通信學(xué)論文-神木北站綜合無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

通信學(xué)論文-神木北站綜合無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：基于集群技術(shù)的綜合無(wú)線通信系統(tǒng)，具有組網(wǎng)能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、頻率資源利用率高、覆蓋范圍大等常規(guī)鐵路無(wú)線對(duì)講通信設(shè)備不具備的優(yōu)點(diǎn)。文章結(jié)合神朔鐵路神木北站工程實(shí)例，扼要介紹了神朔鐵路神木北站綜合無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。關(guān)鍵詞：無(wú)線通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸呼叫1概述神木北站是神朔鐵路公司總部所在地，除了公司機(jī)關(guān)所屬各部門外，還有電務(wù)段、供電段、車輛段、機(jī)務(wù)段、綜合段、車務(wù)段等基層生產(chǎn)單位，神木北站區(qū)段站擔(dān)當(dāng)調(diào)車、列檢等作業(yè)。神木北站目前使用無(wú)線通信設(shè)備主要有無(wú)線列調(diào)系統(tǒng)和站場(chǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)，無(wú)線列調(diào)系統(tǒng)主要用戶包括調(diào)度員、車站值班員、司機(jī)；站場(chǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)主要用戶包括列檢、抄車號(hào)、平面調(diào)車、信號(hào)維修、機(jī)務(wù)庫(kù)檢、綜合、站內(nèi)施工、公務(wù)、供電、公安等十個(gè)部門。據(jù)統(tǒng)計(jì)，神木北區(qū)段站共有無(wú)線通信設(shè)備1000多臺(tái)，同時(shí)工作的設(shè)備最多可達(dá)200臺(tái)，占用頻點(diǎn)約22個(gè)，分別分布在150MHz、350MHz和450MHz頻段?，F(xiàn)有無(wú)線通信設(shè)備存在的主要問(wèn)題有：目前使用的無(wú)線通信設(shè)備均為單工的常規(guī)同頻無(wú)線對(duì)講通信設(shè)備，系統(tǒng)功能簡(jiǎn)單單一，頻率資源利用效率低；場(chǎng)強(qiáng)信號(hào)覆蓋面窄，同頻干擾嚴(yán)重，給行車安全帶來(lái)巨大的安全隱患；另外各無(wú)線通信系統(tǒng)分屬不同部門，重復(fù)投資又不利于維護(hù)管理。無(wú)線通信設(shè)備是運(yùn)輸指揮的重要手段，能滿足生產(chǎn)管理人員之間在各種情況下實(shí)時(shí)、快捷聯(lián)系需求，隨著鐵路運(yùn)量快速增加，越來(lái)越多的部門和業(yè)務(wù)需要通過(guò)無(wú)線通信來(lái)解決，但從以上存在問(wèn)題來(lái)看，常規(guī)同頻無(wú)線對(duì)講通信設(shè)備已無(wú)法滿足運(yùn)輸生產(chǎn)、管理需要，必須采用統(tǒng)一的、系統(tǒng)功能強(qiáng)大的、頻率資源利用率高的綜合無(wú)線通信系統(tǒng)。2對(duì)綜合無(wú)線通信系統(tǒng)的基本要求神木北綜合無(wú)線通信系統(tǒng)，需要解決既有常規(guī)無(wú)線設(shè)備存在的問(wèn)題，應(yīng)能滿足以下基本要求：(1)首先，綜合無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)是一種組網(wǎng)靈活、功能強(qiáng)大的專用調(diào)度通信系統(tǒng)。系統(tǒng)可進(jìn)行全呼、組呼(大組呼、小組呼)、個(gè)別呼，優(yōu)先、限時(shí)、強(qiáng)插強(qiáng)拆以及動(dòng)態(tài)重組、加密等。