地鐵無線通信系統(tǒng)的覆蓋及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

趙立華

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地鐵無線通信系統(tǒng)的覆蓋及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

趙立華

西安市地下鐵道有限責(zé)任公司，陜西 西安 710032

現(xiàn)如今，在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平顯著提升的背景下，地鐵的建設(shè)數(shù)量也越來越多，已成為城市居民出行的重要交通工具，在地鐵各個(gè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)通信無限覆蓋也越來越被大家關(guān)注。實(shí)現(xiàn)地鐵通信無線系統(tǒng)的全面覆蓋以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)各種交通信息順暢交換，為乘客提供更加優(yōu)質(zhì)的出行服務(wù)。為了全面提升地鐵綜合服務(wù)質(zhì)量，提出了地鐵通信無線系統(tǒng)常見的覆蓋辦法和范圍，并提出了針對該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的具體辦法。

地鐵無線通信系統(tǒng)；覆蓋范圍；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

1 地鐵中常用的無線通信系統(tǒng)

目前，無線通信、數(shù)字集群和模擬集群是地鐵無線通信系統(tǒng)常用的三種方式。其中，最常用的是TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)。相較于其他無線通信系統(tǒng)，TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的技術(shù)更成熟，具有明顯的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)面：首先，TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)具有非常好的穩(wěn)定性，抗外界干擾的能力很強(qiáng)；其次，具有良好的應(yīng)用效果。

TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和移動(dòng)臺(tái)兩部分組成。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施包括基站、MSO等設(shè)備；移動(dòng)臺(tái)則由車載臺(tái)、便攜臺(tái)等設(shè)備等組成。在TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)中，標(biāo)準(zhǔn)接口起到連接網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和傳輸系統(tǒng)的作用。通過傳輸系統(tǒng)的通道對無線通信系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)，使其各個(gè)部位功能得到充分的發(fā)揮。集群交換控制設(shè)備是TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)控制中心的核心設(shè)備，其他通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施都是圍繞著集群交換控制設(shè)備來布置的。TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)需要保證網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備和移動(dòng)臺(tái)同時(shí)發(fā)揮作用。TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)各個(gè)部分都需要發(fā)揮重要的功能。與此同時(shí)，工作人員之間及時(shí)的信息交流對于保證地鐵中無線通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行也十分重要，這樣才能夠更好地保證地鐵安全、穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

2 LTE技術(shù)在地鐵無線通信中的綜合應(yīng)用

2.1 LTE的信道應(yīng)用

LTE網(wǎng)絡(luò)需要完成CBTC+CCTV+PIS綜合承載，在承載工作準(zhǔn)備的過程中，需要注意以下3個(gè)方面的問題。（1）A、B雙網(wǎng)冗余，雙網(wǎng)完全獨(dú)立，并行工作，互不影響。（2）A網(wǎng)承載雙向CBTC，上行CCTV，下行PIS，分配較大帶寬。（3）B網(wǎng)只承載雙向CBTC信息作為備份網(wǎng)絡(luò)；分配較小帶寬。

2.2 LTE的接收性能

在列車運(yùn)行的過程中，信號的接收質(zhì)量會(huì)有一定的變化。經(jīng)過測試和分析，相同接收功率時(shí)，LTE技術(shù)可支持的列車速度明顯高于平均接收速度，LTE技術(shù)具有更高的靈敏度。除了要做好信號的接收工作之外，還需要做好GPS接收的設(shè)計(jì)工作，時(shí)鐘同步是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)要點(diǎn)[2]。

3 地鐵無線通信系統(tǒng)常見的覆蓋范圍

3.1 站臺(tái)和站廳

站臺(tái)和站廳的無線通信系統(tǒng)覆蓋，主要是在站臺(tái)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(tái)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)無線覆蓋。在地鐵站中，有些站臺(tái)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(shí)進(jìn)站，屏蔽門的同步活動(dòng)就都會(huì)干擾信號，影響穩(wěn)定性。對此，可以將天饋系統(tǒng)設(shè)置到站臺(tái)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(shí)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)域中。

3.2 換乘出入口

在換乘出入口的網(wǎng)絡(luò)覆蓋中，覆蓋可以使用吸頂天線的方式，同時(shí)也可以加入射頻電纜，這樣便可以在增強(qiáng)穩(wěn)定性的同時(shí)也增強(qiáng)信號的強(qiáng)度。在不同的環(huán)境中，要對建筑物的大小和高低以及旁邊不同的設(shè)備等進(jìn)行詳細(xì)的分析，分別選擇不同的方式進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。漏泄同軸電纜方式就是當(dāng)前比較成熟的一種無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式。還可以利用基站和室內(nèi)天線相互結(jié)合的方式對無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行覆蓋。這種覆蓋方式更適合于控制面積比較小的場所。

3.3 行車區(qū)間線路區(qū)域

行車區(qū)間包括地鐵運(yùn)行時(shí)需要經(jīng)過的不同區(qū)域，如隧道區(qū)域、地面區(qū)域和高架空間等。在這些區(qū)域進(jìn)行信號覆蓋時(shí)重點(diǎn)是保證區(qū)域間信號分布的均勻，因此可以通過應(yīng)用漏泄同軸電纜來實(shí)施來實(shí)現(xiàn)。這種覆蓋方式具有分布均勻的特點(diǎn)，而且還沒有駐波場，能夠在地鐵和隧道等相對較為擁擠的環(huán)境下發(fā)揮出很好的效果[3]。

