摘要：城軌無線通信系統在城市道交通的列車運營和日常管理中發揮着關鍵作用，本文以大連快軌三號線無線系統改造工程爲例，對在軌道交通行業最常用的幾種數字集羣系統包括：GSM-R、TETRA和NEXEDGE系統進行研究對比。
關鍵詞：無線通信；GSM-R；TETRA；NEXEDGE
軌道交通的運營離不開大量資訊的交互,其中專用無線通信系統是城市軌道交通通信系統的重要組成部分,主要用於解決固定人員(調度員、值班員)與流動人員(司機、維修人員、列檢人員)間及流動人員相互之間的通話及數據傳輸問題，是提高運輸效率、確保行車安全及應對突發事件的必要手段。在城市軌道交通的列車運營和日常管理中發揮着關鍵作用。
1方案研究
下面針對大連快軌三號線現階段無線通信系統情況、運營需求、改造成本等具體情況及可供選擇的幾種方案進行分析研究，從而選擇一套較適合該線路的方案。目前國內軌道交通行業大多采用以下幾種無線通信制式：模擬專用信道、模擬集羣、數字集羣。而隨着社會的發展、科技的進步，模擬系統在軌道交通行業的應用已寥寥無幾，只有少數早期修建，還未進行系統升級改造的線路能見到模擬專用信道系統的應用。而幾乎所有新建及進行過系統升級改造的線路都採用了抗干擾能力更強、頻率利用率更高、實現功能更強大、擴容性更好的數字集羣系統。而在軌道交通行業最常用的幾種數字集羣系統包括：GSM-R和TETRA。還有在國內軌道交通沒有過應用，但功能上完全能夠滿足需要的健伍NEXEDGE系統。大連快軌三號線現有無線通信系統於2002年10月開通，是一套採用模擬專用信道的系統，分爲列調子系統、維修子系統和車輛段子系統，全線設定三個基站。總體來看，當初大連快軌的無線通信系統採用的專用信道的方式，不論從建設成本、系統功能上都比較合理，但由於設備的多年執行，部分設備老化，加之周邊環境出現較大變化，影響到了場強的覆蓋。另外，按照國家對加快無線通信系統數字化進程的要求，現有設備急需進行升級改造，以適應未來軌道交通運營的更高要求。
GSM-R（GSMforRailways）系統是在GSM技術基礎上專門爲鐵路通信設計的綜合專用數字移動通信系統。它在GSMPhase2+的規範協議的進階語音呼叫功能，如組呼、廣播呼叫、多優先級搶佔和強拆業務的基礎上，加入了基於位置尋址和功能尋址等功能，適用於鐵路通信特別是鐵路專用調度通信的需要。主要提供無線列調、編組調車通信、區段養護維修作業通信、應急通信、隧道通信等語音通信功能，可爲列車自動控制與檢測資訊提供數據傳輸通道，並可提供列車自動尋址和旅客服務。GSM-R在國內更適合於鐵路的應用，無論從建設成本還是實際應用方面考慮，GSM-R都不適合大連快軌三號線的無線通信系統改造。TETRA數字集羣系統在各國的地鐵、輕軌等城市交通領域有大量的應用；TETRA是基於TDMA（數字時分多址）技術的專業移動通信系統，它的優勢是透過中繼臺將信道容量增至模擬系統的兩倍。一臺中繼臺承擔兩臺中繼臺的工作，減少硬件設備的投入。不足之處在於它將信道分爲了兩個時隙，實現信道容量的增容和頻譜利用率的提高需要藉助中繼臺，否則手持臺和車載臺在12.5KHz信道下只能傳輸一路語音或者數據；在同一時隙裏，不能實現語音和數據同傳；TDMA方式下，時隙間阻止數據衝突所需的保護時間會使系統覆蓋面積和單間隙有效數據傳輸率減少。可實現鑑權、空中接口加密和端對端加密。TETRA數字集羣系統同時還具有虛擬專網功能，可以使一個物理網絡爲互不相關的多個組織機構服務。TETRA數字集羣系統具有豐富的服務功能、更高的頻率利用率、高通信質量、靈活的組網方式，許多新的應用（如車輛定位、圖像傳輸、移動互聯網、數據庫查詢等）都已在TETRA中得到實現。因此，近兩年TETRA數字集羣系統在歐洲乃至世界得到了快速的發展。根據接入點不同TETRA基本業務可劃分爲承載業務和用戶終端業務。
