地鐵通信中的無(wú)線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)的研究

張巖

摘要：近年來(lái)，隨著城市化及城市軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展，地鐵以其舒適、快速、快捷的優(yōu)點(diǎn)，成為了城市中人們重要交通工具之一。在地鐵系統(tǒng)中，每時(shí)每刻都有大量的信息需要交流共享，因此地鐵系統(tǒng)具有復(fù)雜繁忙的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，良好的通信網(wǎng)絡(luò)才能滿足乘客更多的需求，給乘客帶來(lái)更好的乘車(chē)體驗(yàn)，同時(shí)可以使地鐵通信系統(tǒng)良好運(yùn)轉(zhuǎn)，因此如何對(duì)地鐵中的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化也成為了通信領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向。為了更好的設(shè)計(jì)合理的地鐵無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，要根據(jù)地鐵不同路段的特殊性進(jìn)行個(gè)性化的定制設(shè)計(jì)，并選擇合理的覆蓋方式對(duì)地鐵系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)，在此基礎(chǔ)上還要根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)情況對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，才能保證無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的良好運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：地鐵通信;無(wú)線系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)

1地鐵通信中無(wú)線系統(tǒng)

根據(jù)地鐵系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通常可以將其劃分成站臺(tái)區(qū)域、站廳區(qū)域和地下隧道幾個(gè)部分，根據(jù)不同區(qū)域的通信特征不同，所需的無(wú)線網(wǎng)特征也有所差別。除此之外，在地鐵系統(tǒng)中，由于需要對(duì)各個(gè)運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行鋪設(shè)，不可避免的會(huì)發(fā)生各個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)之間的信號(hào)干擾，前期成本高并且不利于后期的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作。因此，在實(shí)際系統(tǒng)中，地鐵中采用第三方的分布式通信系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，在此基礎(chǔ)上，各個(gè)運(yùn)營(yíng)商根據(jù)自己的需要在第三方系統(tǒng)中進(jìn)行租用，以此來(lái)保證系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。地鐵系統(tǒng)中，由于各個(gè)通道的位置以及長(zhǎng)度等特點(diǎn)不同，在鋪設(shè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋方式也不同。在研究地鐵無(wú)線網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)覆蓋時(shí)，要充分考慮到地鐵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、各個(gè)位置的信號(hào)強(qiáng)弱以及后期維護(hù)情況，這樣才能找出合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案。

2地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)的覆蓋范圍和方式

2.1地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)的覆蓋范圍

作為城市交通的重要組成部分，地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)需要具備較為廣闊的覆蓋范圍，以此滿足乘客的通信需求，使乘客在地鐵運(yùn)行過(guò)程中與外界進(jìn)行通信或者通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)瀏覽信息。一般來(lái)說(shuō)，地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)的覆蓋范圍需要涉及地鐵的每一個(gè)位置，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全方位覆蓋。從宏觀角度看來(lái)，地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)的覆蓋范圍涉及到地鐵站臺(tái)、地鐵站大廳以及列車(chē)隧道等地，這樣才可以為乘客提供全方位的通信服務(wù)。需要注意的是，地鐵不同路段的通信環(huán)境有所差異，技術(shù)人員需要根據(jù)不同地段的特征，進(jìn)行通信無(wú)線系統(tǒng)的覆蓋，在保障地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)通信效果的同時(shí)，減少通信無(wú)線系統(tǒng)建設(shè)的成本。

2.2地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)的覆蓋方式

通過(guò)上述分析可知，技術(shù)人員需要根據(jù)路段的特征開(kāi)展通信無(wú)線系統(tǒng)的覆蓋工作。對(duì)于站臺(tái)展廳而言，技術(shù)人員通常將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的電纜設(shè)置于隧道中。為了避免列車(chē)通過(guò)時(shí)對(duì)電纜造成干擾，降低通信質(zhì)量，技術(shù)人員還會(huì)應(yīng)用到天饋系統(tǒng)輔助網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)，以此提升通信無(wú)線系統(tǒng)的穩(wěn)定性與信號(hào)強(qiáng)度。與此同時(shí)，技術(shù)人員還會(huì)在地鐵的換乘區(qū)域和出入?yún)^(qū)域，進(jìn)行射頻電纜以及吸頂天線的設(shè)置，確保無(wú)線系統(tǒng)可以滿足乘客的通信需求。

對(duì)于車(chē)輛行駛路段而言，技術(shù)人員會(huì)通過(guò)漏泄同軸電纜的應(yīng)用，確保通信無(wú)線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)可以均勻分布于地鐵的各個(gè)區(qū)域，并降低助波場(chǎng)對(duì)通信信號(hào)的不利影響，確保地鐵在通過(guò)高架和隧道區(qū)域時(shí)，仍舊具備較高的通信質(zhì)量。

對(duì)于控制中心而言，作為地鐵系統(tǒng)的核心部分，控制中心的通信無(wú)線系統(tǒng)覆蓋由其面積決定。如果控制中心的面積相對(duì)較小，則會(huì)應(yīng)用天線與基站配合的方式，完成通信無(wú)線系統(tǒng)的覆蓋;如果控制中心的面積相對(duì)較大，則會(huì)在室外設(shè)置鐵塔，在此基礎(chǔ)上完成天線的架設(shè)，從而保障控制中心的無(wú)線覆蓋范圍，提升控制中心的信號(hào)質(zhì)量。

