地鐵無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡覆蓋優(yōu)化

韋韜

摘 要：地鐵無線通信系統(tǒng)作為地鐵專用通信系統(tǒng)，在地鐵運行過程中起到信息相互交流的作用，確保地鐵運行安全。地鐵所擁有的特殊結構，決定了其所獨有的通信網(wǎng)絡特點，因此需要通過多種措施不斷加強其網(wǎng)絡性能。因此，本文就地鐵無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡及覆蓋優(yōu)化問題展開研究。

關鍵詞：地鐵；無線通信系統(tǒng)；覆蓋；網(wǎng)絡優(yōu)化

前言

地鐵出行，綠色環(huán)保，改善了人們出行的時間，也帶動了周邊地區(qū)及整個城市的經(jīng)濟發(fā)展速度。通信系統(tǒng)作為支撐著地鐵安全運營的重要系統(tǒng)，地鐵運行過程中的信息通暢是確保地鐵安全運行前提。因此，優(yōu)化地鐵無線通信覆蓋率，具有重要意義。地鐵無線覆蓋主要分為地面與地下兩部分，地面部分主要應用的是地面站的形式；地下部分由于無線通信的用戶主要處于隧道或地下站廳，因此就需要考慮到隧道通信的特點，加強無線信號的覆蓋，以確保地鐵通信穩(wěn)定、安全行車。

一、地鐵無線覆蓋的特點

地鐵由于人流量大，不同時段對網(wǎng)絡的需求有很大差別，而且地鐵引入多家運營商，也形成了一種相互之間的干擾，加大了網(wǎng)絡覆蓋的難度。而且地下空間大小的不一致，也造成了其覆蓋方案的較大差別。在地鐵無線系統(tǒng)的建設過程中，如果各個運營商都要建設自己的信號系統(tǒng)，那么不僅建設成本過高，而且后期的維護上也會造成困難，且有著繁重的工作量。因此，目前選用的是一套互通的系統(tǒng)，然后不同的運營商如果需要接入業(yè)務則可進行租用。地鐵無線網(wǎng)絡的覆蓋中，還要考慮到本身在空間構成上的特殊性。在設計階段，應當盡量選用無源系統(tǒng)來確保系統(tǒng)的運行穩(wěn)定，而且也方便后續(xù)的維護。同時為了確保車站無線信號的穩(wěn)定，應當設置獨立的微蜂窩系統(tǒng)，并且在機房的設置上，應當盡可能選擇站臺，并留下充足的擴容空間。

二、地鐵無線通信系統(tǒng)的構成

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)中得到了廣泛的應用。TETRA 數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)由網(wǎng)絡基礎設施和移動臺組成，其中網(wǎng)絡基礎設施主要設備包括控制中心集群交換控制設備（MSO）、基站、調(diào)度臺、二次開發(fā)平臺和網(wǎng)管系統(tǒng)，各部分設備通過標準通信接口接入傳輸系統(tǒng)，由傳輸系統(tǒng)提供的通道有機協(xié)調(diào)運行，實現(xiàn)各部分的功能，各網(wǎng)絡設施在邏輯上呈現(xiàn)以控制中心集群交換控制設備（MSO）為中心的星形拓撲結構；移動臺包含便攜臺、固定臺和車載臺。網(wǎng)絡設施和移動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、運營人員、維護人員及車輛段 / 停車場人員等不同的用戶之間進行有效的話音和數(shù)據(jù)通信，保障地鐵運營的通信暢通。

三、地鐵無線系統(tǒng)的覆蓋范圍

一般來說，無線通信系統(tǒng)要能夠滿足不同工作人員所攜帶的便攜式電臺以及運行在不同范圍內(nèi)的車載電臺的通信信號需要。通過分析地鐵的空間結構及運行特點，可以將無線系統(tǒng)的覆蓋范圍分為以下部分：（1）行車區(qū)間線路區(qū)域覆蓋方式。其中，主要包括了地下隧道、地面空間，為保障信號發(fā)送均勻，且無任何識別盲點，此范圍內(nèi)的信號覆蓋采用的是漏泄同軸電纜，技術上不僅成熟，而且具有場強均衡，沒有駐波場等特點，在隧道、地鐵等區(qū)域以及人口密集區(qū)域運行良好。（2）站廳站臺區(qū)域覆蓋方式。地鐵的車站區(qū)域涉及到地下車站的所有范圍，包括但又不只是站臺、站廳等部分。此范圍內(nèi)采用的是室內(nèi)天線及漏泄電纜有機結合的方式。①站臺層：電纜往往布設于站臺側面的隧道內(nèi)，實現(xiàn)無線信號的覆蓋?？紤]到某些地區(qū)的地鐵占地面積比較大，范圍廣，并且遮蔽物等對信號具有一定的阻擋作用，建議在站臺上再設置一套天饋系統(tǒng)對通信信號進行補充，以確保通信質量不受影響。②站廳層：對于公共區(qū)域，應用室內(nèi)天線，對于房屋分布較密集、出入道路等處則有所不同，可應用吸頂天線與射頻電纜相結合的方式。（3）車輛段 / 停車場區(qū)域覆蓋方式。對該區(qū)域的覆蓋必須要結合現(xiàn)場實際情況來決定，如果范圍較小，且建筑物較為分散，可以通過架設基站與室外天線形式進行覆蓋，滿足該區(qū)域的信號覆蓋要求。（4）控制中心區(qū)域覆蓋方式。如果控制中心范圍較大，且建筑物較為密集，可以應用室外鐵塔架設天線方式，并且采用全向天線，以滿足相應區(qū)域對于信號的要求。如果僅是單獨矗立的一棟建筑，則既要用到室內(nèi)天線，還要用到基站，通過兩者的有機結合，進行信號覆蓋。

