[定義]以列車運輸調度為目的，利用無線電進行傳輸，完成移動體與固定體之間或移動體與移動體之間信息通信的系統，稱為列車無線調度通信系統。7/20/20231一、移動通信的分類

1．移動通信的分類方法移動通信有以下多種分類方法：1)按使用對象可分為民用設備和軍用設備；2)按使用環境可分為陸地通信、海上通信和空中通信；

7/20/202323)按多址方式可分為頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)等；

FDMA頻分多址（frequencydivisionmultipleaccess），是把分配給無線蜂窩電話通訊的頻段分為30個信道，每一個信道都能夠傳輸語音通話、數字服務和數字數據。頻分多址是模擬高級移動電話服務(AMPS)中的一種基本的技術，是北美地區應用最廣泛的蜂窩電話系統。采用頻分多址，每一個信道每一次只能分配給一個用戶。頻分多址還用于全接入通信系統(TACS)。7/20/20233TDMA：TimeDivisionMultipleAccess時分多址時分多址是把時間分割成周期性的幀(Frame)，每一個幀再分割成若干個時隙向基站發送信號，在滿足定時和同步的條件下，基站可以分別在各時隙中接收到各移動終端的信號而不混擾。同時，基站發向多個移動終端的信號都按順序安排在予定的時隙中傳輸，各移動終端只要在指定的時隙內接收，就能在合路的信號中把發給它的信號區分并接收下來。7/20/20234CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)又稱碼分多址，是在無線通訊上使用的技術，CDMA允許所有使用者同時使用全部頻帶(1.2288Mhz)，且把其他使用者發出訊號視為雜訊，完全不必考慮到訊號碰撞(collision)問題。WidebandCDMA(WCDMA)寬帶碼分多址傳輸技術，為IMT-2000的重要基礎技術，將是第三代數字無線通信系統標準之一。7/20/202354)按覆蓋范圍可分為寬域網和局域網；5)按業務類型可分為電話網、數據網和綜合業務網；“寬帶網”是指光纖+局域網（FTTX+LAN）的接入方式，也就是光纖到小區或樓棟，五類線入戶的方式?，F在小區里的寬帶接入大都采用這種方式，其到用戶終端的帶寬可以達到10Mbps。局域網（LocalAreaNetwork，LAN）是指在某一區域內由多臺計算機互聯成的計算機組。一般是方圓幾千米以內。7/20/202366)按工作方式可分為同頻單工、雙頻單工、雙頻雙工和半雙工；7)按服務范圍可分為專用網和公用網；8)按信號形式可分為模擬網和數字網；9)按交通工具形式可分為汽車、坦克、火車、船舶、飛機和航天飛行器等的移動通信，還有個人便攜移動通信；10)按應用系統可分為蜂窩式公用移動通信系統、集群調度移動通信系統、無繩電話系統、無線電尋呼系統、衛星移動通信系統、分組無線網等。7/20/202372．移動通信的工作方式移動通信有多種工作方式，包括單向信道的單工方式和雙向信道的單工、半雙工和雙工方式等。(1)單向單工方式單向單工即單方向工作，如圖13-1所示。最典型的是無線尋呼系統，即尋呼發射臺用單頻發出信息，用戶則以此頻率接收信息，這是一種單工工作方式。圖13-1單向單工方式(尋呼系統)單工傳輸:

任意時刻只允許向一個方向進行信息傳輸，例如：廣播方式的傳輸。7/20/20238(2)雙向同頻單工方式指通信雙方使用同一個工作頻率，但各方收發設備不同時工作的通信方式。通常通信雙方都處于此頻率點上的接收守候狀態。當A方講話時，按下講話鍵，此時發射機工作、接收機關閉，B方處于守候接收狀態；A方講完B方接收后，A方松開講話鍵變成接收狀態，B方按下講話鍵，仍在此頻率上進行講話，A方接收。如此反復交替工作，直到雙方信息交換完畢。圖13-2雙向同頻單工方式對講機7/20/20239(3)雙向異頻(雙頻)單工方式

通信雙方使用兩個不同頻率，兩頻率有一定的間隔，以防止發射機對接收機產生干擾。因而一個基地臺可同時使用多對頻率而不會引起干擾，容量也可擴展。

7/20/202310(4)雙向異頻(雙頻)半雙工方式

通信雙方收發信機分別使用兩個頻率，一方使用雙工方式，另一方使用單工方式。

基地臺是雙工方式，即收發信機同時工作，而移動臺是按鍵講話的異頻單工方式。基地臺用兩副天線(或采用天線共用器用一副天線)同時工作，移動臺通常處于收信守候狀態。半雙工傳輸:

