青岛地铁线网无线统一调度系统 互联互通实施方案

罗情平 左旭涛 任玲 李杰

摘 要：简要阐述青岛地铁线网无线统一调度系统互联互通实施方案的系统架构、核心设备功能、纵向统一调度方案、横向集群业务互联互通方案以及相应的业务流程等。该方案实现了青岛地铁不同品牌TETRA系统的线网纵向统一调度和线网横向集群业务的互联互通功能，解决了青岛地铁线路多品牌系统跨线运营的问题。

关键词：地铁;无线通信;统一调度系统;互联互通

中图分类号：U231.7

0 引言

随着城市轨道交通技术的不断发展和运营需求的不断提高，传统不同线路独立运营的管理模式已经不能满足现阶段网络化运营的需求。通过不同线路之间共线、跨线互联互通运营，灵活调配线路及车辆资源，实现线网统一调度指挥和运营管理，最大限度地发掘运力，已成为目前城市轨道交通网络化建设的新标准。线网无线统一调度系统是网络化运营的必备系统之一，具体的互联互通实施方案则是线网无线统一调度系统成功运行的关键所在。

目前，国内各个城市应用较广的无线调度系统品牌包括欧宇航（AIRBUS）、摩托罗拉（MOTO）、远东通信（HBFEC）等产品。由于各设备生产商之间存在技术壁垒和知识产权保护等问题，相互之间通常不会开放无线集群（TETRA）系统的核心互联接口;同时考虑到市场竞争，先期厂家往往不配合后期厂家进行系统级互联互通调试。因此，目前国内尚未实现不同品牌TETRA的系统级互联互通应用案例，此问题已经严重制约整个城市轨道交通行业的网络化发展。

1 青岛地铁线网无线统一调度系统互联互通实施方案

1.1 青岛地铁现状

青岛地铁线网共规划16条线（含2条支线）、800余km、5个区域控制中心。截止2018年底，青岛已开通4条线路，启用了3个区域控制中心，运营里程175 km，存在欧宇航（AIRBUS）、摩托罗拉（MOTO）、远东通信（HBFEC）3种品牌的TETRA无线调度系统，不同品牌TETRA系统间无法互联互通。

2017年底，青岛地铁正式启动线网无线统一调度系统（WUDS）的互联互通建设，于2019年6月18日顺利完成既有3条线路的TETRA系统接入，实现TETRA全功能业务的互联互通，并正式投入使用。截至目前，系统运转良好。

1.2 方案概述

根据青岛地铁网络化运营管理的需要，线网无线统一调度系统互联互通实施方案是，以各线路无线调度系统为基础建立的线网级无线调度系统纵向统一调度和横向集群业务互联互通方案，其系统平台完全符合TETRA标准，简单易操作并具备强大的扩展功能。该实施方案通过WUDS系统平台为WUDS调度台与各线路调度台、固定台、车载台和移动台等集群终端用户之间提供语音和数据服务，实现全线网的统一调度功能;通过WUDS系统平台为各线路不同TETRA系统之间提供语音和数据通道，完成线路之间的跨线个呼、跨线组呼、跨線短数据、跨线调度等业务功能，实现不同品牌TETRA系统的全功能互联互通。

1.3 系统架构

线网无线统一调度系统在线网中心设置桥接管理中心、WUDS调度终端、互联网关等线网级设备，并在区域控制中心设置集群交换中心设备。通过WUDS调度终端、桥接管理中心等设备实现线网中心对各线路无线用户（包括手持台、车载台、固定台等）、通话组的调度监听、语音调度、列车位置信息监控等纵向调度功能;同时通过桥接管理中心和互联网关等设备，实现不同品牌TETRA系统的跨线语音（个呼、组呼）和数据（短消息）业务等横向互联功能。线网WUDS系统架构如图1所示。

1.4 核心设备功能

1.4.1 桥接管理中心

桥接管理中心是WUDS的交换和管理枢纽，主要设备包括核心交换机、信号接口服务器、统一调度服务器、接口网关服务器、网管服务器、录音服务器、网管工作站、录音工作站等。