3.4 停車場和車輛段

在這類區(qū)域進(jìn)行覆蓋需要結(jié)合實(shí)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架設(shè)基站的方式進(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。

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(dòng)通信方式已得到了比較廣泛的應(yīng)用，而在方案的實(shí)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(jìn)行二次開發(fā)，而且還有著較高的通信質(zhì)量，因此在實(shí)際運(yùn)行中獲得了較多的應(yīng)用?；镜倪x擇必須結(jié)合現(xiàn)場情況，尤其是站臺(tái)結(jié)構(gòu)及所用線路的特點(diǎn)來決定。其中，小區(qū)方案可以在相應(yīng)線路中安排多個(gè)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(jìn)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(yùn)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(diǎn)是可以采取措施進(jìn)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。一旦接入用戶數(shù)量突然增加，就會(huì)出現(xiàn)通信擁堵。如此一來，多數(shù)情況下會(huì)選擇小區(qū)方案。此外，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組建的過程中，為了提高信號傳輸?shù)目煽啃?，較多地選用星型連接[4]。

5 地鐵無線通信覆蓋中的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

對地鐵站的控制中心進(jìn)行覆蓋時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況來決定覆蓋方式。如果控制中心范圍較大和樓層較高，則可以采用室外鐵塔架設(shè)天線方式來進(jìn)行覆蓋，這樣就可以達(dá)到整體覆蓋的要求。如果控制中心只有一棟建筑物，則可以采用室內(nèi)天線及基站相結(jié)合的方式來進(jìn)行覆蓋。

5.1 參數(shù)調(diào)整

地鐵無線通信覆蓋中參數(shù)調(diào)整主要包括終端允許的最大發(fā)射功率的調(diào)整和最小接入電平調(diào)整兩方面。目前，由于地鐵無線移動(dòng)臺(tái)通信的信號所用的發(fā)射功率會(huì)受到基站的限制，因此需要調(diào)整參數(shù)才能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率的升降，此時(shí)可以通過調(diào)整終端允許的最大功率發(fā)射來改善覆蓋的指標(biāo)來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。最小接入電平會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，因此調(diào)整好該參數(shù)十分重要。通常情況下最小接入電平的參數(shù)在﹣102左右時(shí)效果較好。

5.2 分析路測數(shù)據(jù)

通過對無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的場強(qiáng)測試來保證實(shí)際的電平與預(yù)計(jì)的要求相吻合。在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)測試過程中也要嚴(yán)格執(zhí)行并運(yùn)用相關(guān)的軟件來進(jìn)行測試。如在測試中發(fā)現(xiàn)軟件不合格或是有異常的地方，要及時(shí)進(jìn)行修檢。修檢工作之后再做好相關(guān)記錄以便后續(xù)進(jìn)行一定的復(fù)查工作。其他的檢測工作也要做好日期以及狀況等記錄以便后續(xù)進(jìn)行復(fù)查。

6 結(jié)語

地鐵在城市交通當(dāng)中具有重要地位和作用，通過地鐵的有效建設(shè)，為廣大城市居民提供了便捷的出行服務(wù)。為了全面發(fā)揮地鐵自身可靠的交通作用，需要實(shí)現(xiàn)地鐵無線通信系統(tǒng)的全覆蓋，針對相應(yīng)覆蓋范圍采取正確方式實(shí)現(xiàn)信號覆蓋，并確保信號的穩(wěn)定性，同時(shí)要采取合理方法對地鐵覆蓋網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全面優(yōu)化，確保地鐵具有可靠優(yōu)良的運(yùn)營質(zhì)量。

[1]簡艷. 無線通信系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用探究[J]. 華東科技：學(xué)術(shù)版，2016（2）：32.

[2]林濤. 基于深圳地鐵TETRA系統(tǒng)無線通信信號覆蓋的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 蘭州：蘭州交通大學(xué)，2016.

[3]康志杰，孫敬偉. 關(guān)于地鐵通信的無線系統(tǒng)覆蓋探索與研究[J]. 電子世界，2014（24）：242.

[4]劉為蘋，汪曙明. 南京地鐵1號線無線場強(qiáng)改造[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2011（2）：30-32.

Coverage and Network Optimization of Metro Wireless Communication System

Zhao Lihua

Xi’an Underground Railway Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710032

Nowadays, in the context of the significant improvement of China’s social and economic level, the number of metro construction is also increasing. It has become an important means of transportation for urban residents, and the infinite coverage of communication in various areas of the metro is becoming more and more popular. Realizing the comprehensive coverage of the wireless communication system of the metro and network optimization, it can realize the smooth exchange of various traffic information and provide passengers with better travel services. In order to comprehensively improve the comprehensive service quality of the metro, the common coverage methods and scope of the metro communication wireless system are proposed, and the specific methods for network optimization of the system are also proposed.

metro wireless communication system; coverage; network optimization

U285.2

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