可以交替改變方向的信息傳輸，但在任一特定時刻，信息只能向一個方向傳輸，即半雙工傳輸是一種可切換方向的單工傳輸，例如：對話方式的傳輸。7/20/202311(5)雙向異頻(雙頻)雙工方式是指每個方向使用一個頻率，通話時無需按下發話鍵，與普通手機使用情況類似。收發話音可同時進行。圖13—4雙向異頻(雙頻)雙工方式全雙工傳輸:

任意時刻信息都可進行雙向的信息傳輸。全雙工傳輸是兩個單工傳輸的結合，要求收發設備都具有獨立的收發能力。7/20/202312二、集群通信系統介紹l.集群通信系統的工作方式集群通信系統的主要業務是：

調度臺的收發信機與一群(組)移動臺之間建立一條單工或半雙工的無線通信線路，或移動臺用戶(車載臺或手持臺)之間建立一條單工或半雙工的無線通信線路。“集群”是指：向正在申請服務的用戶自動分配信道；7/20/202313(1)信息集群消息集群，整個通話期間，給該通話組用戶分配一條無線信道。從移動臺按鍵開始，此信道就被占用，只有通話雙方結束通話后一定時間，此信道才被釋放。這種技術效率低。(2)傳輸集群發射集群。當A、B雙方用戶在單工或半雙工工作時，A用戶按下講話鍵后，就占用一個空閑信道，當A用戶第一個消息發送完畢松開講話鍵時，就有一個“傳輸完畢”的信令送到基地臺的控制器，這個信令用來指示基地臺這個信道可以被別的用戶使用。因而在傳輸集群方式中不會由于通話暫停而仍然占用信道，從而提高信道利用率。集群系統分配信道的基本技術7/20/202314

(3)準傳輸集群

準發射集群，它是相對于傳輸集群而言的，是為了克服傳輸集群的缺點而改進的。準傳輸集群兼顧信息集群和傳輸集群的優點，它縮短了信道的保留時間，用戶每次發話完畢，松開講話鍵后，信道保留約為0．5～1s，而不會使消息中斷。7/20/2023152．集群通信系統技術

(1)多址技術

集群通信系統由基地臺和移動臺組成。一個移動臺由一個用戶使用，為單路，而基地臺是多路的。集群通信也是單路和多路混合的一種特殊通信方式。目前多址方式有頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)、空分多址(SDMA)、混合多址以及隨機多址等方式。7/20/202316(2)信道控制技術

信道共用的體制。多個無線信道同時為多個移動臺所共用，提高信道利用率。多信道共用的信道分配方式是根據需要實時地將空閑信道分配給申請通話的用戶使用，信道的指配是動態的，每個信道可以被任意用戶使用。

信道定義：在兩點之間用于收發信號的單向或雙向通路。7/20/202317(3)信令技術

信令是移動臺與交換系統之間、交換系統與交換系統之間相互傳送的地址信息、管理信息等。為了將集群通信系統中用于通話的有用信號區別開來，把話音信號以外用于控制系統正常工作的非話音信號及指令系統稱為“信令”。組合成集群通信系統的信令系統，它可以稱為集群通信系統的神經。7/20/202318什么是信令摘機信息：一種連續的嗡嗡聲，這是交換機發出的告訴我們可以撥號的信息；撥通對方后又會聽到噠噠的呼叫對方的聲音這是交換局發出的告訴我們正在呼叫對方接電話的信息…….用以建立維持解除通信關系的信息稱為信令。7/20/202319集群通信系統的信令主要有下列三種分類方式：1)按信令的功能分為：控制信令、選呼信令、撥號信令。2)按信令的形式分為：模擬信令和數字信令。3)按信令的傳輸方式分為：共路信令和隨路信令。

控制信令選呼信令7/20/202320

(4)數字通信技術

1)數字話音編碼。集群移動通信中，使用最多的信息是話音信號，話音編碼為信源編碼，是將模擬話音信號變成數字信號以便在信道中傳輸。這是從模擬網到數字網至關重要的一步。．

高質量、低速率的話音編碼技術與高效率數字調制技術的應用，是數字集群移動通信網優于模擬集群移動通信網的重要保障。7/20/202321不同話音編碼（CVSD/PCM）體制的系統語音通信轉接的典型應用7/20/2023222)數字調制技術在不同的小區半徑和應用環境下，移動信道將呈現不同的衰落特性。目前國際上選用的數字蜂窩系統中的調制解調技術有：正交振幅調制(QAM)、正交移相鍵控(QPSK)、高斯最小頻移鍵控(QMSK)、四電平頻率調制(4L—FM)、鎖相環移相鍵控(PLL—QPSK)、相關移相鍵控(COR—PSK)、通用平滑調頻(GTFM)等。7/20/202323

