地铁通信无线系统的覆盖及网络优化探讨

地铁通信无线系统的覆盖及网络优化探讨

陈韶斌

(广州地铁集团有限公司510010)

摘要：地铁是城市交通的重要交通工具，它的传播范围受到社会的高度重视。本文主要分析了地铁通信无线系统的覆盖和网络优化问题，为今后的地铁建设和网络安装提供了有效的参考。

关键词：地铁通信；无线系统；覆盖；网络优化

在社会经济快速发展的今天，地铁已成为城市交通的重要组成部分。地铁交通不仅绿色环保,同时利用土地资源相对较少,可以有效地改善城市交通的利用率,因此,中国许多城市发展地铁作为交通运输的重要工具。无线通信在地铁交通系统中起着重要的作用，本文对地铁通信的主要无线通信系统进行详细的描述。

1.地铁通信系统的无线系统覆盖概述

地铁范围分为车站、正线隧道以及变电站、车辆段、停车场以及调度指挥中心等区域，在地铁设计范围内同时存在多个运营商提供的民用通信无线系统和专用调度无线系统，不同无线系统信号间的相互干扰增加了网络覆盖和优化的难度。受地铁线路长短、车站规模大小、区间隧道长度等因素影响，无线通信系统的网络覆盖方案有所不同。在地铁民用无线通信系统覆盖如果由多个运营商分别布置，不仅大大增加建设成本，也将对后期的网络维护工作造成巨大的障碍。因此目前大部分地铁民用无线系统覆盖主要采用各运营商前端信号合路、后端共用天馈、漏缆的方案。为保证服务于地铁运营生产及管理的专用无线通信系统的稳定性及可靠性，专用无线系统与民用通信系统分开建设并高度隔离。为保证信号覆盖的强度要求以及降低设备故障时对地铁整体线路的影响，地铁无线通信系统主要以每车站布置分布式基站辅以长区间布置信号中继设备的方式配置无线系统设备。

2.地铁无线通信系统的组成

TETRA数字集群系统作为一种成熟、稳定的无线通信系统，在国内的地铁专用无线通信中得到了广泛的应用。TETRA数字集群无线通信系统主要由网络基础设施和移动电台构成,网络基础设施设备主要包括控制中心集群交换控制设备、基站、调度台、二次开发平台和网络管理系统,各模块设备通过标准通信接口连接到传输网络,通过系统内路由实现各模块的交互功能,整体网络采用以集群交换控制设备控制中心(mso)为中心向各车站、车辆段等基站辐射的星型拓扑结构;移动电台设备主要包括便携式手持台、车站固定电台和车载电台。网络设施和移动终端通过专用无线信道实现数据交互从而完成无线通信。该系统可在控制中心(OCC)、车站、正线、停车场等地铁范围内为调度员、列车司机、操作人员、维修人员、停车场/泊车人员以及其他运营生产人员之间提供稳定、有效的语音和数据通信手段，实现地铁运营生产、管理等相关工作人员间的可靠通信。

民用通信系统主要包括移动、联通、电信三大运营商的无线系统，地铁民用通信系统解决方案主要采用在各车站各运营商分别布置基站设备、在共用设备房内布置POI合路设备实现前端信号合路和后端共用车站馈线、天线以及区间漏缆等方式，实现系统建设和无线覆盖。

3.地铁无线系统的覆盖范围及方法

根据地铁工程建设和运营管理的特点，地铁无线系统覆盖主要分为三个区域:(1)地铁线路区间：线路区间主要指隧道区域。为了确保在区间范围内信号覆盖无盲区、基站间切换不影响功能使用,区间覆盖使用泄漏同轴电缆方式,漏缆传送信号衰减可控、场强分布均匀，非常适合隧道环境。(2)车站区域：地铁车站区域指车站的全部范围，包括但不限于站台、车站和行人通道。民用通信系统在高架车站和区间由地面运营商网络覆盖，不另行布置基站和天馈设备。在地下车站中，专用无线系统和民用通信系统都需要针对车站结构等环境因素，以室内天线结合泄漏电缆的方式实现信号覆盖。(3)控制中心、车辆段/停车场区域：根据控制中心、车辆段/停车场的实际建筑分布,结合场地开放空间、建筑物分布稀疏的情况,车辆段/停车场采用设备房建立基站、楼顶布置室外全向天线覆盖段场开放空间和室内布置室内全向天线覆盖方案。