為了能對(duì)極為緊急的業(yè)務(wù)提供迅速的系統(tǒng)接人，綜合無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)能具有高級(jí)別優(yōu)先特性，可事先對(duì)通話的優(yōu)先程度進(jìn)行分類，供用戶選取最適合的系統(tǒng)接通緩急級(jí)別。系統(tǒng)總是將第一個(gè)可用信道分配給緊急通話，以縮短反應(yīng)時(shí)間；(2)其次，系統(tǒng)應(yīng)具備集中控制管理所有信道，將原先分配給不同用戶的頻率進(jìn)行統(tǒng)一的動(dòng)態(tài)分配，從而提高了信道利用率，使有限的頻率得到更充分地使用的功能。這樣既共享頻率資源，又互相分擔(dān)費(fèi)用，有效地降低用戶建網(wǎng)的費(fèi)用，節(jié)省投資。為不同用戶提供各種通信業(yè)務(wù)，成功地解決了通信的公共性和獨(dú)立性之間的供需矛盾；(3)系統(tǒng)還應(yīng)能按實(shí)際的通話小組來(lái)組織，可以按用戶的工作性質(zhì)或相互關(guān)系將其劃分為不同的部門或小組，各部門或小組彼此獨(dú)立，互不干擾地完成各自通信業(yè)務(wù)，也可由用戶請(qǐng)求對(duì)現(xiàn)有編組情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)重組。3神木北綜合無(wú)線通信系統(tǒng)方案比選目前，綜合無(wú)線通信方案可以采用基于模擬集群、數(shù)字集群、GSM-R三種方案。由于GSM-R在我國(guó)應(yīng)用尚處于研發(fā)階段，基于GSM-R技術(shù)綜合無(wú)線技術(shù)距離實(shí)際應(yīng)用尚有一定距離。模擬集群具備強(qiáng)大的調(diào)度功能、共用信道功能，模擬集群系統(tǒng)在我國(guó)一般選用信令公開、技術(shù)成熟的MPT1327系統(tǒng)，該系統(tǒng)可靠性高、易擴(kuò)容，能準(zhǔn)確傳送話音、處理緊急呼叫、自動(dòng)檢測(cè)，支持多種通信和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，具有優(yōu)先級(jí)和保密功能。數(shù)字集群技術(shù)與模擬集群系統(tǒng)相比具有抗干擾能力強(qiáng)、頻譜利用率高、話音極大改善、信令控制能力更強(qiáng)、組網(wǎng)靈活、支持高速列車的無(wú)縫越區(qū)切換、保密性和可靠性極高、傳輸速度快、便于集成化等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)車站規(guī)模的系統(tǒng)，模擬集群無(wú)線通信系統(tǒng)比數(shù)字集群系統(tǒng)低很多，結(jié)合神木北站生產(chǎn)指揮業(yè)務(wù)及需求特點(diǎn)，基于模擬集群系統(tǒng)的綜合無(wú)線通信系統(tǒng)是一個(gè)性價(jià)比比較好的方案，故神木北車站綜合無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用基于模擬集群的綜合無(wú)線通信系統(tǒng)。4MPT1327系統(tǒng)模擬集群系統(tǒng)主要功能MPT-1327系統(tǒng)模擬集群系統(tǒng)包括業(yè)務(wù)功能、管理功能和維護(hù)功能。業(yè)務(wù)功能包括單呼，組呼、全呼、多信令信道、信道分組、緊急呼叫、求救告警、有線呼叫、呼叫轉(zhuǎn)移、用戶機(jī)脫網(wǎng)、自動(dòng)重發(fā)、狀態(tài)信息傳輸、數(shù)據(jù)傳輸；管理功能包括網(wǎng)絡(luò)管理終端功能、話務(wù)量分析、用戶分級(jí)和調(diào)度權(quán)限、繁忙排隊(duì)自動(dòng)回叫、被叫用戶可用性檢查、系統(tǒng)排外、用戶確認(rèn)、動(dòng)態(tài)重組、遙斃復(fù)活、各種提示音等功能；維護(hù)功能包括信令信道循環(huán)、熱備份、故障弱化及強(qiáng)抗毀能力等功能。系統(tǒng)具有與有線網(wǎng)PABX以及PSTN聯(lián)網(wǎng)能力，與有線網(wǎng)組成為一個(gè)整體，系統(tǒng)內(nèi)通信終端具有自動(dòng)脫網(wǎng)功能。