神木北站综合无线通信系统设计

摘要：基于集群技术的综合无线通信系统，具有组网能力强、功能强大、频率资源利用率高、覆盖范围大等常规铁路无线对讲通信设备不具备的优点。文章结合神朔铁路神木北站工程实例，扼要介绍了神朔铁路神木北站综合无线通信系统设计的内容。

关键词：无线通信系统 数据传输 呼叫

1 概述

神木北站是神朔铁路公司总部所在地，除了公司机关所属各部门外，还有电务段、供电段、车辆段、机务段、综合段、车务段等基层生产单位，神木北站区段站担当调车、列检等作业。

神木北站目前使用无线通信设备主要有无线列调系统和站场无线通信系统，无线列调系统主要用户包括调度员、车站值班员、司机；站场无线通信系统主要用户包括列检、抄车号、平面调车、信号维修、机务库检、综合、站内施工、公务、供电、公安等十个部门。据统计，神木北区段站共有无线通信设备1000多台，同时工作的设备最多可达200台，占用频点约22个，分别分布在150MHz、350MHz和450MHz频段。

现有无线通信设备存在的主要问题有：目前使用的无线通信设备均为单工的常规同频无线对讲通信设备，系统功能简单单一，频率资源利用效率低；场强信号覆盖面窄，同频干扰严重，给行车安全带来巨大的安全隐患；另外各无线通信系统分属不同部门，重复投资又不利于维护管理。

无线通信设备是运输指挥的重要手段，能满足生产管理人员之间在各种情况下实时、快捷联系需求，随着铁路运量快速增加，越来越多的部门和业务需要通过无线通信来解决，但从以上存在问题来看，常规同频无线对讲通信设备已无法满足运输生产、管理需要，必须采用统一的、系统功能强大的、频率资源利用率高的综合无线通信系统。

2对综合无线通信系统的基本要求

神木北综合无线通信系统，需要解决既有常规无线设备存在的问题，应能满足以下基本要求：

(1)首先，综合无线通信系统应是一种组网灵活、功能强大的专用调度通信系统。系统可进行全呼、组呼(大组呼、小组呼)、个别呼，优先、限时、强插强拆以及动态重组、加密等。为了能对极为紧急的业务提供迅速的系统接人，综合无线通信系统应能具有高级别优先特性，可事先对通话的优先程度进行分类，供用户选取最适合的系统接通缓急级别。系统总是将第一个可用信道分配给紧急通话，以缩短反应时间；

(2)其次，系统应具备集中控制管理所有信道，将原先分配给不同用户的频率进行统一的动态分配，从而提高了信道利用率，使有限的频率得到更充分地使用的功能。这样既共享频率资源，又互相分担费用，有效地降低用户建网的费用，节省投资。为不同用户提供各种通信业务，成功地解决了通信的公共性和独立性之间的供需矛盾；

(3)系统还应能按实际的通话小组来组织，可以按用户的工作性质或相互关系将其划分为不同的部门或小组，各部门或小组彼此独立，互不干扰地完成各自通信业务，也可由用户请求对现有编组情况进行动态重组。

3神木北综合无线通信系统方案比选

目前，综合无线通信方案可以采用基于模拟集群、数字集群、GSM-R三种方案。由于GSM-R在我国应用尚处于研发阶段，基于GSM-R技术综合无线技术距离实际应用尚有一定距离。模拟集群具备强大的调度功能、共用信道功能，模拟集群系统在我国一般选用信令公开、技术成熟的MPT—1327系统，该系统可靠性高、易扩容，能准确传送话音、处理紧急呼叫、自动检测，支持多种通信和数据业务，具有优先级和保密功能。数字集群技术与模拟集群系统相比具有抗干扰能力强、频谱利用率高、话音极大改善、信令控制能力更强、组网灵活、支持高速列车的无缝越区切换、保密性和可靠性极高、传输速度快、便于集成化等优点。

对于一个车站规模的系统，模拟集群无线通信系统比数字集群系统低很多，结合神木北站生产指挥业务及需求特点，基于模拟集群系统的综合无线通信系统是一个性价比比较好的方案，故神木北车站综合无线通信系统设计中采用基于模拟集群的综合无线通信系统。