四、地鐵無線覆蓋的方案選擇

在地鐵通信中移動通信方式中，有很多種方案可選擇。相對來看，數(shù)字集群有著很大的技術優(yōu)勢，不僅可以進行二次開發(fā)，而且還有著較高的通信質量，因此在實際運行中獲得了較多的應用。對于基站的選擇來說，必須結合現(xiàn)場情況，尤其是站臺結構及所用線路的特點來決定。其中，小區(qū)方案可以在相應線路中安排多個區(qū)域，在車站等處設置信號基站。中區(qū)方案則可以選擇在停車場等處分別進行信號基站的分布與設置。比較來說，兩種不同的方案都有其特定的優(yōu)勢與缺陷，其中小區(qū)方案的運行穩(wěn)定性要更理想，而且在傳輸質量上也更為優(yōu)良，網(wǎng)絡構成比較簡單易操作，而且最重要的一點是可以采取措施進行統(tǒng)一的管理。中區(qū)方案的優(yōu)勢在于，投入成本比較低，而且在網(wǎng)絡構成上也比較靈活，能夠滿足大多數(shù)用戶的需要，但是不足之處是穩(wěn)定性較差、傳輸質量等容易受到影響。同時，一旦接入用戶數(shù)量突然增加，會出現(xiàn)通信擁堵。如此一來，多數(shù)情況下會選擇小區(qū)方案。此外，在進行網(wǎng)絡組建的過程中，為了提高信號傳輸?shù)目煽啃?，較多的選用星型連接。

五、地鐵無線覆蓋的信號中繼

在實踐中的運行發(fā)現(xiàn)，線路區(qū)間比較長的地區(qū)，往往會出現(xiàn)信號衰減的問題，這就有可能造成車輛行進過程中接收到的信號較弱，通信質量不高，進而影響到車輛的安全行駛，這就需要中繼器的設置來確保通信質量。當前，應用較多的解決方法有兩種，一種是直放站式，另外一種則是射頻干線放大器式。對比來看，前一種方法可以更好的抵御各種噪音的干擾，同時還可以在兩個方向上進行發(fā)送，其傳送距離也更長，因此可用性更強；而后一種方法僅可以在單個方向上進行發(fā)送，且傳送距離也比較有限，在可用性上不如前一種方法。

六、地鐵無線系統(tǒng)網(wǎng)絡優(yōu)化

依據(jù)設計方案，地鐵無線系統(tǒng)建設完成后，應當對涉及到的范圍進行通信測試，以檢測是否能夠滿足實際需要。得到測試結果后，安排專門人員對最終得到的測試數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，做到發(fā)現(xiàn)問題解決問題，從而進一步實現(xiàn)網(wǎng)絡的優(yōu)化。尤其是對于部分未滿足通信要求的區(qū)域，需要采取多種必要措施來改善網(wǎng)絡性能。

如果在地鐵中的車站等處出現(xiàn)了信號值過大或者過低的情況，則可以對發(fā)送功率進行相應的調(diào)整，以滿足通信需要。該種方法主要應用在不必采取鏈路調(diào)整的結構中，而且比較簡便易行。如果通道中的電平強度過大，而房間內(nèi)的信號又相對比較弱時，可以對相應的耦合器進行調(diào)整，以滿足通信需要。如果通道兩側的信號相差很大時，可以將當前所采用的四功分器進行調(diào)整或替換，以使不同區(qū)域的信號趨向穩(wěn)定。隨著不同運營商的接入，在地鐵通信中將出現(xiàn)多種信號共存的情況，因此就要考慮到降低不同信號相互影響，以確保各自的通信質量，這也是網(wǎng)絡優(yōu)化必須解決的一個問題。在目前的無線通信系統(tǒng)中，互調(diào)的干擾是屬于比較突出的問題，可以通過調(diào)整隔離度的方法來予以解決。

七、結語

在進行無線覆蓋的設計中，應結合地鐵在空間方面的構成特點，選擇最為科學的設計方案，全力保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性；同時也應盡可能的降低建設成本，提高各類資源的利用率。而且在網(wǎng)絡覆蓋完成之后，還要通過網(wǎng)絡測試，及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，進行適當?shù)恼{(diào)整，以確保通信質量不受影響。

（作者單位：深圳市地鐵集團有限公司運營總部）