軌道交通通信無線系統(tǒng)的覆蓋及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

黃鑫 比亞迪通信信號有限公司

1 地鐵通信中無線系統(tǒng)

根據(jù)地鐵系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通?？梢詫⑵鋭澐殖烧九_區(qū)域、站廳區(qū)域和地下隧道幾個部分，根據(jù)不同區(qū)域的通信特征不同，所需的無線網(wǎng)特征也有所差別。除此之外，在地鐵系統(tǒng)中，由于需要對各個運(yùn)營商的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行鋪設(shè)，不可避免的會發(fā)生各個通信網(wǎng)絡(luò)之間的信號干擾，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)一的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，在此基礎(chǔ)上，各個運(yùn)營商根據(jù)自己的需要在第三方系統(tǒng)中進(jìn)行租用，以此來保證系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。地鐵系統(tǒng)中，由于各個通道的位置以及長度等特點(diǎn)不同，在鋪設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)時網(wǎng)絡(luò)的覆蓋方式也不同。在研究地鐵無線網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)覆蓋時，要充分考慮到地鐵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、各個位置的信號強(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)計方案。

2 地鐵無線覆蓋的特點(diǎn)

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(yùn)營商，這就造成了網(wǎng)絡(luò)信號之間的互相干擾，進(jìn)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(yùn)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(hù)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(yùn)營商如果需要接入業(yè)務(wù)則可進(jìn)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(yùn)行穩(wěn)定，而且也方便后續(xù)的維護(hù)。同時為了確保車站無線信號的穩(wěn)定，應(yīng)當(dāng)設(shè)置獨(dú)立的微蜂窩系統(tǒng)，并且在機(jī)房的設(shè)置上，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇站臺，并留下充足的擴(kuò)容空間。

3 地鐵通信無限系統(tǒng)常見的覆蓋辦法和范圍

3.1 站臺和站廳。主要是在站臺側(cè)面相應(yīng)隧道當(dāng)中進(jìn)行漏泄同軸和電纜的鋪設(shè)，以促使站臺區(qū)域?qū)崿F(xiàn)無線覆蓋。在地鐵站當(dāng)中，有些站臺區(qū)域范圍相對較廣，并且在上行或者下行區(qū)間的相應(yīng)列車如果同時進(jìn)站，屏蔽門的同步活動都會干擾信號，影響穩(wěn)定性，針對此，可以將天饋系統(tǒng)設(shè)置到站臺位置，達(dá)到增強(qiáng)信號保持信號穩(wěn)定性的目的。通過無線覆蓋方式將通信無限系統(tǒng)覆蓋至站廳層當(dāng)中的公共區(qū)域，在對吸頂天線使用的同時增添射頻電纜的覆蓋方式，促使信號全面覆蓋到出入、房屋密集以及換乘等區(qū)域當(dāng)中。

3.2 停車場和車輛段。在這類區(qū)域進(jìn)行覆蓋需要結(jié)合實際情況對覆蓋方式進(jìn)行優(yōu)化選擇，針對建筑物稀少、空間范圍小或者區(qū)域內(nèi)較為空曠的場景當(dāng)中，主要可以通過室外天線或者在樓頂進(jìn)行基站架設(shè)的方式進(jìn)行電纜覆蓋，以此達(dá)到停車場還有車輛段相應(yīng)場強(qiáng)要求。

3.3 行車區(qū)間。行車區(qū)間包括了地面、隧道區(qū)域以及高價空間等區(qū)域，針對這類空間區(qū)域主要可以通過電纜方式進(jìn)行信號覆蓋，確保信號可以均勻的分布在相應(yīng)空間當(dāng)中。還可以使用漏泄同軸這種方式，該方式由于無駐波場，可以有效實現(xiàn)信號均勻分布且強(qiáng)度夠大等要求。

3.4 控制中心。針對相對較小的控制中心區(qū)域，可以在設(shè)置室內(nèi)天線基礎(chǔ)上增加基站建設(shè)，以此全面實現(xiàn)更大范圍的覆蓋。針對空間較大的控制中心區(qū)域來說，如果相應(yīng)區(qū)域內(nèi)具有數(shù)量較多的高層建筑，可通過全向天線形式進(jìn)行信號覆蓋。在針對相應(yīng)情況采取針對性措施實現(xiàn)區(qū)域信號覆蓋過程中，不管使用哪種方案，都要立足在相應(yīng)區(qū)域的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上進(jìn)行，并最大程度的實現(xiàn)全覆蓋，避免出現(xiàn)信號盲區(qū)。