4 MPT—1327系统模拟集群系统主要功能

MPT-1327系统模拟集群系统包括业务功能、管理功能和维护功能。业务功能包括单呼，组呼、全呼、多信令信道、信道分组、紧急呼叫、求救告警、有线呼叫、呼叫转移、用户机脱网、自动重发、状态信息传输、数据传输；管理功能包括网络管理终端功能、话务量分析、用户分级和调度权限、繁忙排队／自动回叫、被叫用户可用性检查、系统排外、用户确认、动态重组、遥毙／复活、各种提示音等功能；维护功能包括信令信道循环、热备份、故障弱化及强抗毁能力等功能。

系统具有与有线网PABX以及PSTN联网能力，与有线网组成为一个整体，系统内通信终端具有自动脱网功能。自动脱网时必须保证每个通信小组各个成员能够同时脱网，由脱网转为集群模式下时必须保证每个通信小组内各个成员同时入网。系统具有控制中心、基站到信道3级故障弱化功能，可以保证节点控制设备、基站控制设备、甚至控制信道或部分话音信道故障时，仍能保证最基本的通话功能。系统主控设备应具有如自诊断、故障告警、错误修正等自身维护功能。

5 神木北综合无线通信系统设计概述

5．1 系统组成

设计采用符合MFF-1327信令标准的模拟集群基站方式组网，系统设备主要包括基站、网络管理终端、固定台、便携台等用户终端设备组成。根据神木北站生产需要，神木北综合无线通信系统用户分为机务段组、车务组、供电段组、工务组、电务段组、车辆段组、综合段组、列检组、车号组、调车组10个用户组群。基站与神木北铁路本地交换机联网。

5．2 频点的选择

根据铁道部频点划分和神木北现有应用情况，系统频点采用铁路专用400MHz频点，设计频点如表1所示：

5．3 场强覆盖设计如图1所示

5．2．1 下行场强覆盖计算

Po+Ga-16-Lp=Prm+La

式中：

Prm——移动台接收场强。

Po——直放站输出到天线的功率 (dBm)。

Ls——空间的自由损耗(dB)。

Lp——附加损耗，等于连接电缆加电缆接头的损耗。

La——保护电子储备，线路老化，衰落等因素引起。

D——移动台到基站的距离(km)。

在此，设La=6dB，由于在区间电波信号的各种衰落比较严重，按照90％的接通率，Lp=18dB

移动台接收电平：

Prm=Po+Ga-Ls-Lp-Ld

设：po=35dBm；Ga=15dB；Lp=6dB；La=18dB

可以计算出下行的覆盖场强见图2

由此可知，使用定向天线时(Ga=15dB)，覆盖1Okm没有问题；使用全向天线时(Ga=IdB)，可以覆盖5km。

5．2．2 上行场强覆盖计算

与下行覆盖计算一样，基站的接收功率为：

Pr=Pmo+Ga-Ls-Lp-La

式中：Pr——基站的接收功率。

Pmo——移动台的发射功率。

一般移动台的发射功率为38dBm，由此可知，基站的接收功率和下行移动台接收功率的计算结果类似，只是要高3dB。因此，对于区间、基站的上下行覆盖距离，在平坦的地区可以达到5km以上。

5．5．3设备安装

基站设置在神木北电务段通信站三楼，基站采用交流不间断电源供电，网络管理终端设在三楼的监控室内，固定电台直接设置在值班人员的工作台上，天线采用室内吸盘天线。

基站天线设置在电务段院内新设50m自立铁塔上，铁塔顶部设避雷针并设防雷地线一组(<4Ω)，收发天线分设，分别架设在塔顶两层平台上，天线安装在避雷针保护范围内(45°)间隔上下大于2m，水平大于5m。天馈线经避雷器引入室内，馈线不宜预留太长，天馈线安装后驻波比不大于1．5。基站设备保护工作、工作地线分别接至既有地线。

6 结束语

随着通信技术的发展，铁路无线通信向系统化、综合化发展。基于专用调度通信的集群无线在铁路无线通信中的应用也日益广泛。在神朔铁路神木北车站无线通信系统设计中，采用了铁路综合无线通信系统，取得了良好的效果，同时积累了经验。

图1、2

参考文献

1 郭梯云．邬国扬．李建东．《移动通信》西安电子科技大学出版社，2000

2 郑祖辉．张炎钦等．《集群移动通信工程》人民邮电出版社， 1996