深圳地鐵9號(hào)線(xiàn)公用移動(dòng)電話(huà)引入方案分析

趙 娟

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安,710014）

0 概述

移動(dòng)電話(huà)引入系統(tǒng)是將移動(dòng)電信運(yùn)營(yíng)商的地面信號(hào)引入9號(hào)線(xiàn)地下空間，滿(mǎn)足乘客在地下空間內(nèi)享受與地面同等的移動(dòng)通信需求。除滿(mǎn)足目前各移動(dòng)電話(huà)運(yùn)營(yíng)商的各種移動(dòng)電話(huà)制式的需求外，還應(yīng)考慮將來(lái)新增移動(dòng)電話(huà)運(yùn)營(yíng)商和移動(dòng)電話(huà)制式的需要。

1 系統(tǒng)功能

結(jié)合深圳地鐵9號(hào)線(xiàn)的特點(diǎn)該系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：提供對(duì)各運(yùn)營(yíng)商基站設(shè)備的固定連接接口和對(duì)移動(dòng)臺(tái)的空中鏈路接口。滿(mǎn)足各通信運(yùn)營(yíng)商系統(tǒng)業(yè)務(wù)的接入需求。支持GSM、DCS、CDMA、3G數(shù)字移動(dòng)電視等移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。提供沿地鐵線(xiàn)路的地下鏈狀基站小區(qū)間的可靠切換條件，及地鐵各站與站外基站小區(qū)之間的切換條件。不僅提供在地下線(xiàn)路和站臺(tái)、站廳等公共區(qū)域射頻信號(hào)的有效覆蓋，還需對(duì)車(chē)輛段停車(chē)庫(kù)、停車(chē)場(chǎng)地下區(qū)域進(jìn)行覆蓋。

2 系統(tǒng)方案

2.1 多網(wǎng)合一接入覆蓋方案

各移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的基站設(shè)備由各運(yùn)營(yíng)商投資建設(shè)，放置于車(chē)站公眾通信設(shè)備室中，各移動(dòng)通信基站的基帶信號(hào)通過(guò)通信系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)所提供的傳輸通道傳輸至沿線(xiàn)地鐵各車(chē)站。通常各無(wú)線(xiàn)通信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線(xiàn)覆蓋網(wǎng)都是獨(dú)立建設(shè)的，并通過(guò)各自單網(wǎng)覆蓋系統(tǒng)與其用戶(hù)設(shè)備聯(lián)系起來(lái)。由于運(yùn)營(yíng)商之間難以協(xié)調(diào)，往往出現(xiàn)一個(gè)區(qū)域有多運(yùn)營(yíng)商的多頻段、多制式通信系統(tǒng)進(jìn)行重疊覆蓋的現(xiàn)象。然而在地鐵車(chē)站及其隧道區(qū)間等需要覆蓋的區(qū)域內(nèi)，由于人員密集、流動(dòng)性大、話(huà)務(wù)量大，有多種移動(dòng)通信需求，但設(shè)備安裝空間有限，而且在移動(dòng)通信設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)檢修方面，不能影響軌道交通的運(yùn)行安全。在這種情況下，不可能允許每家運(yùn)營(yíng)商自建一套無(wú)線(xiàn)接入覆蓋系統(tǒng)。綜上所述，并結(jié)合深圳地鐵現(xiàn)有工程設(shè)計(jì)，9號(hào)線(xiàn)設(shè)計(jì)推薦采用無(wú)線(xiàn)多網(wǎng)接入（POI）解決各運(yùn)營(yíng)商移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的綜合接入覆蓋方案，多網(wǎng)接入綜合覆蓋與各無(wú)線(xiàn)通信運(yùn)營(yíng)商各自建覆蓋系統(tǒng)方案相比，解決設(shè)備數(shù)量與設(shè)備安裝空間的矛盾；避免了各無(wú)線(xiàn)接入覆蓋網(wǎng)間的相互干擾；整個(gè)系統(tǒng)的集中統(tǒng)一監(jiān)控和高效管理；無(wú)線(xiàn)多網(wǎng)接入覆蓋系統(tǒng)的擴(kuò)展與提高；降低整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)成本和維護(hù)成本具有以上明顯的優(yōu)越性。

