铁路集群移动通信的探讨

铁路集群移动通信的探讨

集群通信是生产调度指挥专用移动通信系统，是专用移动通信的高级阶段，它具有资源共享，分担费用、共享信道等特点。集群通信较长规专用通信有如下优点：无线信道的利用率高；容易扩容；使用方便；自动操作，支持多种通信及数据业务；具有排队和优先级功能；呼叫保密；呼叫统计和计费等。其主要用途:

1 为调度、司机等行车人员及列车上的客运组织提供移动通信服务。

2 用于公安保卫等部门的移动通信。

3 承担铁路区间通信的主要任务，逐步取代铁路区间有线电话。

一、枢纽无线列调基本功能

成都铁路枢纽周边有成昆线、成渝线、宝成线、达成线等四条干线铁路，是进出川的重要交通要道。根据规划，西环线、北环线也即将在2000年左右接入成都站。成都枢纽包括有：青白江、大弯镇、城厢、成都北编组站(缓建)，龙潭寺，成都东、成都、新都、天回镇、郫县、成都西、红牌楼、成都南、双流、沙河堡等15个车站，建成后的成都铁路枢纽形成两个环形布局。为了解决枢纽无线列调，在铁路分局调度所内枢纽调度员应能及时与上述车站任何区间的机车实现通话(简称“大三角”通信)。

目前进入成都枢纽的铁路无线列调四大干线均已建成，干线上所有机车已装设与各条干线制式和频率相适应的机车电台，各条干线的无线列调制式、频点各不相同，枢纽无线列调要将四大干线制式一齐进行改造，难度很大、投资也大，故不大可能，采用新设集群移动通信可以解决四大干线进入枢纽范围的机车和枢纽调度员之间的通信，同时也为铁路公安移动通信、铁路区间的维护、施工、抢险、救援等移动通信提供条件。成都铁路枢纽集群移动通信是铁道部在全路批准的第二个枢纽集群通信建设工程项目。

成都铁路枢纽无线列调基本功能要求：

—调度通信以通话为主，兼有数据功能

—系统呼叫功能，调度对机车可进行全呼，组呼和个别呼叫。采用车次号呼叫方式。

—电话互联功能，通过移动交换机与铁路地区交换机相连，实现无线与有线电话的通信。

——紧急告警／呼叫，车载台可用按下一个用于紧急情况下的按钮发起紧急告警。

—为其它专用系统提供通信手段，为区间维护通信，抢险救灾应急通信等。

—实时通话记录和录音功能。

—动态重组功能

—用户入网控制功能

—系统诊断和可靠功能

—越区自动切换

—信令采用MPT 1327数字信令

铁路专用集群通信系统是一个覆盖全路的广域网，工程上可从单基站网到广域网(WAN)逐步建设。若铁路枢纽范围不太大可首先使用单基站网，等时机成熟可以推广到铁路干线上，即成为广域网。

二、集群移动通信系统的网络结构

铁路集群移动通信网可为点面状网也可为点线结合的链状网。网络结构采用以下两种方式：1在沿线设基站，各基站通过传输链路集中接入中心控制器，再与调度台连接，必要时与程控交换机互联，如图一所示。

2沿线各基站分别接入各自的控制器，必要时接入本地程控交换机，基站间用话音和数据链路连接，再与调度台连接。如图二所示。

集群系统采用集中控制方式和分散控制方式的主要区别是：集中控制是在移动通信网内，由一个中心控制器控制、管理、分配各基站信道机，完成各种功能的运用方式，分散控制是在移动通信网内，基站每个信道机有一个控制器，各控制器间由高速数据相连。

集中控制方式系统与分散控制方式系统各有特点。集中控制方式的系统功能齐全，便于处理特殊功能，也便于将基本系统联结成大的区域网，适宜于多基站网。分散控制方式系统的设备简单，成本低，适宜于单区组网。

