地鐵通信的無線系統(tǒng)覆蓋及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化路徑探究

李炳金

（福州市城市地鐵有限責任公司，福建 福州 350001）

近年來隨著城市規(guī)模的擴大，城市的軌道交通得到了快速的發(fā)展。對于地鐵來說其交通線路構(gòu)成了錯綜復雜的交通網(wǎng)絡(luò)，在這樣的復雜環(huán)境中，如何采用合理的無線系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，為廣大市民提供信息服務(wù)已經(jīng)成為了地鐵發(fā)展中的重要一環(huán)。同時無線系統(tǒng)的建設(shè)還能夠保證地鐵的運行安全，實現(xiàn)地面和地下的通信聯(lián)系。在地鐵無線系統(tǒng)的覆蓋過程中，有多種方案可以選擇，因此網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和升級也是無線系統(tǒng)建設(shè)中的重要內(nèi)容，有必要加強其研究。

1 地鐵無線通信系統(tǒng)覆蓋分析

1.1 地鐵無線覆蓋的特點分析

地鐵在空間結(jié)構(gòu)上可以分為站臺、站廳以及軌道等三個部分組成；同時地鐵的人流量和網(wǎng)絡(luò)高峰具有一致性的特點，而且在忙時和閑時其網(wǎng)絡(luò)需求存在著比較大的差異。在地鐵結(jié)構(gòu)中采用了多個網(wǎng)絡(luò)運營商的無線系統(tǒng)，導致了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的干擾大，進一步的造成了網(wǎng)絡(luò)覆蓋和設(shè)計的難度。而且地鐵通道的長度不固定，導致了其覆蓋方案也不盡相同。在地鐵無線系統(tǒng)的覆蓋過程中，如果不同的運營商都建設(shè)一套無線系統(tǒng)，那么不僅提高了系統(tǒng)建設(shè)的成本，而且增加了網(wǎng)絡(luò)維護的難度。所以目前主要采用第三方建設(shè)分布式系統(tǒng)，然后各個運營商可以根據(jù)自己的需要來租用。地鐵無線系統(tǒng)的覆蓋中，要考慮到其空間結(jié)構(gòu)的特殊性和企業(yè)的建設(shè)成本。在進行無線系統(tǒng)覆蓋設(shè)計時，應當盡可能采用無源系統(tǒng)來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時也便于后期的維護和管理。同時為了保證車站網(wǎng)絡(luò)信號的穩(wěn)定，應當在各個車站設(shè)定獨立的微蜂窩系統(tǒng)，避免采用光纖直放站的方式。在機房的設(shè)置時，應當盡量安排上站臺上，并且留下預留的擴容面積。

1.2 地鐵無線覆蓋的方案選擇

在城市的地鐵軌道交通中無線通信網(wǎng)絡(luò)得到了廣泛的應用，在系統(tǒng)的選擇上主要有常規(guī)無線通信、模擬集群以及數(shù)字集群等。其中數(shù)字集群能夠很好的進行二次開發(fā)，同時數(shù)字集群能夠更好的實現(xiàn)地鐵無線通信的需要，在實際的應用中常常采用數(shù)字集群來進行組網(wǎng)。在基站的選擇上，應當結(jié)合地鐵車站結(jié)構(gòu)和線路的特點，采用多基站小區(qū)方案和多基站中區(qū)方案。其中多基站小區(qū)方案可以在地鐵線路中設(shè)置多個覆蓋區(qū)，在車站、停車場等都分別設(shè)置基站，其中停車場和車輛段應當采用全向天線進行覆蓋。在車站的大廳和站臺地區(qū)應用全向小天線和功分器等來進行覆蓋。

