保证了在极端情况下，无线系统依然能继续提供列车调度基本的通信保障。