2020-04-24 09:23:32
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相對于數字無線通信系統，由于模擬專網技術發展的局限性，在鐵路無線通信系統的使用上模擬無線電系統存在以下弊端：
(1)頻率資源缺乏，面對電務、工務、鐵路公安等多部門、多線路通信需求，時常無法分配合適的頻率;
(2) 相鄰工區相互干擾影響正常通信;
(3)對工務施工人員進行統一的調度管理的需求日趨迫切;
(4)中國鐵路高速化后站間距離加長，要求信號覆蓋范圍更廣;
(5)靠現有的模擬信令無法完全避免非法用戶盜用系統中繼站;
(6)現有模擬同頻同播系統雖然可以做到跨站呼叫及終端漫游等功能，但其建造成本及設計施工難度也限制了其廣泛的使用。
在此背景下，為滿足中國鐵路高速化后，實際工作中作業段跨度長、頻率資源緊張、多部門間需要合理調度管理的通信需求，亟需構建一套基于IP網絡的甚窄帶異頻同播數字無線通信系統。
使用環境及實際要求
此工務部門要求架設多基站聯網的數字通信系統。通信覆蓋范圍方面對所負責區段的鐵路進行全覆蓋，同時還要和段指揮個心和車站進行聯網通信。另外，在所負責區段全長約137公里，兩個天線塔的距離最遠達到40公里，天線塔高度平均為35米，要求手持機全區段可以呼通。也就是手持機單向呼叫距離要達到20公里以上才能滿足要求。
在終端用戶管理方面根據不同通話需求將用戶區分開，使區域日常通信互不干擾。按使用權限可限制用戶漫游區域。中繼臺可以屏蔽非法用戶，即非網內用戶無法開啟使用中繼臺。
具體方案
經過技術評估，根據使用的環境及實際應用要求，主要在滿足全線覆蓋的前提下從更高效的使用頻率資源及可設定呼叫及漫游權限、劃分不同用戶工作范圍兩點出發架設一套基站聯網的數字無線通信系統。因此，最終選擇了可工作在甚窄帶6.25kHz且具有用戶列表及基站組表格功能的常規多中轉臺聯網方案。
該系統統可以工作在甚窄帶6.25kHz的信道間隔下，由此每個工作信道所占用的帶寬僅為25kHz模擬寬帶信道帶寬的四分之一，12.5kHz模擬窄帶信道帶寬的二分之一。
原有模擬25kHz帶寬中繼頻點，在加減6.25kHz后即可達成對原有的一對25kHz帶寬頻點的復用，從而通過IP互聯實現甚窄帶異頻同播。在常規IP互聯系統中可以為每個中繼臺設置跨站呼叫和漫游通信功能。另外還可以通過用戶列表功能來限制終端用戶跨站呼叫和漫游通信的使用權限。終端用戶在網絡中漫游時，用戶終端通過判斷信標信號強度，可以自動選擇最佳的中繼臺進行通信。
跨站呼叫：可以通過IP網絡跨站呼叫不可覆蓋區域的終端。
漫游通信：終端用戶可以通過判斷各個中繼臺下發的信標信號強度，來自動選擇最佳的中繼臺進行通信。
另外，基于數字中繼臺的用戶列表功能，可以有效的劃分網內用戶的使用權限及防止其他非法用戶的占用。在本案實際利用用戶列表功能將整套網絡按工作性質分為3個工作區域，其中1個為控制中心，其余2個分別為鐵路沿線上的兩個工務段。控制中心主要負責對全線工務段的日常工作監控及發布調度指令，其使用權限最大可以進行全線跨站呼叫及自動漫游，也可以有選擇的單獨對兩個工務段區域進行選擇呼叫。而兩個工務段的工作人員呼叫權限將受到限制，只可以在各自工作區域內漫游及跨站呼叫所屬段內其他基站。具體示意圖如下：
如圖，在鐵路沿線架設了4個數字中轉臺，段指揮中心架設了1個中轉臺，通過IP聯網。經過實驗，在覆蓋距離方面沒有問題，即使相距40公里的兩個中轉臺之間手持機也全線可通。反而距離區指揮中心較近的車站因為金屬結構問題，通信效果不理想。為此分別在兩個車站內部增加了1個中轉臺，從而解決了車站的金屬結構對無線信號的屏蔽問題。
經過實際使用，通信效果完全滿足要求，全線呼通。在時速340公里的高速列車上使用數字對講機呼叫，話音清晰，效果良好。兩個工作區段可獨立工作在各自區域，無相互干擾發生。而這7個中轉臺使用頻率的帶寬總合也就是原來模擬中轉臺1個25kHz信道而已。解決了大部分模擬時代在無線通信業務上無法避免的問題。確保此段工務人員的正常的通信作業，并且利用多種便利的功能大大提高了工作效率及安全性。