多基站中區(qū)方案可以在停車場、車輛段分別設(shè)置基站來進行網(wǎng)絡(luò)覆蓋，在車站可以采用集群基站、光纖直放機等方式來進行覆蓋，在大廳可以采用小天線進行覆蓋。這兩種覆蓋方法都有各自的優(yōu)缺點，其中小區(qū)制方案的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定性比較高，而且其系統(tǒng)的功能性也比較強，其組網(wǎng)比較容易，而且可以進行統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理。中區(qū)制方案的投資比較低，而且在組網(wǎng)方面比較靈活，能夠滿足一般的性能需要，但是在穩(wěn)定性、通信質(zhì)量以及抗干擾方面都比小區(qū)制要差一些。同時中區(qū)制通信方案會隨著用戶數(shù)量的增多而導致網(wǎng)絡(luò)堵塞，其抗過載能力比較差，因此小區(qū)制方案是其中的首選方案。在進行無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基站組網(wǎng)的過程中,為了提高基站通信連接和移動交換控制中心的可靠性，可以利用星型連接的方式，但是在傳輸鏈路上采用環(huán)路連接的方式來提高無線通信系統(tǒng)的可靠性。

1.3 地鐵無線覆蓋中的信號中繼

對于線路區(qū)間比較長區(qū)域，存在著通信網(wǎng)絡(luò)信號衰減問題，可能會導致車輛接收到的信號強度難以滿足通信要求，在這種情況下需要設(shè)置中繼器來滿足通信的需要。在無線系統(tǒng)中常常應用到兩種通信中繼的方式，一種是光纖直放站式，另外一種是射頻干線放大器中繼方式。其中光纖直放站式可以很好的控制操作中的噪聲問題，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)射頻信號的雙向傳播，其中繼的距離也比射頻干線放大器大；此外干線放大器只能采用一個方向上的傳遞，而且中繼的距離也比較短。

2 地鐵無線通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化

地鐵無線系統(tǒng)按照覆蓋方案完成之后，應當對地鐵中無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域進行信號測試，檢測電平是否滿足使用的需要。通過對檢測的結(jié)果進行分析，來進行針對性的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。對于沒有達到網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能要求的區(qū)域，需要進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方式來提高網(wǎng)絡(luò)的強度。

當?shù)罔F中的站臺或者大廳以及通道中的電平強度過大或者過低時，可以通過調(diào)整基站的發(fā)射功率來進行調(diào)整，以達到設(shè)計的效果。這種優(yōu)化方法可以用在不需要進行鏈路調(diào)整的結(jié)構(gòu)中，而且其方法簡單易行。當?shù)罔F通道中的網(wǎng)絡(luò)信號電平強度過大，而車站大廳內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)信號比較弱時，可以采用調(diào)整基站耦合器的方法來進行優(yōu)化。當?shù)罔F通道中一側(cè)的電平強度和另外一側(cè)的電平強度相差比較大時，可以將使用的四功分器換為二功分器和兩個耦合器的方法，來使通道兩側(cè)的網(wǎng)絡(luò)信號強度平衡。

隨著運營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不斷完善，在地鐵的無線覆蓋中存在著多種系統(tǒng)共存的情況，因此需要考慮然后減少不同制式無線頻帶中的相互干擾，提高網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量成為了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的重要內(nèi)容。在無線系統(tǒng)的覆蓋中，互調(diào)干擾以及雜散的干擾比較大，可以采用提高系統(tǒng)之間的隔離度的方法來解決其中的干擾。

結(jié)語

地鐵作為城市交通的重要組成部分，對于緩解地面交通阻塞起到了重要的分流作用。地鐵中的無線系統(tǒng)覆蓋和地面的無線覆蓋存在著比較大的差別，因此在進行無線覆蓋的設(shè)計中應當結(jié)合地鐵的特點，采取合理的設(shè)計方案，提高系統(tǒng)的可靠性；同時也應當采取性價比比較高的覆蓋方案，提高資源的利用率。在網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)完成之后，還需要進行網(wǎng)絡(luò)檢測和優(yōu)化工作，及時的發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運行中的不足，保證無線網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量，為人民群眾提供更好的通信服務(wù)。

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