4.地铁无线通信覆盖中的网络优化

4.1无线信号覆盖的范围要求：

无线通信系统正线场强覆盖范围要求不小于95%的区域，范围包括：站台和站厅区域、设备区的主走廊和有人值守的设备房，出入口通道内部及区间（隧道、地面或高架线路）。

控制中心、车辆段、停车场内场强覆盖范围为包括检车库等工作场所在内的95%的控制中心、车辆段、停车场地面区域（包括至车辆段、停车场的出入段线路、试车线）。

4.2覆盖质量要求：

覆盖场强：下行链路的每载频信号场强，在要求的覆盖区内应满足≥-95dBm（车载电台的最小可用接收电平（天线在机车顶部））。

可靠性：在满足误比特率的要求下，场强覆盖的地点、时间可靠概率在漏泄同轴电缆区段不小于98%；在天线区段不小于95%。

对地铁站的控制中心进行覆盖时，要根据实际情况来决定覆盖方式，如果控制中心范围较大和楼层较高，就可以采用室外铁塔架设天线方式来进行覆盖，这样就可以达到整体覆盖的要求。如果控制中心只有一栋建筑物，则可以采用室内天线及基站相结合的方式来进行覆盖。站台层的地铁车站区域相对较大，如果信号覆盖不够，那么所产生的影响也会相对较大，而屏蔽门对信号有着重要的阻碍作用，所以需要在站台单独布置天馈系统来对信号进行覆盖，该方案表现效果最好，且可以避免列车在进站时影响其他无线设备的使用。由于地铁站厅层比较密集，所以在公共区域采用室内天线覆盖最为适合，在人口出入多的地方采用吸顶天线加射频电缆方式进行覆盖。

4.3网络优化方案：

在无线系统整体解决方案中应针对车站、区间和控制中心、车辆段及停车场分别制定网络覆盖方案，针对车站以及控制中心、车辆段及停车场的室内区域，通过基站的发射功率、馈线的传输损耗和接入损耗、天线的增益能力等对室内天线的单天线覆盖范围和整体天线布置方案进行测算、设计，在网络覆盖布置完成后，利用综合测试仪、电平接收仪器、路测软件等对车站的出入口、站厅、站台等区域进行信号电平测试。结合测试结果通过调整基站发射功率、天线布放密度和位置等对覆盖方案进行微调以满足无线信号覆盖的范围及强度要求；

针对正线区间隧道的优化，应特别注重车站与车站间的信号切换以及全区间范围覆盖两个方面。在系统设备完成调试并全线开启使用后，利用路测软件、信号电平接收仪器对全线区间进行信号强度收集，并结合后台分析软件对移动终端的基站接入和基站切换状态进行分析、统计。通过调整基站发射功率、区间直放站等中继设备布置位置、增益效果以及设置漏缆跳线、接头、堵头等方式对信号覆盖方案进行微调；

针对控制中心、车辆段及停车场的室外开放空间的覆盖优化应结合建筑物内的室分情况进行调整，主要通过调整基站发射功率和室外天线角度、高度，以及针对出入段线等特殊区域设置定向天线等方式优化网络覆盖效果。

在上述方案调整的过程中，应结合地铁范围内和无线通信相关的系统间的相互干扰情况对系统进行微调，在整体的方案布置中，应杜绝专用无线系统、运营商民用无线系统、公安无线系统、信号车地无线传输系统以及乘客信息显示的车地无线传输系统等无线系统以及强电、屏蔽门、车站照明配电等电力专业之间的相互干扰。

一般来说，对地铁通信无线系统进行网络优化的具体方法可分为以下几种：对基站端耦合器耦合方向进行调整：当站厅内电平强度而隧道内电平强度出现过强的情况下，可使用该方法。对基站的发射功率进行有效调整：当隧道以及站厅内的信号电平强度出现过弱或者过强的时候，要及时在网管侧的位置对基站的发射功率进行调整，根据实际需要增大或者减小，争取达到最佳的优化效果。该方法的一个最大优点为操作简单便捷，不用对链路结构进行调整[7-8]。对无源器件种类进行更改，当隧道内两侧信号电平强度的差值比较大的时候，应该要及时对漏泄电缆支路应用的四功分器进行更换，把其换成两个耦合器以及一个二功分器，进而达到对隧道两侧信号强度进行均衡的目的。

结论

如上所述，地铁具有高效、方便、绿色环保的特点,在城市交通中起着至关重要的作用。地铁无线通信系统承担提高通信质量、提高车辆运行速度、车辆调度、保证车辆正常运行的责任。需要根据实际情况,正确选择地铁网络覆盖和优化方案,以满足需求的设计,提供更好的通信服务水平,确保安全有效的地铁无线通信。

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