城市轨道交通无线通信系统的最新进展 上海大学通信与信息工程学院 郑国莘.

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1 城市轨道交通无线通信系统的最新进展 上海大学通信与信息工程学院 郑国莘

2 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。

3 一、蓬勃发展的城市轨道交通 上海市：2005年9条轨道线，总长260km 2020年17条轨道线，总长800km

4 7LINES 一、蓬勃发展的城市轨道交通 上海市：2005年9条轨道线，总长260km 2020年17条轨道线，总长800km

5 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260km 2020年17条轨道线，总长800km

6 一、蓬勃发展的城市轨道交通 上海市：2005年9条轨道线，总长260km 2020年17条轨道线，总长800km LONDON,
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260km 2020年17条轨道线，总长800km

7 一、蓬勃发展的城市轨道交通 上海市：2005年9条轨道线，总长260km 2020年17条轨道线，总长800km 7LINES

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9 上海市轨道交通规划图 M1 R1 M3 L4 M8 L5 M7 L3 L2 L3 L2 R4 R3 L1 M2 M6 M5 R2 M6 M1

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11 二、轨道交通无线电通信系统的构成 无线通信系统 FDD（频分双工） 下行：F1 上行：F1’=F1+45MHz F1，F1’：一对频点
天线 漏泄电缆 分路器 基站 SDH 设备 无线通信系统 光纤 FDD（频分双工） 下行：F1 上行：F1’=F1+45MHz F1，F1’：一对频点 无线电 交换机 SDH 设备 电力 电话 调度中心 票务

12 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

13 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
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 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：

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15 国内外城市轨道交通无线通信系统最新进展 数字集群 模拟集群 常规

16 常规无线电通信信道的使用（1、2号线）： 频点专用 F1 列调 列调 列调 列调 列调 F2 公安 公安 F3 消防

17 模拟集群无线电通信信道的使用（3号线） 频点公用 F1 列调 列调 列调 列调 公安 列调 F2 列调 公安 公安 F3 列调 消防 列调

18 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

19 数字集群无线电通信组成虚拟专网 交换机 基站 基站 公安调度台 交通调度台 基站 消防调度台

20 集群移动与蜂窝移动的比较 集群 GSM 用途 指挥调度 无线电话 频率 450M,800M 900M,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

21 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
Trans European Trunked Radio System ——泛欧集群无线电系统 Terrestrial Trunk Radio System ——全球集群无线电系统

22 TETRA系统结构

23 TETRA系统结构

24 TETRA系统结构 TETRA在设计可用于在150MHz~900MHz， 380MHz~400MHz 10MHz收发间隔 400MHz~420MHz 10MHz收发间隔 450MHz~470MHz 10MHz收发间隔 870MHz~933MHz 45MHz收发间隔 FDD——频分双工 TDMA——时分多址

25 TETRA系统结构

26 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”

27 四、单条线路无线系统组网方案 1、单基站方式 转发中继器 控制中心 基 站 传输系统 转发中继器 转发中继器

28 单基站方式 漏缆 漏缆 列车 接口设备 无线移动电话交换机 漏缆 车辆段 公安调度员 防灾调度员 列车调度员 发射机 E/O O/E 光纤
接收机 漏缆 无线移动电话交换机 电分路器 电合路器 PABX 漏缆 漏缆

29 2、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 基 站 直放站 控制中心 传输系统 基 站 直放站

30 多基站加光纤直放站方式（1拖3） 列车 无线数字移动交换机 数字基站 线路调度中心 2*64K 2M 防灾调度员 光纤 电分，合路器 E/O
O/E 列车 PABX 公安调度员 列车调度员 车辆段

31 技术难题1：同频到达时间差 l x B站 A站 T=4.9us/km×l+3.8 us/km×x- 3.8 us/km×(l –x)
其中l=2km, x=1km, 则T=9.8us >7us(TS/4)：产生多径干扰 解决：减少x，增加延迟线 l x E/O O/E 基站 B站 SDH SDH 交换机 A站 控制中心

32 技术难题2：越区切换连续性 列车方向 越区检测点 切换结束点 切换开始 4s 6dB 切换区间 F2 F1 普通缆 衰减缆

33 越区切换的条件：1、F1小于限定值：开始搜索F2 2、F2场强大于F1 6dB：开始切换 3、切换时间4s后, F2工作。
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 4s 6dB 切换区间

34 优选

35 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

36 B B B A A A C D C D D C B A A B A B D C C D C D A A A B B B 集中控制频点规划
M1 R1 M3 L4 L5 M8 M7 L3 B L2 B B A A A L3 L2 R4 R3 C L1 D M2 C D M6 D C M5 B R2 A A M6 B M1 A B M4 R4 D C C D C M7 D M2 A A R2 A B B L5 M3 M5 B R1 L1 M8 R3 L4

37 全市轨道交通无线通信系统组网方案 2#调度台 基站 中心交换机 集中控制组网原理图 1、按区分频 2、同区线路连通 3、分线调度 基站
1#线 2#线 1#调度台

38 分散控制组网原理图 1、按线路分频 2、交会点频率不同 3、各线通过中心连通

39 全市轨道交通无线通信系统组网方案 集中-分散控制组网原理图 1、按线分频 2、部分线路公用交换机 3、交会点同频或异频

40 推荐方案

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42 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。

43 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）

44 ？ ？ ？ TETRA Inter-System Interface (ISI) 技术难题3：公安无线通信系统与地铁系统互联 地铁 公安
调度中心 交换机 ？ 地铁 调度中心 交换机 公安 ？ 分路器 ？ 基站 SDH 设备

45 TETRA系统互联互通最新进展——2003年12月欧洲三国互联（MOTOROLA & NOKIA）

46 TETRA系统互联互通最新进展——2003年12月欧洲三国互联（MOTOROLA & NOKIA）
System Vendor A Vendor B Gateway Interconnection

47 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

48 六、 无线电信号在漏泄电缆中的传输 mmmmmm

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52 用于GSM系统 END

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56 表1 RCT6-CPUS 系列漏缆的插入损耗与耦合损耗

57 插入损耗：与长度成正比。 耦合损耗：以2m距离为准计算。
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Coupling Loss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。

58 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=12.6 Lc=72 接头损耗Lj=12（跳线、接头等） 障碍损耗Lz=12? 所以Pr= =－78.6 要求基站接收电平：Pr>-100dBm 余量：－78.6＋100＝21.4

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61 技术难题4：列车交会时的弱场强 10-30dB？

62 实验结果：

63 新的挑战_____上海磁悬浮列车通信 1.穿越隧道——38GHz 500km/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？

64 END