3地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)

3.1地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)

地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，要想保證其技術(shù)的優(yōu)化質(zhì)量，除了需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)合理性展開(kāi)優(yōu)化之外，還要對(duì)地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)展開(kāi)優(yōu)化，不斷提升網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在實(shí)際運(yùn)行中的穩(wěn)定性。通常情況下，地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)中的實(shí)際信號(hào)電平需要與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)電平保持一致，在此過(guò)程中需要對(duì)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)展開(kāi)全面檢測(cè)。如果在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，則需要在第一時(shí)間確定問(wèn)題出現(xiàn)的原因、位置、現(xiàn)象以及嚴(yán)重性等，并對(duì)其展開(kāi)全面的數(shù)據(jù)記錄。針對(duì)記錄中的信息數(shù)據(jù)，對(duì)故障展開(kāi)維護(hù)管理，并且定期展開(kāi)復(fù)查，這種方式能夠保證地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。對(duì)其展開(kāi)數(shù)據(jù)記錄的主要目的就是為今后地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)檢測(cè)打下基礎(chǔ)，進(jìn)而保證地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)管理的質(zhì)量。

3.2地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)優(yōu)化算法

在選擇優(yōu)化算法的過(guò)程中，不同類(lèi)型的信號(hào)，對(duì)應(yīng)的優(yōu)化算法也不同，目前可以將地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)中的優(yōu)化算法分為三種類(lèi)型，第一種為基站信號(hào)的優(yōu)化算法，在此過(guò)程中如果檢測(cè)到其中存在問(wèn)題，則需要對(duì)信號(hào)中的發(fā)射功率展開(kāi)優(yōu)化，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其展開(kāi)調(diào)整，在此過(guò)程中，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理的方法展開(kāi)。第二種為改變基站耦合器參數(shù)，可以通過(guò)調(diào)整耦合器方向的方式，對(duì)地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)展開(kāi)優(yōu)化，這種優(yōu)化方式經(jīng)常在隧道信號(hào)較強(qiáng)但是站廳信號(hào)較弱的情況下使用。第三種為技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化，在地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)覆蓋的過(guò)程中，基站會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生一定的影響，面對(duì)這種情況，為了保證電臺(tái)信號(hào)的質(zhì)量，則需要對(duì)其中的技術(shù)參數(shù)展開(kāi)調(diào)整。同時(shí)檢測(cè)基站中信號(hào)的電場(chǎng)強(qiáng)度以及信號(hào)質(zhì)量，根據(jù)最終的監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射頻率展開(kāi)控制，進(jìn)而保證地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化質(zhì)量。

3.3蛛網(wǎng)式通信架構(gòu)

地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)通信便捷性，在進(jìn)行通信作業(yè)的過(guò)程中，信號(hào)發(fā)射基站的數(shù)目一般只有1～2個(gè)（固定區(qū)間內(nèi)），但用戶數(shù)目卻可能達(dá)到數(shù)百甚至上千人，為保證無(wú)線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)能夠滿足使用要求，應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)通信架構(gòu)進(jìn)行完善。擬采用蛛網(wǎng)式通信架構(gòu)，以信號(hào)發(fā)射基站為起點(diǎn)，信號(hào)發(fā)射呈現(xiàn)扇面輻射狀，基站周?chē)ㄔO(shè)若干子基站和輔助站，子基站和輔助站分別進(jìn)行信號(hào)的加強(qiáng)/提純/二次發(fā)射（子基站）、加強(qiáng)/二次發(fā)射（輔助站），使無(wú)線信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到的干擾能夠得到控制，始終保持較高的可辨識(shí)率。不過(guò)蛛網(wǎng)式通信架構(gòu)對(duì)建設(shè)資金的要求較高，一條長(zhǎng)度為20km的普通地鐵，需要建設(shè)5～10個(gè)子基站和15個(gè)左右的輔助站，一期建設(shè)資金為300～500萬(wàn)，每年的運(yùn)維費(fèi)用也在30萬(wàn)元左右，且需要應(yīng)對(duì)室外環(huán)境破壞等問(wèn)題，運(yùn)維難度較大，可在后續(xù)工作中結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況選擇是否應(yīng)用。

結(jié)論

隨著人們對(duì)地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)的關(guān)注程度逐漸提升，如何保證地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，成為有關(guān)人員關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。本文通過(guò)研究地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)的覆蓋方式以及優(yōu)化技術(shù)發(fā)現(xiàn)，對(duì)其進(jìn)行研究，能夠大大提升地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，同時(shí)還能夠保證地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。由此可以看出，研究地鐵通信無(wú)線系統(tǒng)的覆蓋方式以及優(yōu)化技術(shù)，能夠?yàn)榻窈蟮罔F通信無(wú)線系統(tǒng)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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（作者單位：天津市地下鐵道運(yùn)營(yíng)有限公司）