3．集群通信系統的分類

(1)按信令方式分有共路信令方式和隨路信令方式。共路信令：設定一個專門的控制信道傳送信令，優點是信令速度快，電路容易實現，但占用信道。隨路信令：在一個信道中同時傳話音和信令，信令不單獨占用信道，可節約信道，缺點是接續速度慢。

(2)按信令占有信道方式分有固定式和搜索式。固定式：消息傳送占用固定信道。搜索式：發起呼叫時占用隨機信道，需不斷搜索變化的信令信道，忙時信令信道可作話音信道，新空閑出來的話音信道可接替控制信道。7/20/202324

3．集群通信系統的分類

(3)按通話占用信道分有信息集群、傳輸集群和準傳輸集群。(4)按呼叫處理方式分有損失制系統和等待制系統。(5)按控制方式分有集中控制方式和分散控制方式。集中控制式：由一個智能終端控制，統一管理系統內話務信道的方式。分散式：每一信道都有單獨的智能控制終端的管理方式。7/20/2023254．集群通信系統的基本網絡結構按照覆蓋區半徑的大小，分為大區網、中區網和小區網；根據服務區的幾何形狀，可分為帶狀服務區和和面狀服務區．(1)單區、單點、單中心網絡圖13-5單區、單點、單中心網絡7/20/202326單區單基站系統

集群系統最基本的組網形式，主要應用于覆蓋范圍要求不大的地區。

7/20/2023271)基站由若干基本無線收發信機、控制部分、天線共用器、天饋線系統和電源等設備組成。天線共用器包括發信合路器和接收多路分路器。天饋線系統包括接收天線、發射天線和饋線。

7/20/2023282)移動臺運行中或停留在某未定地點進行通信的用戶臺；包括車載臺、便攜的手持臺等，由收發信機、控制單元、天饋線(或雙工臺)和電源組成。7/20/2023293)調度臺對移動臺進行指揮、調度和管理的設備，分有線和無線調度臺兩種。

無線調度臺由收發機、控制單元、天饋線(或雙工臺)、電源和操作臺組成；

有線調度臺包括操作臺、電源、與控制中心設備連接的接口轉換器等。無線調度臺有線調度臺7/20/2023304)控制中心控制中心包括系統控制器、系統交換和電源等設備，主要控制和管理整個集群通信系統的運行、交換和接續等。由接口電源、交換矩陣、集群控制邏輯電路、有線接口電路、監控系統、電源和微機組成。

7/20/2023315)系統管理終端

維護使用人員通過此終端對系統進行管理控制，包括修改運行方式、信道狀態報告、用戶入網控制、設備狀態控制、告警及各種報表打印輸出等。6)傳輸設備

控制中心與基站進行連接的部分，為基站與控制中心之間信息傳輸提供通道，可采取有線或無線方式。7/20/202332

(2)單區、多點、單中心網絡由一個控制中心、多個基站、有線或無線調度臺及網中若干移動臺組成。網絡適用于一個地區內多個部門共同使用的集群移動通信系統，各部門可自己組成系統，共享網內的頻率資源。各基站可通過無線或有線傳輸鏈路連接到控制中心。圖13—6單區、多點、單中心網絡7/20/202333單區多基站系統

主要應用于覆蓋范圍要求較大的地區。接口可以由微波或光纖提供的E1接口配合PCM復用設備提供。整體覆蓋范圍相當于幾個單基站的覆蓋范圍總和。7/20/202334

(3)多區、多中心、多層次網絡

由多個控制中心和多基站組成而形成整個服務區。各控制中心通過有線或無線傳輸電路連接至區域控制中心，各控制中心受到上一級的區域控制中心控制及管理。圖13-7多區多中心網絡7/20/202335多區多基站系統聯網

主要應用于各地市之間以及地市和各縣之間的集群系統聯網，從而使各集群系統的覆蓋范圍從本地擴展到全省。7/20/202336

控制中心主要處理所管轄區內基站和越區至本基站區內移動用戶的業務，越區用戶識別碼的登記、控制頻道分配、有線或無線用戶尋找越區用戶的業務，將由區域控制中心處理。這樣就形成了二級管理的區域網。圖13—8多區多層次多中心網絡7/20/202337(4)帶狀網、面狀網

1)帶狀服務區指用戶的分布呈帶狀，如鐵路、軌道交通、公路、狹長城市、沿海水域、河流等；頻率配置方式為每個基地臺覆蓋范圍設置一個頻點，可進行A、B兩頻點復用方式。圖13-9帶狀服務區及頻率配置方式7/20/2023382)面狀服務區指用戶分布成一個寬廣的平面，其網絡形式類似于蜂窩，故又稱為蜂窩網；如手機；其頻率配置基本原則為每個基地臺覆蓋范圍設置的頻點與相鄰基地臺設置頻點不能相同，以免造成同頻干擾。圖13-10面狀服務區7/20/2023395．集群通信系統的特點