桥接管理中心主要有2个功能：

（1）用于控制和管理多个互联网关设备，实现当前互联网关设备运行情况显示等网络管理;

（2）作为信息中转站，为互联业务提供语音和数据的传输通道，实现信令交换、呼叫控制、业务控制等。

1.4.2 互联网关

互联网关是桥接管理中心与MOTO、AIRBUS无线调度系统进行空口对接的媒介设备，主要设备包括线路侧调度服务器、MOTO互联网关、AIRBUS互联网关、互联交换设备等。

互联网关的主要功能：

（1）负责异系统之间标准空口信令（为TETRA强制标准，提供完整的集群端到端的功能）的接收和发射控制;

（2）为不同品牌TETRA系统的语音和数据提供通道。

1.4.3 WUDS调度终端

WUDS调度终端是线网无线统一调度系统进行统一调度管理的操作终端，主要设备包括HBFEC调度主机、MOTO调度主机及AIRBUS调度主机等。WUDS调度终端在各线路无线调度系统完成注册后，通过青岛地铁WUDS标准调度协议完成与各线路的对接，实现列车位置显示、电台状态上报（开关机、守候组、注册基站）、呼叫记录查询、动态重组、调度监听、短数据传送等功能。

1.5 线网纵向统一调度方案

1.5.1 方案原理

各线路无线调度系统具有完全独立的接口协议且互不开放，无法满足线网统一调度的需求。因此，WUDS互联互通实施方案是在各线路无线调度系统原私有协议基础之上，封装青岛地铁统一的WUDS标准接口协议，通过E1和IP接口，完成WUDS调度终端与各线路无线调度系统的协议转换，实现WUDS调度终端与线路调度终端、车载台、手持台、固定台的语音通信;同时，线网统一调度服务器通过IP接口连接WUDS调度终端，并利用接口网关服务器连接各线路无线调度系统，按照WUDS标准协议进行协议转换，实现WUDS调度终端与线路调度终端、车载台、手持台、固定台的电台状态（开关机、守候组、注册基站）、呼叫记录、动态重组、调度监听等信令的交互，从而实现全线网纵向统一调度功能。

线网纵向统一调度方案原理如图2所示。

1.5.2 方案业务流向

WUDS调度终端需提前配置各TETRA系统（MOTO/AIRBUS/HBFEC系统）的用户数据。WUDS调度终端开机初始化时，自动进行用户数据加载，完成各调度主机与对应线路无线调度系统的连接。线网纵向统一调度的语音及数据业务具体流向如下。

（1）语音业务流向。以WUDS调度终端通过界面呼叫MOTO手台A、AIRBUS手台B、HBFEC手台C为例，呼叫信令通过WUDS标准接口进行协议转换后发送给相应调度主机，调度主机通过相应线路的MOTO、AIRBUS 的TETRA系统交换管理中心和桥接管理中心（HBFEC調度主机直接通过桥接管理中心），将呼叫信令发送到终端用户MOTO手台A、AIRBUS手台B、HBFEC手台C。车载台、固定台等线路侧无线终端用户的呼叫流程与之相同。

（2）数据业务流向。以MOTO手台A、HBFEC固定台B、AIRBUS车载台C为例，当终端状态更新时，A、B、C的动态重组结果、电台状态、列车位置等信息经线路侧无线调度系统发送至接口网关服务器，由接口网关服务器发送至统一调度服务器（其中C的列车位置经由信号接口服务器转发至统一调度服务器），最终统一调度服务器将A、B、C的所有信息发送至WUDS调度终端。WUDS调度终端至线路侧无线用户的数据业务流向与以上描述相反。

