城市轨道交通无线通信系统_集群通信系统

城市轨道交通无线通信系统的最新进展一、思考题1、同频干扰的解决方案？2、越区切换的主要问题？3、漏泄电缆的损耗如何计算？4、简述地铁无线电通信系统。一、蓬勃发展的城市轨道交通上海市：2005年9条轨道线，总长260km2020年17条轨道线，总长800km一、蓬勃发展的城市轨道交通上海市：2005年9条轨道线，总长260km2020年17条轨道线，总长800km7LINES一、蓬勃发展的城市轨道交通上海市：2005年9条轨道线，总长260km2020年17条轨道线，总长800km14LINES一、蓬勃发展的城市轨道交通上海市：2005年9条轨道线，总长260km2020年17条轨道线，总长800kmLONDON,14LINES一、蓬勃发展的城市轨道交通上海市：2005年9条轨道线，总长260km2020年17条轨道线，总长800km7LINESM8M8R4R4R3R3M7M7M5M5M6M6M1M1L3L3R1R1L4L4L2L2L5L5R2R2L1L1M3M3M4M2M2上海市轨道交通规划图光纤基站SDH设备无线通信系统漏泄电缆调度中心交换机分路器天线FDD（频分双工）下行：F1上行：F1’=F1+45MHzF1，F1’：一对频点SDH设备电话票务无线电电力二、轨道交通无线电通信系统的构成无线通信系统组成：列车调度子系统公安子系统紧急呼叫子系统停车场、车辆段管理子系统设备维修子系统数据传输：控制中心与车载台之间，停车场、车辆段与车载台之间传输呼叫、紧急呼叫、故障等信号。呼叫：一般呼叫（选呼、组呼、全呼）呼叫优先：呼叫级别：普通呼叫：高级呼叫：紧急呼叫：无线系统功能直接通话：转接通话：司机间，值班员_司机公安值班员间停车场维修人员间已建和在建的轨道交通无线系统情况表线路制式频点数频段使用情况地铁#1常规5对450M使用中地铁#2常规5对450M使用中地铁#2西延伸常规5对450M明珠线一期模拟集群5对450M使用中明珠线二期数字集群5对800M地铁#1北延伸常规5对450M地铁#1南延伸数字集群待定800M杨浦轻轨线数字集群待定800M浦东AA轻轨线数字集群待定800M国内外城市轨道交通无线通信系统最新进展常规模拟集群数字集群常规无线电通信信道的使用（1、2号线）：频点专用模拟集群无线电通信信道的使用（3号线）频点公用数字集群无线电通信信道的使用（4号线以后）频点公用，TDM时分复用，FDD数字集群无线电通信组成虚拟专网基站基站基站交换机交通调度台公安调度台消防调度台集群GSM用途指挥调度无线电话频率450M,800M900M,1800M工作方式半双工双工联网本网与市话互联用户公交、公安、团体个人费用高低实时性好差集群移动与蜂窝移动的比较三、国内外城市轨道交通无线通信系统最新进展——TETRA数字集群系统TransEuropeanTrunkedRadioSystem——泛欧集群无线电系统TerrestrialTrunkRadioSystem——全球集群无线电系统外部网络接口TSCTSC116集群交换机线路设备接口线路设备接口TSCTSC116集群交换机线路设备接口SMTS主集群交换机MTS管理操作中心调度台等有线设备接口2MBit集群交换机116BSBS外部网络接口外部网络接口外部网络和其它TETRA接口TETRA系统结构TETRA系统结构1个时隙＝510个调制比特（＝14.67ms）1234565095101个TDMA帧＝56.67ms12341.1.1.1.1.1.1.1.3.1复帧＝18个TDMA帧（＝1.02s）123451718TETRA系统结构TETRA在设计可用于在150MHz~900MHz，380MHz~400MHz10MHz收发间隔400MHz~420MHz10MHz收发间隔450MHz~470MHz10MHz收发间隔870MHz~933MHz45MHz收发间隔FDD——频分双工TDMA——时分多址TETRA系统结构TX和RX时隙数必须是同样多下行链路12341234123412341234123412341234123上行链路1.1.1.1.1.1.1.1.1.TETRA数字集群无线电通信系统频谱效率高：4个逻辑信道25KHz信道间隔36Kbps传输速率28.8Kbps净数据速率每个信道7.2Kbps。