铁路集群移动通信系统宜采用集中控制方式的系统。

三、工作频段

目前铁路部门可用于集群移动通信的频段有400MHz和800MHz频段。

400MHz频段有10组频点，原为无线列调专用频点。具体是457．5～458．65MHz／467．5～468．65MHz，相邻频道间隔25KHz，双工收发频率间隔10MHz。800MHz频段有40组频点，专为铁路集群通信频率，其中806－821MHz为移动台发、基站收；851～866MHz为基站发、移动台收，相邻信通道间隔25KHz，双工收发频率间隔45MHz。

在电波传播特性上400MHz频段优于800MHz，更主要的是目前我国不少山区铁路的无线列调为了解决山区隧道弱场区的场强覆盖，架设了相当数量的漏泄同轴电缆和中继器，在这些铁路区段采用400MHz频段集群移动通信，可充分利用既有设施。在铁路枢纽地区和平原地区的铁路可采用800MHz频段。集群移动通信采用800MHz专用频段组相对较多，容量较大；在枢纽地区400MHz频段比较拥挤紧张的情况下，采用800MHz频段显得更为合适。

四、铁路集群移动通信的应用模式

如前所述，铁路集群通信主要用于列车调度通信(即“无线列调”)和铁路区间的移动通信。其重点是如何解决“无线列调”的通信问题，综合考虑铁路集群移动通信有如下几种应用模式。

1 采用T＋C制式

所谓T＋C制式就是集群通信系统加上原无线列调的C制式(即站车无线通信)。

将无线列调中的大三角通信即调度员和司机的通信采用集群移动通信系统(T)，小三角通信即车站值班员、司机、车长之间的通信采用无线列调的C制式。

采用T＋C制式比较符合目前铁路的实际，技术上比较容易实现。调度员与司机采用集群通信提高了通信质量；在多条干线引入的铁路枢纽地区，较好地解决了各条干线引入的不同制式、不同频点的问题。“小三角”通信对保证行车安全、防止行车事故发挥了重要作用，在“车机联控”中是必不可少的通信联络工具，利用原有同频单工的C制式组网灵活、简单、方便，而且也充分地利用既有的设备，在技术、经济上都比较合理。

2 采用双模集群调度系统

双模集群调度系统可包容现有列车无线调度功能，可用于工务、电务等部门的区间维修通信、可用于区间抢险、救援的临时通信等。

该系统由集群主系统和无线列调分系统组成。集群主系统的组成和布置就是集群移动通信系统的内容，它的维护控制中心是该系统的控制交换核心。无线列调分系统中，将连接调度总机和各个车站电台的调度回线与集群主系统控制中心的连接变换器相连，可接收集群移动用户选站呼叫机车电台或全呼所有机车电台。

这种制式的主要特点是将原无线列调系统包容在集群系统之内，既保持了原有无线列调系统，又实现了集群移动用户可以呼叫无线列调系统的机车司机。

3 采用全集群制式。

采用集群移动通信系统全面解决所有无线列调和铁路区间移动通信。

采用这种制式的关键技术问题就是解决车站值班员、司机、车长之间的“小三角”通信。，随着列车的行驶，车站值班员这个用户是不断变更的。为了使列车司机能与沿线各个车站的通信，可采用机车上设GPS设备。在两个车站管辖区间的分隔点上，需定义两个坐标点，作为机车进入不同区间的参考座标，并将此座标点及对应的车站代号输入机车台上连接的GPS系统。列车在行驶中，如GPS系统得知列车先经B点再经过C点(即从甲站管辖区间驶入乙站)，此时GPS系统通过集群系统的控制信道将车次号及进入区间的车站代号通告GPS控制台。GPS控制台即通知集群系统将该列车的司机和车长动态重组成与乙车站相同的组别。即系统通过控制信道利用动态重组功能更换机车台和车长手机的号码(移动台和手机是无法自行更改的)，与车站为同一群组号，实现司机、车长和车站值班员的三方通信。依次类推，即可解决沿线各车站的“小三角”通信。

这种制式的主要特点是全面包含了无线列调的大、小三角通信和铁路区间移动通信。技术上相对复杂一些。需要采用GPS技术。

结合铁路无线列调设备已在全路普及，运用良好率达98％以上，覆盖率52％的实际，也就是说