线网纵向调度语音及数据业务流向如图3所示。

1.6 线网横向集群业务互联方案

1.6.1 方案原理

线网横向集群业务互联是以互联网关和桥接管理中心为通道实现的。桥接管理中心与互联网关、桥接管理中心与HBFEC交换管理中心之间通过IP网络实现通信。互联网关内部的基站和TETRA互联网关则由馈线连接，并通过E1链路分别接入到MOTO和AIRBUS的TETRA网络，完成互联网关的接入注册。为了提高各线路互联互通业务的全面性及业务良好体验，并降低WUDS统一调度服务器的处理压力，MOTO、AIRBUS的无线调度系统需先完成与本系统的互联互通后，再由MOTO互联网关或AIRBUS互联网关接入到WUDS桥接管理中心的TETRA网络， HBFEC无线调度系统直接接入至WUDS桥接管理中心，完成跨线个呼、组呼、数据业务交互等功能。

线网横向集群业务互联方案原理如图4所示。

1.6.2 方案业务流向

由于MOTO系统和AIRBUS系统的核心接口不开放，导致双方无法进行系统级互联，相关系统信令不会主动发到互联网关。即，当AIRBUS系统下注册手台A呼叫MOTO系统下注册手台B时，AIRBUS系统会直接拒绝，而且不会将该消息通过互联网关送到MOTO系统。因此，线网横向集群业务互联需提前将有互联需求的个人号码和群组号码分别注册到HBFEC系统、AIRBUS系统、MOTO系统的集群交换管理中心。正常工作时，真实终端首先注册在某个集群系统下，进而利用互联网关设备和桥接管理中心将相应的个人号码和群组号码模拟附属到其余2个系统中，最终可按照业务流程发起个呼、组呼、短消息、动态重组等业务，从而实现横向集群互联功能。

以AIRBUS手台A组呼MOTO手台B、HBFEC手台C为例，具体模拟附属及呼叫如下：

AIRBUS互联网关模拟手台B、C向AIRBUS系统发起注册，注册成功后AIRBUS系统认为存在真实终端B、C;同时桥接管理中心模拟终端C的注册，并通知MOTO互联网关向MOTO系统发送信令，模拟终端A的注册。当A发起对B、C的组呼时，AIRBUS的TETRA互联网关从基站的馈线上接收到该信令后转发给桥接管理中心。桥接管理中心获取数据后，直接传递到HBFEC集群交换管理中心下的终端C，同时将信令数据传递到对应的MOTO互联网关，进而传递到对应的MOTO集群交换管理中心下的手台B。

线网横向集群业务流向如图5所示。

2 后续线路无线调度系统互联互通接入方案

青岛地铁线网无线统一调度系统互联互通实施方案，对后续线路的无线调度系统接入无TETRA品牌限制，其具体的互联互通接入方案主要分为如下2类。

（1）后续线路的MOTO或AIRBUS无线调度系统须先完成与既有对应无线调度系统的互联互通后，再由MOTO互联网关或AIRBUS互联网关通过E1链路，分别接入到WUDS桥接管理中心的TETRA网络（HBFEC系统通过IP链路直接接入至WUDS桥接管理中心），实现WUDS的横向集群业务互联互通功能;同时，须按WUDS平台标准调度协议与线网侧接口网关服务器对接，实现WUDS的纵向统一调度功能。

（2）后续线路采用其它品牌的TETRA或LTE的无线调度系统，按WUDS平台标准调度协议与桥接管理中心实现中心级互联，实现WUDS与其它品牌TETRA或LTE无线调度系统的横向互联互通;同时，须按平台标准调度协议与线网侧接口网关服务器对接，实现WUDS的纵向统一调度功能。

3 结束语

青岛地铁无线统一调度系统互联互通实施方案，以远东通信的跨系统TETRA互联产品为桥梁，完成了远东通信（HBFEC）、欧宇航（AIRBUS）、摩托罗拉（MOTO）不同TETRA产品的全功能业务互联互通，实现了青岛地铁全线网无线调度系统的横向个呼、组呼、短数据等业务的互联互通以及纵向的统一调度功能，性能指标满足实际使用需求。青岛地铁无线统一调度系统的互联互通实施方案，打破了摩托罗拉、欧宇航等国外厂家不开放接口的技术封锁，解决了青岛地铁线路多品牌TETRA系统的跨线运营问题，对提高网络化运营效率具有十分重要的意义，同时也为国内其他城市轨道交通的线网无线通信系统建设提供了借鉴参考。

参考文献

[1]ETSI EN 300 392-1， Terrestrial Trunked Radio（TETRA） Voice plus Data（V+D）. Part 1： General network design [S]. 2010.

