八通線無線通信系統(tǒng)場強測試方法及結(jié)果分析

梁　爽

1 研究意義和目的

軌道交通無線通信系統(tǒng)是高速運行的城市軌道交通列車與車下運營管理人員之間唯一的通信手段,擔(dān)負(fù)著提高運營效率、確保行車安全及城市軌道交通乘客生命安全的重要使命。場強測試是衡量無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋狀況的主要手段,場強的強弱是無線通信網(wǎng)建設(shè)和使用中重點關(guān)注的指標(biāo)之一。

北京地鐵八通線為雙線全封閉線路,沿途連接了CBD商務(wù)區(qū)與東部中心城區(qū)通州區(qū)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,沿線建筑物逐漸增多增高,信號衰減隨之增大,產(chǎn)生新的弱場,影響到無線通信的質(zhì)量,成為安全運營的隱患。因此,盡快找到弱場區(qū)域,消除隱患,確保無線通信的暢通,迫在眉睫。

2 地鐵八通線無線通信系統(tǒng)概述

2.1 覆蓋區(qū)描述

地鐵八通線無線通信系統(tǒng),是對地鐵13號線既有無線通信設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)容后建立起來的,采用了摩托羅拉Dimetra數(shù)字集群通信解決方案。

八通線無線通信系統(tǒng)在雙橋、梨園站分別建立雙載頻(8信道)集群移動通信基站,以空間波的方式覆蓋地面站及區(qū)間。對于位于建筑平臺下或建筑遮擋下的四惠、四惠東和通州北苑站及區(qū)間,空間波無法有效覆蓋。為解決這幾處的弱場問題,在四惠、四惠東和通州北苑站增設(shè)光纖遠(yuǎn)端直放站設(shè)備,分別通過光纖與雙橋基站直放站近端機相連,遠(yuǎn)端直放站再連接漏泄同軸電纜,完成車站及區(qū)間覆蓋。對于土橋站和土橋車輛段的弱場問題,通過增設(shè)電直放站的方法解決。

2.2 頻率配置方案

頻率配置是對通信網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點設(shè)備進(jìn)行使用頻率的配置,其目的是盡可能降低和減少各種類型的頻率干擾和提高頻率的利用率。頻率配置就是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時頻率復(fù)用的實現(xiàn)。在鏈狀網(wǎng)(如鐵路、公路)中,影響頻率規(guī)劃的主要因素是復(fù)用和同頻干擾,通常采用二/三頻組頻率復(fù)用方式。

本系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域是典型的鏈狀區(qū)域。根據(jù)TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的特點,并考慮到基站的可靠性,地鐵八通線無線通信系統(tǒng)對每個基站配置2對頻點(每個基站可提供1個控制信道和7個業(yè)務(wù)信道),具體配置為:雙橋站(F7:817.5875MHz,862.5875MHz;F8:818.5875MHz,863.5875MHz),梨園站(F3:818.0875MHz,863.0875MHz;F4:819.0875MHz,864.0875MHz),共占用4對頻點。其中梨園站與13號線霍營車輛段共用F3、F4兩對頻點。

3 測試所需設(shè)備及條件

3.1 所需設(shè)備

3.2 所需條件

(1)八通線無線通信系統(tǒng)正常運行(包括城鐵主站設(shè)備);

(2)與運營單位協(xié)調(diào)落實實驗列車及運行時間;

(3)列車在車輛段—四惠區(qū)間內(nèi)往返運行一次;

(4)列車在正線運行時,勻速經(jīng)過沿途各站,以便記錄測試結(jié)果;

(5)列車從車輛段出發(fā)時,在列車頭部使用車載臺天線進(jìn)行場強覆蓋測試;列車從四惠折返時,在上行列車尾部進(jìn)行測試。

4 測試步驟

4.1 硬件連接

將筆記本電腦與MTP850手臺通過專用串口線連接好,將手臺的天線擰下,把手臺連接到車載臺天線上,如圖1所示(測試系統(tǒng)可選擇外接GPS裝置,也可使用手臺本身的GPS功能):

圖1測試系統(tǒng)硬件連接示意圖

4.2 設(shè)備設(shè)置

(1)設(shè)置手臺打開空中接口功能

方法:在手臺鍵盤上輸入:*#MENU=>數(shù)據(jù)服務(wù)=>空中跟蹤=>打開空中接口

(2)設(shè)置電腦語言

方法:開始=>設(shè)置=>區(qū)域和語言=>高級=>英語(美國)