自動(dòng)脫網(wǎng)時(shí)必須保證每個(gè)通信小組各個(gè)成員能夠同時(shí)脫網(wǎng)，由脫網(wǎng)轉(zhuǎn)為集群模式下時(shí)必須保證每個(gè)通信小組內(nèi)各個(gè)成員同時(shí)入網(wǎng)。系統(tǒng)具有控制中心、基站到信道3級(jí)故障弱化功能，可以保證節(jié)點(diǎn)控制設(shè)備、基站控制設(shè)備、甚至控制信道或部分話音信道故障時(shí)，仍能保證最基本的通話功能。系統(tǒng)主控設(shè)備應(yīng)具有如自診斷、故障告警、錯(cuò)誤修正等自身維護(hù)功能。5神木北綜合無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述51系統(tǒng)組成設(shè)計(jì)采用符合MFF-1327信令標(biāo)準(zhǔn)的模擬集群基站方式組網(wǎng)，系統(tǒng)設(shè)備主要包括基站、網(wǎng)絡(luò)管理終端、固定臺(tái)、便攜臺(tái)等用戶終端設(shè)備組成。根據(jù)神木北站生產(chǎn)需要，神木北綜合無(wú)線通信系統(tǒng)用戶分為機(jī)務(wù)段組、車務(wù)組、供電段組、工務(wù)組、電務(wù)段組、車輛段組、綜合段組、列檢組、車號(hào)組、調(diào)車組10個(gè)用戶組群?；九c神木北鐵路本地交換機(jī)聯(lián)網(wǎng)。52頻點(diǎn)的選擇根據(jù)鐵道部頻點(diǎn)劃分和神木北現(xiàn)有應(yīng)用情況，系統(tǒng)頻點(diǎn)采用鐵路專用400MHz頻點(diǎn)，設(shè)計(jì)頻點(diǎn)如表1所示：53場(chǎng)強(qiáng)覆蓋設(shè)計(jì)如圖1所示521下行場(chǎng)強(qiáng)覆蓋計(jì)算Po+Ga-16-Lp=Prm+La式中：Prm移動(dòng)臺(tái)接收?qǐng)鰪?qiáng)。Po直放站輸出到天線的功率(dBm)。Ls空間的自由損耗(dB)。Lp附加損耗，等于連接電纜加電纜接頭的損耗。La保護(hù)電子儲(chǔ)備，線路老化，衰落等因素引起。D移動(dòng)臺(tái)到基站的距離(km)。在此，設(shè)La=6dB，由于在區(qū)間電波信號(hào)的各種衰落比較嚴(yán)重，按照90的接通率，Lp=18dB移動(dòng)臺(tái)接收電平：Prm=Po+Ga-Ls-Lp-Ld設(shè)：po=35dBm；Ga=15dB；Lp=6dB；La=18dB可以計(jì)算出下行的覆蓋場(chǎng)強(qiáng)見圖2由此可知，使用定向天線時(shí)(Ga=15dB)，覆蓋1Okm沒(méi)有問(wèn)題；使用全向天線時(shí)(Ga=IdB)，可以覆蓋5km。522上行場(chǎng)強(qiáng)覆蓋計(jì)算與下行覆蓋計(jì)算一樣，基站的接收功率為：Pr=Pmo+Ga-Ls-Lp-La式中：Pr基站的接收功率。Pmo移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率。一般移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率為38dBm，由此可知，基站的接收功率和下行移動(dòng)臺(tái)接收功率的計(jì)算結(jié)果類似，只是要高3dB。因此，對(duì)于區(qū)間、基站的上下行覆蓋距離，在平坦的地區(qū)可以達(dá)到5km以上。553設(shè)備安裝基站設(shè)置在神木北電務(wù)段通信站三樓，基站采用交流不間斷電源供電，網(wǎng)絡(luò)管理終端設(shè)在三樓的監(jiān)控室內(nèi)，固定電臺(tái)直接設(shè)置在值班人員的工作臺(tái)上，天線采用室內(nèi)吸盤天線。基站天線設(shè)置在電務(wù)段院內(nèi)新設(shè)50m自立鐵塔上，鐵塔頂部設(shè)避雷針并設(shè)防雷地線一組(4)，收發(fā)天線分設(shè)，分別架設(shè)在塔頂兩層平臺(tái)上，天線安裝在避雷針保護(hù)范圍內(nèi)(45)間隔上下大于2m，水平大于5m。天饋線經(jīng)避雷器引入室內(nèi)，饋線不宜預(yù)留太長(zhǎng)，天饋線安裝后駐波比不大于15。基站設(shè)備保護(hù)工作、工作地線分別接至既有地線。6結(jié)束語(yǔ)隨著通信技術(shù)的發(fā)展，鐵路無(wú)線通