抗干扰能力强：易于加密，加密方式多。业务能力强：调度、电话连接、数据传输、图象传输，车辆定位等，话音数据同传。多用户群使用：一个硬件无线电系统上设置多个“虚拟网”四、单条线路无线系统组网方案1、单基站方式单基站方式车辆段公安调度员防灾调度员列车调度员接口设备发射机E/OO/E光纤列车接收机O/EE/O光纤漏缆无线移动电话交换机电分路器电合路器O/EE/OPABX2、单条线路无线系统组网方案——多基站推荐方案——多基站加光纤直放站直放站直放站多基站加光纤直放站方式（1拖3）公安调度员列车调度员车辆段线路调度中心2*64K2*64K2M2M2M2M2M防灾调度员光纤无线数字移动交换机数字基站电分，合路器E/OO/E列车PABXE/OO/El技术难题1：同频到达时间差T=4.9us/km×l+3.8us/km×x-3.8us/km×(l–x)=1.1us/km×l+7.6us/km×x其中l=2km,x=1km,则T=9.8us7us(TS/4)：产生多径干扰解决：减少x，增加延迟线O/EE/O基站SDHSDH交换机A站B站控制中心x列车方向越区检测点切换结束点切换开始切换开始4s4s6dB6dB切换区间F2F2F1F1普通缆衰减缆技术难题2：越区切换连续性越区切换的条件：1、F1小于限定值：开始搜索F22、F2场强大于F16dB：开始切换3、切换时间4s后,F2工作。结论：1、采用衰减漏缆，减少了切换区间，但有可能4s内断线2、建议采用衰减接头列车方向越区检测点切换结束点切换开始切换开始4s4s6dB6dB切换区间3．结论单基站每个车站设一个基站几个车站设一个基站基站投资少传输线路：每站一条光纤光纤带宽：100-1000M光纤投资：大额外光设备:需要传输维护：复杂基站维护：简单适应：模拟集群系统未来大容量的数字集群系统基站投资大传输线路：数字接口光纤带宽：每站2*64K光纤投资：小额外光设备:不需要传输维护：简单基站维护：复杂频点覆盖：区域小适应：数字集群系统基站投资小传输线路：数字接口光纤带宽：每站2*64K光纤投资：小额外光设备:不需要传输维护：简单基站维护：复杂频点覆盖：区域大适应：数字集群系统五、全市无线系统组网方案方案：1、集中控制式——分区分配2、分散控制式——按线路分配核心问题：1、同频干扰——同频基站有一定间隔2、频点分配——上海市分配地铁4对频点M8M8R4R4R3R3M7M7M5M5M6M6M1M1L3L3R1R1L4L4L2L2L5L5R2R2L1L1M3M3M4M2M2集中控制频点规划全市轨道交通无线通信系统组网方案全市轨道交通无线通信系统组网方案推荐方案9．结论集中式控制方案分散式控制方案集中-分散式控制方案1.信道利用率高。2.全市大网一个交换机，投资较省。3.增加线路频点无须调整4.需要频点少5.枢纽站线路数量不限6.适应于集中管理体制。7.方便向社会开放无线电资源.1.适应分期投资模式。2.适应单独运行模式。3.不存在技术寿命短的危险，新老技术共存。4.易于实施,可行性好.5.适应于分线管理..6.控制简单故障率低.传输链路少，维护建设都容易。1.适应分期投资模式。2.信道利用率高。3.线路基站数量少。7.不存在技术寿命短的危险，新老技术共存。8.易于实施,可行性好.9.适应于分线管理..4.控制简单故障率低.传输链路少，维护建设都容易1.交换机容量大，首次投资大。2.设备集中管理不适应线路固有的单独运行模式.3.存在技术寿命短，先期投资浪费的风险。