TETRA支援的'用戶終端業務包括：單呼（點對點）、組呼（點對多點）、應答組呼、廣播呼叫（單向點對多點）以及上述各種情況的明話或密話。TETRA支援的承載業務包括：分組數據、電路數據。可見從功能及行業應用來說，TETRA是個非常合適的選擇，但當前主要的TETRA系統廠家是EADS和Motorola公司；主要的TETRA終端廠家是Sepura、EADS和Motorola公司，這些國外產品本身價格較高，加之TETRA系統只能採用中、小區制覆蓋的模式，線路上需要增加多處基站，設備數量大幅度增加，改造成本會非常昂貴，仍不適合現階段大連快軌無線通信系統的改造。NEXEDGE系統是建伍公司最新開發的全數字化專業無線通信系統。採用最先進的語音編碼技術和DSP處理技術，大幅度提高了頻率使用效率，信道寬度最窄可以做到6.25kHz,不需藉助中繼臺也能實現頻譜利用率比傳統的模擬12.5KHz系統增加2倍。僅是目前25kHz信道間隔的1/4。並且，在6.25kHz信道上,由於採用具有優異陡降特性的濾波器，使整機獲得了良好的接收靈敏度，通信距離優於當前的模擬通信系統。即使脫離系統常規使用也可以提供令人滿意的通信距離。此外，數字處理技術使得通信的背景噪聲大幅度降低了，通話更加清晰、舒適。
NEXEDGE系統採用大區制，覆蓋大範圍區域所需要的基站數量相對少，電臺通信距離遠，投資相對節省，而且便於維護。特別適合特殊情況下的應急通信使用。有效的通信距離等於甚至優於目前使用的同等條件下的模擬FM系統。而且，通話延遲時間短，用戶不易察覺，操作容易掌握，不會有不習慣的感覺。NEXEDGE系統採用NXDN數字空中接口標準，尋址方式採用FDMA（頻分多址）方式，每一個話路使用1個信道；語音編碼採用世界最先進的AMBE＋2聲碼器，具有先進的語音壓縮技術，背景噪聲極低，聲音保真度好，清晰易懂，結合高效率的糾錯技術，即使在高速移動、弱電場等惡劣環境中，也可以還原出語音；使用12.5kHz窄帶信道或6.25kHz超窄帶信道；語音和數據可以同時傳輸。在傳輸語音數據中，可以利用空閒位置傳輸數據。實現數/話同傳，爲GPS數據傳輸提供了良好基礎。數字靜噪。可以準確的檢測出是否有信號，因而可以有效的避免噪音誤開啟靜噪造成干擾的情況。多基站集羣網絡系統最多可以有60000個用戶個人ID和60000個小組ID。傳輸集羣方式和資訊集羣方式可以透過編程選擇使用。
2總結
可見，NEXDEGE作爲一套數字集羣系統從功能上完全能夠滿足大連快軌三號線的要求，雖然其設備也是國外產品，單個設備價格較高，但由於該系統是大區制覆蓋，所需基站數量少，改造施工量少，所以工程總價相對於TETRA等系統要低很多。綜合考慮，大連快軌三號線的無線通信系統改造方案可選擇NEXDEGE多基站系統。該方案在國內雖沒有應用案例，但在北美地區已有多個成功案例。當然，具體實施還要經過全面考察、測試才能最終定論。
參考文獻
[1]林浩，淺談GSM-R系統技術分析及在我國鐵路通信中的具體應用[J]，中國高新技術企業，2015年第2期，60-61
[2]何宗華，汪鬆滋，何其光，城市軌道交通通信信號系統執行與維修[M]，北京：中國建築工業出版社，2007年1月，73-81