4 地鐵通信無線系統(tǒng)的現(xiàn)狀

我國地鐵通信系統(tǒng)現(xiàn)狀不容樂觀，其中最大的問題是地鐵通信系統(tǒng)缺乏科學(xué)統(tǒng)一的規(guī)劃?，F(xiàn)階段，地鐵通信無線系統(tǒng)主要分為專用無線通信系統(tǒng)和公共無線通信系統(tǒng)兩種。我國地鐵通信無線系統(tǒng)中的專用無線通信系統(tǒng)水平不夠先進(jìn)，不能滿足地鐵無線通信的需要。在地鐵通信無線調(diào)度系統(tǒng)中，目前只有TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)受到了業(yè)界認(rèn)可，形成了統(tǒng)一的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。其他無線寬帶技術(shù)在地鐵無線系統(tǒng)中還未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)雖然能夠滿足地鐵通行的需求，但是屬于第二代移動通信技術(shù)，受有限寬帶的影響，無法傳輸大量的數(shù)據(jù)。此外，現(xiàn)階段應(yīng)用的WiMAX等寬帶接入技術(shù)存在延遲問題，導(dǎo)致語音通信缺乏穩(wěn)定性和可靠性。綜上所述，現(xiàn)有的寬帶接入技術(shù)很難形成一個穩(wěn)定的地鐵通信無線系統(tǒng)。

5 地鐵通信中的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)

在地鐵無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，除了對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理的鋪設(shè)外，還需要對網(wǎng)絡(luò)不斷進(jìn)行優(yōu)化，國家針對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的指標(biāo)也做出了一些相關(guān)規(guī)定來完善網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題。為了使網(wǎng)絡(luò)信號保持穩(wěn)定，通常需要保證實際信號電平和標(biāo)準(zhǔn)電平要求一致，因此要對無線覆蓋區(qū)域的信號進(jìn)行不斷地監(jiān)測，并且，在網(wǎng)絡(luò)測試時要統(tǒng)一應(yīng)用相關(guān)程序來進(jìn)行信號的測試，發(fā)現(xiàn)不合要求的網(wǎng)絡(luò)或者當(dāng)所處區(qū)域網(wǎng)絡(luò)發(fā)生異常時，要統(tǒng)一匯報并做出及時的檢修，并且在對發(fā)生故障的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢修之后還要做好檢修記錄方便之后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的復(fù)檢。同時在檢測正常的網(wǎng)絡(luò)后也要進(jìn)行相關(guān)記錄，方便以后對該網(wǎng)絡(luò)的復(fù)查工作。通常需要通過在地鐵通信中根據(jù)不同的信號狀況可以應(yīng)用不同的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法，其中主要包括三大類：第一類為對基站的信號發(fā)射功率進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)檢測到當(dāng)前信號電平發(fā)生了大幅度改變的時候，需要對發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，這時通常需要通過網(wǎng)管來實現(xiàn)。第二類為改變基站內(nèi)耦合器的參數(shù)，通常要調(diào)整耦合器的耦合方向來進(jìn)行相應(yīng)的無線網(wǎng)絡(luò)信號優(yōu)化，這類網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法在列車隧道信號較強(qiáng)但相反站廳中信號電平較弱的時候采用。最后一類為對技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整。當(dāng)?shù)罔F站已經(jīng)被無線網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的時候，由于基站的存在會對移動臺信號造成影響，為了改變移動臺的信號參數(shù)則需要進(jìn)行技術(shù)參數(shù)的調(diào)整。基站對上行信號的電場強(qiáng)度以及下行信號的信號質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)檢測結(jié)果與功率預(yù)算結(jié)果相結(jié)合來對移動臺進(jìn)行發(fā)射功率的控制。一般來說，上行信號的強(qiáng)度相對較弱，因此應(yīng)將其設(shè)置為MS_TXPW R_MAX_CELL即：最大終端允許的發(fā)射功率。出現(xiàn)上行信號和下行信號存在不平衡的問題時，當(dāng)接收信號的信號角度較低時不能接入系統(tǒng)，此時可以將RXLEV_ACCESS_M IN即最小接入電平設(shè)置在-102左右。當(dāng)對相鄰小區(qū)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋后，當(dāng)小區(qū)間出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)縫隙時，可以通過設(shè)置SLOW_RESELECT_HYSTERESIS遲滯參數(shù)來改善。在進(jìn)行地鐵無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時，需要在檢測到網(wǎng)絡(luò)信號過強(qiáng)或者網(wǎng)絡(luò)信號過弱的地方需要進(jìn)行優(yōu)化，可以對網(wǎng)管側(cè)的位置進(jìn)行調(diào)整或者根據(jù)實際情況選擇優(yōu)化方式，來保證各處網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和信號的質(zhì)量。

結(jié)束語：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(jìn)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(diǎn)，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(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以確保通信質(zhì)量不受影響。