4.交换机备份费用大5.基站链路多6.设备故障影响面大7.存在已有的系统向统一系统过渡的问题。1.信道利用率低。2.线路间需要用专用信道连接才能通信3.5条线路交会时要增加频点或者并网运行4.实现统一网管难度大5.规划外增建线路需要调整频点难度大。6.全市大网有许多交换机，投资较大。7.不适应集中管理体制。8.资源向社会开放困难。1.与线路固有的单独运行模式不很适应。2.实现统一网管有一定难度3.规划外增建线路需要调整频点难度大。4.全市大网有许多交换机，投资较大。5.不适应集中管理体制。6.资源向社会开放困难。结论：1、4组频点可以满足各种组网方式的需求。2、采用集中-分散式比较适合。3、推荐方案可以作为集中方式使用，也可以作为集中-分散方式使用。作为集中-分散方式使用时，明珠线二期之外的线路频点具体规划应该根据分线需求由设计部门再行调整。技术难题3：公安无线通信系统与地铁系统互联现状：两级无线电通信系统。第一级：800M的集群数字通信系统市局直到基层领导第二级：350M模拟集群通信系统全市的公安网，配备到值勤民警。问题：1、需携带两种手机2、不能互通解决：与地铁无线电系统的互联互通（科委重点项目）技术难题3：公安无线通信系统与地铁系统互联TETRAInter-SystemInterface(ISI)基站分路器SDH设备调度中心交换机调度中心交换机？？？公安地铁TETRA系统互联互通最新进展——2003年12月欧洲三国互联（MOTOROLA&NOKIA）TETRA系统互联互通最新进展——2003年12月欧洲三国互联（MOTOROLA&NOKIA）TETRASystemVendorATETRASystemVendorBGatewayGatewayGatewayInterconnection技术难题3：消防无线通信系统的互联互通现状：350M模拟集群通信系统全市的公安网，配备到值勤民警。问题：地上地下不能互通趋势：1、组建两级网：800M第一级用于指挥以及350M用于战斗2、专用系统引入地下组成自己的专网mmmmmm六、无线电信号在漏泄电缆中的传输ENDENDENDEND用于GSM系统ENDENDEND表1RCT6-CPUS系列漏缆的插入损耗与耦合损耗插入损耗：与长度成正比。安德鲁公司的英寸RCT6-CPUS系列漏缆的典型值如表1。在800M频带，其插入损耗Attenuation为2.8dB/100m。Li(d)=2.8dB/100m•d耦合损耗：以2m距离为准计算。工程上，漏缆场强的计算采用相对法，即由2m处的耦合损耗A为准，推算任意处的损耗。Lc(D)=klgD/2+A其中A由表1中的CouplingLoss给出。K在自由空间取20，在隧道环境考虑到信号迭加可以取10～15。系统场强计算(上行)：接收场强Pr=Pt-Li-Lc-Lj--Lz其中手机输出功率1W:Pt=30dBm(10lg1W/1mW)Li(d)=2.8dB/100m•600m=12.6Lc=72接头损耗Lj=12（跳线、接头等）障碍损耗Lz=12?所以Pr=30-12.6-72-12-12=－78.6要求基站接收电平：Pr-100dBm余量：－78.6＋100＝21.4ENDEND技术难题4：列车交会时的弱场强10-30dB？实验结果：ZDBB_1-110-100-90-80-70-60-50-4005001000150020002500MeasurementPointsReceivedLevel(dBm)Specification=-88dBm95%ReceivedLevel=-97.5dBm50%ReceivedLevel=-88dBm新的挑战_____上海磁悬浮列车通信1.穿越隧道——38GHz500km/h多径效应？2.漏缆通信_____电磁干扰，多普勒效应3.系统改造——863计划沪杭高速TETRA?GSM-R?专用系统？列车信号无线传输？