上海市轨道交通无线组网建设方案研究

上海市轨道交通无线组网建设方案研究上海大学通信与信息工程学院郑国莘TEL:56337204,13501636916EMAIL:[e-mail]一、上海地铁规划现状二、互通互联的问题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TETRA数字集群无线电通信系统频谱效率高：25KHz——4路双工话音传输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”光纤调度中心基站SDH设备无线通信系统组成3系统的设置3.1系统制式与设置3.1.1无线通信系统必须采用符合国家标准的TETRA制式800MHz数字集群系统。3.1.2无线通信系统应纳入未来建设的上海市第二集群共网平台，并先行独立建设。3.1.3无线通信系统应设置四个子系统：列车调度子系统，事故及防灾子系统，停车场、车辆段（简称车场）管理子系统设备维护子系统。工作频段可用工作频段：350M,450M,800M频段地铁已经申请到：350M和450M上海市拥有800M的频点的用户：国脉通信、上海市公安局、上海市政府、上海市港务局等需求：800M频点8对数字集群无线电通信组成虚拟专网4系统的组网4.1系统组网原则4.1.1无线通信系统组网必须保证对列车调度话音业务的畅通、可靠、快捷，独立运行管理，不受其他网影响，特别在纳入地面共网的情况下能保证调度业务不受影响。4.1.2全市轨道交通无线通信系统的组网应采用集中—分散式，统一规划全市频率覆盖，并按规划实施。全市轨道交通无线通信系统组网方案M8M8R4R4R3R3M7M7M5M5M6M6M1M1L3L3R1R1L4L4L2L2L5L5R2R2L1L1M3M3M4M2M2集中控制频点规划推荐方案全市轨道交通无线通信系统组网方案M8M8R4R4R3R3M7M7M5M5M6M6M1M1L3L3R1R1L4L4L2L2L5L5R2R2L1L1M3M3M4M2M2分散控制频点规划(每频8站)全市轨道交通无线通信系统组网方案M8M8R4R4R3R3M7M7M5M5M6M6M1M1L3L3R1R1L4L4L2L2L5L5R2R2L1L1M3M3M4M2M2R1=R2=M8=R4M3=M4=M7=L4集中-分散控制频点规划1（每频8站）十五期间M8M8R4R4R3R3M7M7M5M5M6M6M1M1L3L3R1R1L4L4L2L2L5L5R2R2L1L1M3M3M4M2M2R1=R2=M8=R4M3=M4=M7=L4M5=M2=M6R3=L1=L2=L3L5=M1集中-分散控制频点规划1（每频8站）2020年远景M8M8R4R3R3M7M7M5M5M6M1M1L3R1R1L4L4L2L2L5L5R2R2L1L1M3M3M4M2R1=R2=M8=R4M3=M4=M7=L4M5=M2=M6R3=L1=L2=L3L5=M1集中-分散控制频点规划2与推荐方案兼容（十五期间）M8M8R4R4R3R3M7M7M5M5M6M6M1M1L3L3R1R1L4L4L2L2L5L5R2R2L1L1M3M3M4M2M2R1=R2=M8=R4M3=M4=M7=L4M5=M2=M6R3=L1=L2=L3L5=M1集中-分散控制频点规划2与推荐方案兼容2020年远景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。4.2交换中心组网原则4.2.1交换中心应能通过中继线或用户线连接程控交换机。4.2.2在地理位置上按块分配频率区或按线路分配频率区的线路可连接在同一台无线通信系统交换机（简称交换机）上，共享交换机资源。4.2.3当设置两个以上交换中心时，每个交换中心必须对所辖线路集中控制，交换机之间能互联互通。？5基站频率配置5.0.1基站载频数量应根据频率指配情况确定。5.0.2当基站工作频率的数量只有一对时，载频配置可采用两种方式：双收发信机双载频（f1主＋f2备）配置以及双收发信机单载频（f1主＋f1备）配置。