2.2 無(wú)線(xiàn)覆蓋方案

（1）車(chē)站無(wú)線(xiàn)覆蓋方式

在地下車(chē)站的站廳層、人行通道、商業(yè)街及設(shè)備區(qū)等處的信號(hào)分布可采用漏泄電纜和天線(xiàn)陣列兩種方式。采用漏泄同軸電纜方式時(shí)，在保證通信的傳輸質(zhì)量和信號(hào)覆蓋的穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，可較為容易控制信號(hào)的分布，以避免與地面信號(hào)產(chǎn)生干擾，但存在造價(jià)較高，施工難度大的缺點(diǎn)。采用多天線(xiàn)覆蓋只要設(shè)計(jì)合理也能達(dá)同樣的效果，并且在站廳等處采用金屬天花板裝修時(shí)，安裝效果要美觀得多。通過(guò)對(duì)天線(xiàn)的合理布置，也可以有效地控制信號(hào)覆蓋區(qū)域。所以，建議采用天線(xiàn)陣列完成地下車(chē)站的站廳層、人行通道、商業(yè)街等處覆蓋。在地下車(chē)站的站臺(tái)層，由于在隧道壁架掛漏纜，可以直接利用漏纜完成站臺(tái)層的覆蓋，在由于屏蔽門(mén)及列車(chē)進(jìn)站對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋的影響，對(duì)于覆蓋效果較弱的區(qū)域，可增加一定的天線(xiàn)予以解決。在天線(xiàn)的設(shè)置上，地下車(chē)站站廳、人行通道等處，信號(hào)傳播損耗非常接近自由空間，根據(jù)各引入系統(tǒng)射頻信號(hào)輸出及場(chǎng)強(qiáng)覆蓋的要求，結(jié)合系統(tǒng)構(gòu)成及接收機(jī)的靈敏度，考慮電波傳播在建筑結(jié)構(gòu)上的衰減及系統(tǒng)余量，并根據(jù)以前在地下站內(nèi)實(shí)際測(cè)試結(jié)果，在3G對(duì)應(yīng)的2GHz頻段，空間傳輸距離大約在20m左右。結(jié)合地鐵站廳的面積，天線(xiàn)按上行和下行分設(shè)若干副全向天線(xiàn)，可以滿(mǎn)足系統(tǒng)的覆蓋要求。同時(shí)上行和下行天線(xiàn)之間應(yīng)相隔一定的間隔（1m 以上），以保證上、下行回路之間的隔離度。

（2）區(qū)間隧道無(wú)線(xiàn)覆蓋方式

在區(qū)間隧道無(wú)線(xiàn)覆蓋方式可采用天線(xiàn)和漏泄電纜兩種方式。由于隧道是呈線(xiàn)狀和射頻信號(hào)在隧道內(nèi)的衰減非常迅速，采用天線(xiàn)方式需要每隔一定距離就要設(shè)一組天線(xiàn)，在有彎道的地方天線(xiàn)布置會(huì)更密。采用天線(xiàn)的好處就是造價(jià)低，但場(chǎng)強(qiáng)覆蓋不均勻，難以達(dá)到移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)信號(hào)分布的質(zhì)量要求。采用漏泄同軸電纜方式時(shí)，可保證通信的傳輸質(zhì)量和信號(hào)覆蓋的穩(wěn)定性，容易控制信號(hào)的分布，避免與地面信號(hào)產(chǎn)生干擾，為保證移動(dòng)通信的質(zhì)量和連續(xù)性，隧道內(nèi)的漏泄同軸電纜必須連續(xù)貫通，造價(jià)較高。為了滿(mǎn)足移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)信號(hào)分布的質(zhì)量要求，推薦采用漏泄同軸電纜方式。漏泄同軸電纜射頻信號(hào)輻射方式可采用兩種方式：一是上下行信號(hào)同纜傳輸輻射；二是上下行信號(hào)分纜傳輸輻射。同纜方式與分纜方式比較，可節(jié)省二分之一的漏泄電纜工程，但存在嚴(yán)重的干擾問(wèn)題。中國(guó)移動(dòng)和聯(lián)通兩個(gè)GSM 系統(tǒng)的工作頻段的上行頻點(diǎn)高端與下行頻點(diǎn)低端的間隔已經(jīng)很小，再加上引入3G 移動(dòng)通信系統(tǒng)，當(dāng)采用同纜方式時(shí)，上下行之間的干擾難以徹底隔離，并且在功率較大的情況下各系統(tǒng)還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的互調(diào)干擾。根據(jù)國(guó)內(nèi)外地鐵的使用情況的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，只有采用分纜方式才能克服同纜方式中存在的嚴(yán)重干擾。因此，推薦采用上、下行漏泄同軸電纜分纜方式實(shí)現(xiàn)區(qū)間隧道無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋。

2.3 隧道區(qū)間中繼方案

（1）非3G 系統(tǒng)隧道中繼方式的分析

非3G 系統(tǒng)隧道區(qū)間中繼方式可采用射頻干線(xiàn)放大器和光纖直放站兩種方案。

① 覆蓋距離

光纖直放站采用光纖延伸直放站與基站之間距離，并采用中點(diǎn)雙向放大方式，延伸無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋距離，使得無(wú)線(xiàn)信號(hào)延伸距離遠(yuǎn)長(zhǎng)于射頻干線(xiàn)放大器，相較射頻干線(xiàn)放大器，可大量減少設(shè)備的使用數(shù)量。

② 系統(tǒng)引入噪聲

采用干線(xiàn)放大器，特別是級(jí)聯(lián)時(shí)，由于噪聲系數(shù)的疊加，上行噪聲較大，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致基站阻塞，而采用光纖直放站，由于覆蓋距離較遠(yuǎn)，較少存在級(jí)聯(lián)，上行噪聲較小，系統(tǒng)性能較好。

