地鐵通信無線系統(tǒng)的覆蓋及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

李重良

（中交二公局電務(wù)工程有限公司，陜西 西安 710065）

地鐵作為一種綠色便捷的出行工具，在緩解交通壓力，改善人們出行效率方面效果顯著，同時地鐵的建設(shè)，也推動著周邊地區(qū)及整個城市的經(jīng)濟發(fā)展。而要想確保地鐵運行過程中的信息通暢，就離不開地鐵無線通信系統(tǒng)。地鐵無線覆蓋可分為地面與地下兩個部分，地面部分主要應(yīng)用的是地面站的形式；地下部分則是作為重點來研究的。由于地鐵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。

1 地鐵無線覆蓋的特點

地鐵在空間構(gòu)成上比較復(fù)雜；同時地鐵的人流量大，在不同時段對網(wǎng)絡(luò)的需求又有著極大的差別。當(dāng)前，在地鐵通信中引入了不止一個運營商，這就造成了網(wǎng)絡(luò)信號之間的互相干擾，進一步加大了網(wǎng)絡(luò)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(shè)過程中，如果各個運營商都要建設(shè)自己的信號系統(tǒng)，那么不僅建設(shè)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(wù)則可進行租用。地鐵無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋中，還要考慮到本身在空間構(gòu)成上的特殊性。在設(shè)計階段，應(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)設(shè)置獨立的微蜂窩系統(tǒng)，并且在機房的設(shè)置上，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇站臺，并留下充足的擴容空間。

2 地鐵無線通信系統(tǒng)的構(gòu)成

當(dāng)前來說，TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)是一種技術(shù)上相對成熟，且信號穩(wěn)定的無線通信系統(tǒng)，在我國地鐵通信領(lǐng)域獲得到了非常廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施及移動臺構(gòu)成，其中網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施包括了MSO、基站、調(diào)度臺等等，各個設(shè)備可經(jīng)過統(tǒng)一的接口接入到傳輸系統(tǒng)，并由其提供的通道協(xié)調(diào)運行，充分發(fā)揮各部分的功能，保障網(wǎng)絡(luò)信號通暢；移動臺則包括了便攜臺、固定臺、車載臺等。兩者通過相互作用來實現(xiàn)無線系統(tǒng)的通信功能。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)車輛調(diào)度人員、運營人員、維護人員及其他管理人員等用戶之間的可靠通信，以此確保地鐵的通信穩(wěn)定、安全運行。

3 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(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)合的方式。①站臺層：電纜往往布設(shè)于站臺側(cè)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(shè)置一套天饋系統(tǒng)對通信信號進行補充，以確保通信質(zhì)量不受影響。②站廳層：對于公共區(qū)域，應(yīng)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(yīng)用吸頂天線與射頻電纜相結(jié)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(jié)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(shè)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(yīng)用室外鐵塔架設(shè)天線方式，并且采用全向天線，以滿足相應(yīng)區(qū)域?qū)τ谛盘柕囊?。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(jié)合，進行信號覆蓋。

4 地鐵無線覆蓋的方案選擇

目前，隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，以及人們工作、生活中對通信的需要，在地鐵通信中移動通信方式已得到了比較廣泛的應(yīng)用，而在方案的實施上有多種選擇。相對來看，數(shù)字集群有著很大的技術(shù)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(zhì)量，因此在實際運行中獲得了較多的應(yīng)用。對于基站的選擇來說，必須結(jié)合現(xiàn)場情況，尤其是站臺結(jié)構(gòu)及所用線路的特點來決定。其中，小區(qū)方案可以在相應(yīng)線路中安排多個區(qū)域，在車站等處設(shè)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(shè)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(zhì)量上也更為優(yōu)良，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)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(luò)構(gòu)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(zhì)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(luò)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。

5 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(zhì)量不高，進而影響到車輛的安全行駛，這就需要中繼器的設(shè)置來確保通信質(zhì)量。當(dāng)前，應(yīng)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。

6 地鐵無線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

依據(jù)設(shè)計方案，地鐵無線系統(tǒng)建設(shè)完成后，應(yīng)當(dāng)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(jié)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(luò)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(luò)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(yīng)的調(diào)整，以滿足通信需要。該種方法主要應(yīng)用在不必采取鏈路調(diào)整的結(jié)構(gòu)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(yīng)的耦合器進行調(diào)整，以滿足通信需要。如果通道兩側(cè)的信號相差很大時，可以將當(dāng)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(zhì)量，這也是網(wǎng)絡(luò)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。

7 結(jié)語

為緩解城市交通擁堵問題，地鐵成為城市交通的重要選擇，其對于緩解交通壓力具有重要的作用。但是，在地鐵的發(fā)展過程中，不能忽視地鐵無線通信系統(tǒng)的建設(shè)。在進行無線覆蓋的設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合地鐵在空間方面的構(gòu)成特點，選擇最為科學(xué)的設(shè)計方案，全力保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性；同時也應(yīng)盡可能的降低建設(shè)成本，提高各類資源的利用率。而且在網(wǎng)絡(luò)覆蓋完成之后，還要通過網(wǎng)絡(luò)測試，及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以確保通信質(zhì)量不受影響。

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