地鐵通信的無線系統(tǒng)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

【摘要】本文介紹了TETRA數(shù)字集群專用無線通信系統(tǒng)的構(gòu)成，以及在地鐵通信系統(tǒng)中的主要覆蓋范圍及覆蓋模式，總結(jié)了無線系統(tǒng)覆蓋的性能指標(biāo)要求，和幾種改善覆蓋性能的優(yōu)化方法及具體措施。

【關(guān)鍵詞】TETRA數(shù)字集群覆蓋性能指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

一、概述

近年來地鐵作為一種大運(yùn)量、綠色環(huán)保的交通工具，在改善城市交通系統(tǒng)效率上扮演著越來越重要的角色，目前國內(nèi)各主要城市都在大力發(fā)展地鐵交通系統(tǒng)，來改善城市交通狀況，加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

無線通信系統(tǒng)作為地鐵通信中的一種專用通信系統(tǒng)，承擔(dān)著地鐵運(yùn)營中的大量信息交互的責(zé)任，是提高地鐵運(yùn)輸效率、確保行車安全、進(jìn)行車輛調(diào)度和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的重要手段。由于無線通信系統(tǒng)的用戶主要分布在隧道或地下站廳，針對(duì)隧道通信的特點(diǎn)，優(yōu)質(zhì)地實(shí)現(xiàn)無線場強(qiáng)覆蓋，是確保無線通信穩(wěn)定、安全運(yùn)營的必要手段。

二、地鐵無線通信系統(tǒng)的組成

TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)作為一種成熟、穩(wěn)定的無線通信系統(tǒng)，在國內(nèi)的地鐵通信行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。TETRA數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和移動(dòng)臺(tái)組成，其中網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施主要設(shè)備包括控制中心集群交換控制設(shè)備（MSO）、基站、調(diào)度臺(tái)、二次開發(fā)平臺(tái)和網(wǎng)管系統(tǒng)，各部分設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)通信接口接入傳輸系統(tǒng)，由傳輸系統(tǒng)提供的通道有機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)各部分的功能，各網(wǎng)絡(luò)設(shè)施在邏輯上呈現(xiàn)以控制中心集群交換控制設(shè)備（MSO）為中心的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；移動(dòng)臺(tái)包含便攜臺(tái)、固定臺(tái)和車載臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和移動(dòng)終端相互作用共同完成無線通信系統(tǒng)的通信功能。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)位于控制中心（OCC）、車輛段/停車場的調(diào)度員與列車司機(jī)、運(yùn)營人員、維護(hù)人員及車輛段/停車場人員等不同的用戶之間進(jìn)行有效的話音和數(shù)據(jù)通信，保障地鐵運(yùn)營的通信暢通。