4.3 啟動Motorola SCOUT軟件

(1)在筆記本USB口上插入Motorola SCOUT軟件加密器,啟動SCOUT軟件。

(2)選擇菜單=>Configuration=>Radio and GPS Settings,如圖2所示:

圖2 Motorola SCOUT軟件設(shè)置

4.4 數(shù)據(jù)記錄

試驗列車從車輛段開出后,單擊“Record”按鈕,開始記錄數(shù)據(jù);列車到達(dá)四惠站時單擊“Stop”按鈕,結(jié)束記錄數(shù)據(jù)。記錄過程如圖3所示:

圖3數(shù)據(jù)記錄過程

列車從四惠折返時,使用上行列車尾部的車載臺天線重復(fù)上述步驟進(jìn)行下行線路數(shù)據(jù)記錄。

4.5 測試結(jié)果輸出

Motorola SCOUT軟件可將測試結(jié)果以多種格式輸出,其中Text(*.txt)文本格式和Google Earth(*.kmz)地圖格式是比較常用的。本次測試選擇后者。利用手臺的GPS功能,在輸出的測試結(jié)果中,已經(jīng)準(zhǔn)確地表示出了運營線路上各點場強的大小。

輸出的數(shù)據(jù)可以通過Google Earth查看。從網(wǎng)上下載Google Earth軟件并運行,在菜單欄選擇文件=>打開,選中由Motorola SCOUT記錄的數(shù)據(jù)文件(*.kmz格式)。

測試結(jié)果如圖4所示,圖中右側(cè)彩色曲線就是測試的結(jié)果(西側(cè)起點為四惠站,東側(cè)終點為土橋車輛段),左側(cè)顯示了各個采樣點具體的坐標(biāo)和場強大小。

圖4 測試結(jié)果

通過調(diào)節(jié)地圖顯示的比例,可以對重點部位進(jìn)行觀察。圖5為土橋車輛段內(nèi)某點的場強值,顯示了該點的經(jīng)緯度(北緯39o52′00.33″,東經(jīng)116o41′08.23″)和場強大小(-81dBm)。

圖5某重點部位的場強值

5 測試結(jié)果分析

本文從八通線無線信號的覆蓋現(xiàn)狀出發(fā),通過解決八通線存在弱場的問題,實踐了應(yīng)用Motorola SCOUT場強記錄軟件進(jìn)行場強測試的方法;給出了TETRA系統(tǒng)場強測試的步驟和八通線無線通信系統(tǒng)新產(chǎn)生弱場問題的處理方法,對目前北京地鐵各個線路的無線通信系統(tǒng)具有普適性。

參照《集群通信工程設(shè)計暫行規(guī)定》(YD5034-97),結(jié)合北京地鐵運營指揮對無線通信的需求,地鐵八通線無線通信系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下指標(biāo):

(1)系統(tǒng)天線空間波覆蓋區(qū)占比:≥90%;

(2)漏泄同軸電纜輻射電磁波覆蓋區(qū)占比:≥95%;

(3)通信質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)良。

對于移動通信系統(tǒng)的話音質(zhì)量評定,無論是模擬體制還是數(shù)字體制,均廣泛采用ITU的話音質(zhì)量五級主觀評分標(biāo)準(zhǔn)。因此,場強應(yīng)為-105dBm,在工程上取10dBm余量時,能夠滿足基本要求。

另外,通過查看測試結(jié)果,發(fā)現(xiàn)高碑店站和九棵樹站兩站周圍新建筑較多,場強信號衰減較大,造成話音質(zhì)量較差。建議在梨園處增加直放站近端機,在高碑店站和九棵樹站增加直放站遠(yuǎn)端機,增加這兩段區(qū)間的場強值,消除弱場,使得通信質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到優(yōu)良水平,確保運營安全。 ★

【作者簡介】

梁爽：畢業(yè)于北京交通大學(xué)通信工程專業(yè)，現(xiàn)任職于北京地鐵通信信號公司指揮中心項目部，主要從事北京地鐵1#、2#、八通線、13號線摩托羅拉Dimetra IP、專用無線調(diào)度系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備維護(hù)管理工作。曾參加2008年北京奧運會、殘奧會地鐵全網(wǎng)運營保障工作，和2009年9－10月的60周年國慶演練保障工作。