③ 可靠性及靈活性

目前運(yùn)營(yíng)商在各個(gè)覆蓋區(qū)域信號(hào)補(bǔ)盲大量使用光纖直放站，使用效率高，使用的環(huán)境靈活，技術(shù)成熟。干線(xiàn)放大器的主要用于特定條件下，適用范圍小，故障監(jiān)測(cè)手段不太成熟，可靠性及靈活性不及光纖直放站。

④ 網(wǎng)管監(jiān)測(cè)

干線(xiàn)放大器網(wǎng)管檢測(cè)需要在區(qū)間敷設(shè)專(zhuān)門(mén)的線(xiàn)纜，網(wǎng)管檢測(cè)信號(hào)在線(xiàn)纜中長(zhǎng)距離傳輸易受到區(qū)間電磁干擾，產(chǎn)生誤報(bào)。光纖直放站的網(wǎng)管檢測(cè)信號(hào)直接采用光纖帶內(nèi)直接傳輸，不受環(huán)境電磁干擾，可靠性高。

⑤ 投資比較

由于射頻干線(xiàn)放大器自身的特點(diǎn)，其延伸的距離相對(duì)較小，覆蓋同樣長(zhǎng)度的隧道區(qū)間，采用射頻干線(xiàn)放大器的數(shù)量約是采用光纖直放站數(shù)量的2倍，而目前射頻干線(xiàn)放大器和光纖直放站的價(jià)格比約為1：1.6。所以，采用光纖直放站造價(jià)相對(duì)較低廉。

⑥ 工程實(shí)施的難易程度、可擴(kuò)展性

采用光纖直放站在工程實(shí)施的難易程度、可擴(kuò)展性等方面都要比射頻放大器靈活，方便。

綜上所述，對(duì)于非3G系統(tǒng)，推薦采用光纖直放站方案。

（2）3G移動(dòng)通信隧道中繼方式的分析

目前，3G組網(wǎng)規(guī)劃中，區(qū)間中繼放大有采用光纖直放站和BBU+RRU（光纖射頻拉遠(yuǎn)）兩種方案。

① 光纖直放站方案

光纖直放站放大需要在機(jī)房設(shè)置直放站近端機(jī)，將基站射頻信號(hào)耦合經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，在區(qū)間設(shè)置直放站遠(yuǎn)端機(jī)，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并經(jīng)信號(hào)放大延伸對(duì)區(qū)間的覆蓋。

② BBU+RRU（光纖射頻拉遠(yuǎn)）方案

光纖射頻拉遠(yuǎn)是將基站的基帶部分與射頻部分相分離，基帶部分BBU可以集中放置在中心機(jī)房，射頻部分RRU 可以被拉遠(yuǎn)至隧道。RRU與天線(xiàn)之間通過(guò)短的跳線(xiàn)相連，基帶部分與射頻部分通過(guò)專(zhuān)用光纖連接，射頻單元通過(guò)光纖把基站拉遠(yuǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)分布式的覆蓋。其中，與RRU通過(guò)光纖連接的是單獨(dú)的基帶單元設(shè)備。考慮到多個(gè)系統(tǒng)接入，本次工程可以考慮使用基站池，各種制式信號(hào)通過(guò)射頻合路后變?yōu)楣庑盘?hào)，再通過(guò)光纖傳輸?shù)礁鱾€(gè)區(qū)間，遠(yuǎn)端配置相應(yīng)的RRU。

③ 方案比選

光纖直放站方案：在擴(kuò)容時(shí)不需增加設(shè)備；射頻資源可根據(jù)話(huà)務(wù)需求隨時(shí)靈活調(diào)配，提高利用率；不需要改動(dòng)傳輸，擴(kuò)容投資較少。與運(yùn)營(yíng)商提供基站之間無(wú)特殊接口協(xié)議要求，但引入直放站會(huì)增加系統(tǒng)噪聲。BBU+RRU 方案：信源穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)空間隔離，降低系統(tǒng)干擾；系統(tǒng)能提供較大容量，但擴(kuò)容時(shí)每增加一個(gè)載頻，則需要增加一個(gè)RRU，當(dāng)機(jī)柜滿(mǎn)配時(shí)，載頻板全部利用，無(wú)法增加RRU，必須預(yù)留傳輸或傳輸復(fù)用。且BBU與RRU之間存在特殊接口協(xié)議，與運(yùn)營(yíng)商存在界面劃分?？紤]到工程的可實(shí)施性、后期的可維護(hù)性及界面劃分的清晰性，本工程3G系統(tǒng)隧道中繼方式暫推薦采用光纖直放站方案，BBU+RRU方案作為備選方案，待下階段與運(yùn)營(yíng)商協(xié)商后最終確定。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)與實(shí)際比對(duì)，得到深圳地鐵9號(hào)線(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案、隧道中繼方案的設(shè)計(jì)。這是整個(gè)接入設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，后續(xù)還將在信道、信號(hào)配置等方面補(bǔ)充完整設(shè)計(jì)。

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