[2]ETSI EN 300 392-2， Terrestrial Trunked Radio（TETRA） Voice plus Data（V+D）. Part 2： Air Interface （AI）[S]. 2010.

[3]佚名. AcroTetra国产数字集群系统地铁列调首次应用[J]. 数字通信世界，2014（11）：71.

[4]李致兴. 广州地铁警用数字集群系统浅析[J].铁道通信信号，2013，49（6）：55-56.

[5]蒋国华. 轨道交通领域TETRA指挥调度系统设计[J].計算机与网络，2011（13）：40-43.

[6]中国城市轨道交通市场发展报告编撰组. 2014中国城市轨道交通市场发展报告[R].北京：中国城市轨道交通年度报告课题组，2014.

[7]张村夫. 地铁无线调度通信系统设计与实现[D].陕西西安：西安电子科技大学，2010.

[8]罗情平，左旭涛，舒军. 青岛地铁线网管理与指挥中心系统的需求分析[J].城市轨道交通研究，2017，20（12）：5-9.

[9]郑祖辉，陆锦华，丁锐，等. 数字集群移动通信系统（第三版）[M].北京：电子工业出版社，2008：272-442.

[10] 颜文学.基于国产TETRA的地铁无线通信系统的设计与实现[D].陕西西安：西安电子科技大学，2017.

[11] 卢山，窦海波.数字集群通信系统在地铁中的应用[J].中国新通信，2015，17（1）：79-80.

[12] 罗情平，兰慧峰，陈修哲，等. 青岛地铁互联网票务平台建设方案研究[J]. 现代城市轨道交通，2018（10）：66-69.

[13] 扶宗文，李远行. 数字集群系统的关键技术研究[J].无线互联科技，2013，38（10）：137.

[14] 徐亮.对我国数字集群通信发展的前景分析及若干思考[J].移动通信，2007（2）：21-24.

[15] 郑晓军.无线通信TETRA系统简述[J].科技资讯，2010（1）：22.

[16] 崔艳萍，唐祯敏，武旭. 地铁行车安全保障系统的研究[J].都市快轨交通，2004，17（3）：8-11.

[17] 张云业. 轨道交通集群通信调度管理系统的设计与实现[D]. 辽宁大连：大连理工大学，2015.

[18] 徐华林. 数字集群无线通信系统及其在地铁中的应用[J].邮电设计技术，2002（12）：38-42.

[19] 秦涛. 城市轨道交通调度终端的研究与开发[D].北京：北京交通大学，2013.

[20] 王兆伟. 基于端口的分组交换技术及QoS路由研究[D].北京：北京交通大学，2013.

[21] 倪炎军. TETRA数字集群系统在城市轨道交通无线通信系统的运用[J].数字技术与应用，2017（1）：87.

[22] 奚雯佳. 基于TETRA的专用无线通信系统在城市轨道交通中的应用[D].江苏南京：南京邮电大学，2014.

收稿日期 2019-09-04

责任编辑 朱开明

Interoperability rollout scheme of centralized traffic control system of Qingdao metro network

Luo Qingping， Zuo Xutao， Ren Ling， et al.

Abstract： This paper briefly describes the system architecture， core equipment functions， vertical centralized traffic control scheme， horizontal cluster business interoperability rollout scheme and corresponding business processes of the implementation scheme of interoperability of the wireless centralized traffic control system of Qingdao metro network etc. The rollout scheme realizes the functions of the vertical traffic control of the line and network and the interoperability of the horizontal cluster business of the line and network of the TETRA of different brands on Qingdao metro， and solves the problem of the cross-line operation of the multi brand system on Qingdao metro line.

Keywords： subway， wireless communication， centralized traffic control system， interoperability