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Dimetra 广州地铁二号线无线通信大平台

时间:2013-08-28 来源:广州市地下铁道总公司 作者:关国俊 点击:

 

1.背景
从最古老的步行到最先进的高速列车,陆地交通,一个和人类一样古老而又在不断蓬勃发展的事业,一直陪伴在我们的身边。随着城市的发展,拥挤的交通问题日益明显,在地面资源越来越少的情况下,人们开始了地下交通的探索,地铁运输也应运而生。区别于传统的地面公交运输,地下铁道运输班次安排更紧密,运行速度更快,但另一方面,由于列车在隧道这种局限空间里面快速运行,使列车司机对列车运行的沿线情况的把握远远不及公交车司机。为了及时联系到列车司机,对全线运行的列车做出统一的调度,保障地铁系统的安全、准点、快捷,必须要搭建一个属于地铁的无线通信平台。

2.Dimetra在广州地铁二号线的应用情况
2.1系统组成
从2002年底至今,广州地铁第一套数字集群通信系统——摩托罗拉公司的Dimetra系统,陪伴广州地铁二号线走过了将近7个年头。作为二号线唯一的无线通信系统,Dimetra主要由以下部分组成:
 位于控制中心的主站系统及维护终端
 分布于车站及车辆段的基站/直放站系统
 位于控制中心及车辆段的调度终端
 分布于各个车站、车辆段及区间的天馈线系统
 分布于各个车站、车辆段的无线终端(车载台、车站台及手持台)

目前的二号线从三元里到万胜围共计17个车站,一个车辆段及一个控制中心。正线各车站及区间里无线信号的提供采用基站直接覆盖加直放站延伸覆盖的形式。

2.2系统功能
无线通信的优势之一,就在于在系统的覆盖范围内,无线用户可以自由移动,摆脱了有线通信中线路的限制。Dimetra系统的最重要功能就是方便调度员对行车进行有序的组织。

在控制中心主站的控制下,无线基站处于广域集群的工作状态,借助于灵活的编组方案,位于控制中心的调度员可以随时与系统中需要联系的列车司机、站务人员及维修人员进行语音通信,轻松发布调度指令,如下图所示:

所有基站到主站的X.21链路采用点到点的连接方式,在一个链路出现故障的情况下,其余的基站与主站之间的连接并不会受其影响。在某个链路出现故障情况下,系统将自动分割成两个独立运行的分系统:
出现链路故障的基站自动进入单站集群模式,在此站覆盖范围内的无线用户之间仍然可以进行通信;
其余的基站仍然处于广域集群模式,其系统功能不受影响。点到点的连接方式将单个故障点对系统的影响降至最低,最大限度的维持系统的稳定性。

作为一个完善的通信系统,除了上述功能,Dimetra系统在二号线的实际应用中还具备以下功能:
私密呼叫:实现终端之间的点对点通信,而不被第三方听到;
有线电话呼叫:通过SPI板卡,Dimetra系统与地铁公务通信系统相连接,使得调度员可以直接从无线调度终端拨打有线电话;
紧急呼叫:保持紧急情况下的通信畅通,是地铁安全运营必不可少的保障。任何通信系统均存在容量瓶颈,Dimetra系统也不例外。但是在Dimetra系统中,可以将紧急呼叫定义为优先级最高的呼叫,无线终端及调度员均可发起。在无空闲信道的情况下,紧急呼叫将强行拆除优先级低的用户链路,保障紧急情况下的及时通信。

2.3 Dimetra,突发性用户量增加的保障
广州地铁二号线一端连接亚洲最大的会展中心——琶洲会展中心,另一端连接广东的交通枢纽——广州火车站。每年的广交会和春运多是二号线最为繁忙的时候,琶洲会展及广州火车站周边车站客流量突发性的增加必须要求投入更多的车站服务人员,同时还要求及时、方便的对车站服务人员做出指挥,这就意味着这些站的无线用户也会出现突发性的增加。

无线通信最宝贵的资源是频点,虽然在频点的利用上已先后开发出FDMA、TDMA等提高系统容量的多址技术,但对于传统的民用无线通信系统而言,由于每一个通话中的用户均要独占一个信道(TS),在系统中的用户量不大的情况下,系统将可以为每个用户提供接入服务,如下图:

但是在硬件配置没有发生改变的情况下,如果出现突发性的用户量增加,对于民用通信来说,有限的信道很快就会被占满,后面发起呼叫的用户(MS5、MS6)由于系统没有空闲的资源而不能接入,就不可避免的导致拥塞的发生,如下图:


 

对于现有的系统来说,解决此问题最有效的办法就是依赖于临时的硬件扩容,硬件的增加也就意味着成本的增加,而且突发性用户量增加的现象带有一定的随机性,采用该办法也会给维护带来很多不便。

区别于点对点的民用通信,二号线的专用通信有其特点,我们要实现的是由少数的调度员对众多的无线终端进行统一的调度指挥,也就是点对多点的通信方式。在这一点上,Dimetra系统充分体现出其优势。由于采用一呼百应的组呼模式,如下图:
(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)

本文标签: 无线通信

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