5.0.3当基站工作频率数量为2对时，载频配置应采用双收发信机双载频（f1＋f2）配置。收发信机应有备份。5.0.4当基站频率数量大于2对时，载频配置应采用多收发信机多载频配置。收发信机应有备份。4.3线路组网原则4.3.1每条线路应设置调度台，用于线路的列车调度与集中管理。调度台应通过有线链路连接交换中心。4.3.2线路宜采用光纤直放站覆盖模式。4.3.3采用光纤直放站覆盖模式时，多个车站应共用一个基站，设置基站的车站应由基站直接提供信号进行覆盖，其他的车站由光纤直放站覆盖。基站与交换中心应通过有线链路连接。基站与光纤直放站应通过光纤链路连接。单基站控制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/OPABX单条线路无线系统组网方案——多基站控制方式多基站控制方式线路调度中心2*64K2*64K2M2M2M2M2M防灾调度员公安调度员列车调度员光纤中心站左站无线数字移动交换机数字基站电分，合路器E/OO/E列车车辆段PABXE/O右站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6设备组成6.0.1交换中心与调度中心合设时，应设置无线交换设备、调度台、网管设备、监控设备和录音设备。6.0.2调度中心单设时，应设置调度台、分网管设备、监控设备和录音设备。6.0.3采用光纤直放站覆盖模式时，光纤直放站主站应设置在基站处。光纤直放站远端站应设置在不设置基站的车站及区间。6.0.4设置基站的车站及车场应设置基站、光纤直放站主站设备及天馈线设备。不设置基站的车站及车场应设置光纤直放站远端站设备及天馈线设备。天馈线设备应包括接收分路模块、发射合路模块、双工器和上行低噪声放大器等。6.0.5基站应由若干数字集群信道机、电源设备等组成。7无线电信号的覆盖方式7.0.1地下隧道区间无线电信号的覆盖应采用漏泄电缆方式，在隧道洞壁单侧敷设。7.0.2地面线路、高架区间无线电信号覆盖宜采用漏泄电缆方式，并采用上下行线路的一侧敷设。在保证系统的通话质量和满足越区切换要求下，根据实际情况可以选择漏泄电缆架设方式。7.0.3地下站厅无线电信号覆盖宜采用天线或天线阵方式。地下站台无线电信号覆盖宜采用漏泄电缆方式。7.0.4地面、高架站厅和站台无线电信号覆盖宜采用天线或天线阵方式。7.0.5地面车场的无线电信号覆盖应采用天线或天线阵方式。9系统的主要技术指标9.0.1话音质量应为3～4级。9.0.2可通信概率≥95%。9.0.3场强覆盖范围内自由空间≥-85dBm。9.0.4场强覆盖范围:车站站台、站厅、线路交汇站线路间的人行通道；隧道区间每条轨道中心两侧3米内；地面线路和高架区间每条轨道中心两侧5米内；车场范围内。9.0.5接收机射频输入端同频道干扰保护比≥－19dB。9.0.6系统入网时间≥500ms。9.0.7越区切换时间≥100ms。NSHM1-120-110-100-90-80-70-60-50-400500100015002000250030003500MeasurementPointsReceivedLevel(dBm)Specification=-100dBm95%ReceivedLevel=-95dBm50%ReceivedLevel=-85dBm纵向传输特性ZDBB_1-110-100-90-80-70-60-50-4005001000150020002500MeasurementPointsReceivedLevel(dBm)Specification=-88dBm95%ReceivedLevel=-97.5dBm50%ReceivedLevel=-88dBm横向传输特性纵向长度（m）横向距离（m）天线高度（m）列车A列车B场强（dBm）29080.3有无－90无无－8029081.5无无－68无有降15降15有无降20将1810062.2无无－73无有降20有无降25车辆阻挡特性地铁GSM系统与无线电通信系统公用漏缆GSM：900M以及1800M频段地铁：350M,450M,800M结论：存在着与地铁无线通信系统公用漏