三、地鐵無線系統(tǒng)的覆蓋范圍及方法

通常情況下，無線系統(tǒng)的信號(hào)覆蓋要能滿足車輛段、停車場內(nèi)運(yùn)營、維護(hù)人員以及管理人員所持的便攜電臺(tái)及運(yùn)行在車輛段、停車場、區(qū)間隧道范圍內(nèi)的車載電臺(tái)通信需求。根據(jù)地鐵工程建筑結(jié)構(gòu)及運(yùn)營管理的特點(diǎn)，無線系統(tǒng)覆蓋范圍分為以下四種區(qū)域：（1）行車區(qū)間線路區(qū)域覆蓋方式。區(qū)域中的行車區(qū)間主要指隧道區(qū)域、地面及高架空間，為確保在區(qū)間線路上信號(hào)均勻及無盲區(qū)分布，此區(qū)域的無線信號(hào)覆蓋方式采用技術(shù)上成熟的漏泄同軸電纜實(shí)施，其特點(diǎn)為場強(qiáng)分布均勻，沒有駐波場，適用于隧道、地鐵、長廊等地形以及擁擠的辦公區(qū)環(huán)境。（2）站廳站臺(tái)區(qū)域覆蓋方式。地鐵運(yùn)營的車站區(qū)域?yàn)樗械叵萝囌镜娜糠秶ǖ幌抻谡九_(tái)、站廳及其人行通道等。地下車站依據(jù)車站的結(jié)構(gòu)及覆蓋環(huán)境，采用室內(nèi)天線及漏泄電纜相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。①站臺(tái)層：一般情況下利用敷設(shè)于站臺(tái)側(cè)面的隧道內(nèi)漏泄同軸電纜進(jìn)行無線覆蓋?？紤]可能部分地鐵車站站臺(tái)區(qū)域較大，并且屏蔽門對(duì)信號(hào)的阻擋以及上下行區(qū)間列車同時(shí)進(jìn)站時(shí)對(duì)泄漏電纜輻射信號(hào)的衰減影響較大，建議在站臺(tái)單獨(dú)布放一套天饋系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)充覆蓋，避免列車進(jìn)站時(shí)信號(hào)的陡然下降對(duì)通話質(zhì)量的影響。②站廳層：公共區(qū)域采用室內(nèi)天線覆蓋，對(duì)站廳層和設(shè)備層房屋密集的區(qū)域、出入通道、換乘通道可采用吸頂天線加射頻電纜方式進(jìn)行覆蓋。（3）車輛段/停車場區(qū)域覆蓋方式。車輛段/停車場區(qū)域?qū)⒏鶕?jù)實(shí)際情況進(jìn)行覆蓋方案的設(shè)計(jì)，對(duì)于范圍較小，且地形空曠，建筑物稀疏的場景下，建議通過樓頂架設(shè)基站和室外天線形式進(jìn)行覆蓋，采用全向天線屋頂架設(shè)方式，達(dá)到車輛段內(nèi)/停車場的場強(qiáng)覆蓋要求。（4）控制中心區(qū)域覆蓋方式。對(duì)于控制中心將根據(jù)實(shí)際情況決定覆蓋方式，如果控制中心范圍較大，且建筑物密集，樓層較高，建議采用室外鐵塔架設(shè)天線方式進(jìn)行場強(qiáng)覆蓋，采用全向天線來達(dá)到整個(gè)控制中心區(qū)域的覆蓋要求。如果控制中心僅為一棟建筑物的情況下，可以采用室內(nèi)天線及基站相結(jié)合的方式來進(jìn)行無線覆蓋。

四、地鐵無線通信覆蓋中的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

1.根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，地鐵通信無線系統(tǒng)覆蓋的性能指標(biāo)要求：（1）車載電臺(tái)在沿線95%的時(shí)間和地點(diǎn)概率的最低場強(qiáng)接收電平≥-85dBm；（2）便攜電臺(tái)在站廳、站臺(tái)、車輛段/停車場內(nèi)90%的時(shí)間和地點(diǎn)概率的最低場強(qiáng)接收電平≥-85dBm；（3）在滿足信噪比的要求下，區(qū)間覆蓋應(yīng)符合在以下條件下任何100米連續(xù)區(qū)段內(nèi)場強(qiáng)無縫覆蓋時(shí)間及地點(diǎn)概率為95%的要求；（4）在滿足信噪比的要求下，控制中心、車站、車輛段/停車場無線覆蓋應(yīng)符合任何40米連續(xù)區(qū)段內(nèi)場強(qiáng)無縫覆蓋時(shí)間及地點(diǎn)概率為95%的要求。

根據(jù)覆蓋設(shè)計(jì)方案完成設(shè)備安裝后，必須對(duì)覆蓋的區(qū)域進(jìn)行場強(qiáng)測試，來檢測實(shí)際的電平是否達(dá)到合同要求的覆蓋指標(biāo)?？梢允褂肕otorola的AirTracer軟件配合手持臺(tái)來進(jìn)行覆蓋電平的測試分析，結(jié)合分析結(jié)果對(duì)弱覆蓋的區(qū)域進(jìn)行針對(duì)性的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化來改善覆蓋效果。對(duì)于未達(dá)到覆蓋性能指標(biāo)要求的區(qū)域，通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化手段來改善覆蓋性能。