1)共用頻率：將原來配給各部門專有的頻率加以集中管理，供各家共用；

2)共用設施：由于頻率共用，就有可能將各家分建的控制中心和基站等設施集中合建、共同管理；

3)共享覆蓋區：可將各家鄰近覆蓋區的網絡互連起來，從而獲得更大覆蓋區；

4)共享通信業務：可利用網絡有組織地發送各種專業信息為大家服務；

5)改善服務：由于多信道共用，可調劑余缺、集中建網，可加強管理、維修，因此提高了服務等級，增加了系統功能；7/20/202340

6)分擔費用：共同建網可以大大降低機房、電源等建網投資，減少運營維護人員，并可分攤費用；

7)具有調度指揮功能；

8)兼容有線通信；

9)智能化，微機軟件化，增加了系統功能；10)具有控制、交換、中繼功能；11)呼叫信道分級管理，高級別優先分配信道工作；12)具有緊急呼叫功能；13)可以進行除話音以外的數據、傳真等業務通信。

總之，集群通信系統是共享資源，分擔費用，向用戶提供優良服務的多用途、高效能而又廉價的先進無線調度通信系統。7/20/202341三、無線集群調度系統在城市軌道交通中的應用1．城市軌道交通中無線集群調度通信系統的組成城市軌道交通中無線集群系統主要解決：固定人員(調度員、值班員)與流動人員(駕駛員、站務、維修人員與列檢人員等)及其相互之間的通話及數據傳輸問題。網絡結構一般為帶狀網絡。

系統主要包括以下幾部分：控制中心交換設備、控制中心網絡管理終端、調度臺、基站、移動設備(便攜式手持臺、車載電臺、車站用固定臺)、傳輸設備等。7/20/202342例13-11集群調度系統網絡結構7/20/202343城市軌道交通無線集群調度系統在功能組成上一般分為六個無線通信子系統：

行車調度通信子系統、站務通信子系統、車輛段調度通信子系統、維修調度通信子系統、公安調度通信子系統、防災調度通信子系統。

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行車調度通信子系統負責完成正線行車調度員與機車駕駛員的通信聯系，傳送行車指揮話音和數據指揮命令。呼叫方式采用選號呼叫，行車調度員通過行車調度臺完成對機車駕駛員的一對一個別選呼，并可以發送數據指令和接收列車上傳來的信息。車輛段調度通信子系統負責完成段、廠內的行車調度員與機車駕駛員的通信聯系，傳送行車指揮話音和數據指揮命令。7/20/202345站務通信子系統負責完成車站車控室內勤人員與車站外勤人員及本站控制內列車駕駛員間通話。車站人員與駕駛員間通話由調度派接，在本站采取組呼方式進行通話。

維修調度通信子系統提供維修調度、各專業調度員及本專業維修人員的無線調度通信，一般采取組呼方式。

公安調度通信子系統、防災調度通信子系統提供公安、防災調度員、沿線指揮人員和搶險救災人員之間的調度通信(采用組呼方式)。7/20/202346

2．城市軌道交通中無線集群調度通信系統的功能

(1)通話功能1)無線用戶可與有線用戶進行通話，移動臺呼叫調度臺。2)有線用戶可與無線用戶選址通話(個人直呼和組呼)，調度臺呼叫移動臺。3)無線用戶之間進行通話(個人選呼和組呼)，移動臺通過撥打移動臺號碼進行的選呼，還可進行同組移動臺之間的組呼。4)呼叫類型(調度功能)包括個別呼叫(單呼)、組呼、全呼(通播呼叫所有通話組)、電話呼叫(有線、無線互聯呼叫)等。7/20/202347

(2)系統入網功能

1)自動重發：按下m開關時，自動重發電話號碼，直到接通為止。

2)忙時排隊自動回叫：當所有話務信道都在使用時，請求入網的用戶進入排隊等候。當信道空閑時中央控制器自動依照先來先服務的原則為用戶分配信道，讓其通話。

3)緊急呼叫：遇到緊急情況，用戶按緊急呼叫鍵，系統保證開放一條信道用于緊急呼叫。

4)限時通話：系統可設置用戶通話時間，當到達通話設定時間后，系統將釋放占用信道。

5)私密通話：移動用戶之間通過撥打對方身份號即ID號碼進行通話。

7/20/202348(3)優先級別

系統有5—8個優先級別，特權用戶具有強插、通話不限時、全呼、選呼功能。(4)特殊功能

1)常用掃描：移動臺可設置對幾個通話組進行掃描監聽，當某一組有通話時自動建立通話。

2)自動多站選擇：移動臺可根據接收信號的強弱選擇注冊的基地臺。

3)無線電禁止：系統可以將遺失或有問題的電臺關機