2.網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法。（1）調(diào)整基站發(fā)射功率：對(duì)于站廳及隧道內(nèi)信號(hào)電平強(qiáng)度普遍過強(qiáng)或過弱時(shí)，可以在網(wǎng)管側(cè)對(duì)基站的發(fā)射功率進(jìn)行減小或增大調(diào)整，達(dá)到優(yōu)化效果，該方法優(yōu)點(diǎn)在于不用調(diào)整鏈路結(jié)構(gòu)，簡單易行；（2）調(diào)整基站端耦合器耦合方向：對(duì)于隧道內(nèi)信號(hào)電平強(qiáng)度普遍過強(qiáng)，而站廳內(nèi)信號(hào)電平強(qiáng)度較弱時(shí)，可采用此方法；（3）更改無源器件的種類：例如當(dāng)隧道內(nèi)一側(cè)信號(hào)電平強(qiáng)度與另一側(cè)信號(hào)電平強(qiáng)度的差值過大時(shí)，可將漏泄電纜支路應(yīng)用的四功分器更換為一個(gè)二功分器和兩個(gè)耦合器的組合，以均衡隧道兩側(cè)信號(hào)強(qiáng)度；（4）參數(shù)調(diào)整。①M(fèi)S_TXPWR_MAX_CELL：終端允許的最大發(fā)射功率。移動(dòng)臺(tái)在通信過程中所用的發(fā)射功率是受基站控制的。基站根據(jù)上行信號(hào)的場強(qiáng)、上行信號(hào)的質(zhì)量，以及功率預(yù)算的結(jié)果控制移動(dòng)臺(tái)提高或降低移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率，通常情況下，由于移動(dòng)臺(tái)的上行信號(hào)比基站的下行信號(hào)要弱，建議將該參數(shù)設(shè)置為在最大功率發(fā)射來改善覆蓋性能。②RXLEV_ACCESS_MIN：最小接入電平。適當(dāng)?shù)恼{(diào)整RXLEV_ACCESS_MIN參數(shù)可以影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，通過調(diào)整該參數(shù)可以解決上下行不平衡問題，避免在移動(dòng)臺(tái)接收信號(hào)電平很低的情況下接入系統(tǒng)，一般建議設(shè)置為-102左右。實(shí)際使用時(shí)必須通過多次實(shí)地測試，在覆蓋和通話質(zhì)量間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，既保證覆蓋范圍，又保證正常通話。③SLOW_RESELECT_HYSTERESIS：遲滯參數(shù)。對(duì)于在相鄰小區(qū)交疊覆蓋區(qū)域時(shí)，若出現(xiàn)覆蓋縫隙，建議可以將該參數(shù)值設(shè)小來加速小區(qū)重選切換，從而達(dá)到改善覆蓋的目的。

五、結(jié)束語

無線通信系統(tǒng)在地鐵專用通信中起著舉足輕重的作用，是保證車地通信的關(guān)鍵手段，耐心、細(xì)致的進(jìn)行無線通信系統(tǒng)的覆蓋優(yōu)化，使無線系統(tǒng)的覆蓋能夠滿足設(shè)計(jì)要求，是保障地鐵安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)行的必要手段。

參考文獻(xiàn)

[1]李偉章等.城市軌道交通通信.北京：中國鐵道出版社，2008.10

[2]關(guān)國俊. TETRA系統(tǒng)小區(qū)重選探討.《鐵道通信信號(hào)》，2011年05期

[3]數(shù)字集群系統(tǒng)技術(shù)建議書.中國電子科技集團(tuán)公司，2009.10

[4]地鐵專用通信系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格書.中國通號(hào)公司、上海鐵路通信工廠，2010.10