地鐵中無線信號覆蓋優化方案探討

潘成燦

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地鐵中無線信號覆蓋優化方案探討

潘成燦

廣州地鐵集團有限公司運營事業總部，廣東 廣州 510500

在信息化時代，人們對于無線通訊信號的需求是無所不在的。地鐵隧道屬于狹長型的場景，宏站覆蓋方式和分布系統都難以實現無線通訊信號的有效覆蓋。加之運營商的惡性競爭，地鐵無線信號覆蓋水平普遍偏低。共建共享行業辦法的出現為地鐵無線信號覆蓋的優化提供了契機。因此，基于共建共享的地鐵無線信號覆蓋優化方案進行了探究。

地鐵；無線信號；覆蓋；優化方案

引言

近年來，移動通訊網絡的快速發展極大的改變了人們的生產生活方式，為人們的信息獲取和通訊提供了許多便利。移動通信用戶的注冊數量逐年上升，通信市場逐漸走入規范化運營。以移動、電信、聯通為代表的移動通信運營商在市場上形成相互競爭的局面，共同促進通訊行業的更好發展。但隨著市場競爭的日益激烈，各大運營商之間的競爭逐漸演變成一種“競價求進場”的扭曲行為，對移動通訊營銷和網絡建設都產生不利影響。尤其是在地鐵移動網絡建設方面，多家運營商的多套無線信號覆蓋設備同時進場，將占用較大空間，既不經濟，也不現實。為保證地鐵移動網絡建設的良好發展，必須促進網絡協調發展，實現共建共享，并以此為基礎，對地鐵無線信號覆蓋進行優化設計。

1 地鐵隧道信號覆蓋需求

地鐵已逐漸成為人們重要的出行交通方式，尤其是在北京、上海等一線城市，乘坐地鐵的乘客數量已經成為所有交通出行方式中最多的一種。因此，地鐵無線信號覆蓋尤為重要，不僅是人們日常出行的需求，也是移動網絡運營商的發展需要。地鐵場所的無線信號覆蓋于其他場所不同，在技術上有較高難度。地鐵場景主要包括站臺、車廂、隧道燈，不同場景的信號覆蓋需求也有所不同，無線參數配置應體現出相應的側重點。而且地鐵屬于人群密集區，尤其是在早晚高峰期間，人流量大，用戶的通信服務需求集中，因此對系統容量配置要求也相對較高。人們的通訊需求主要集中在站臺通信需求和車廂內的通訊需求兩方面，其中，由于地鐵車廂是一個密閉空間，車體會對信號產生一定干擾，加大信號衰耗，因此在信號功率配置上應該做出提前預留。此外，由于地鐵在運行期間處于快速移動狀態，無線信號覆蓋還要對多普勒頻移進行預加重。無線信號衰耗原理如圖1所示[1]。

2 地鐵通信系統的優化方案

2.1 共建共享的解決方案

針對于各大移動通訊運營商的競爭為題，地鐵無線信號覆蓋建設必須實現共建共享。基站建設工作應在通信管理局的協調下進行，對于能共建的部分必須共建，能共享的部分可以申請共享。由通信管理局牽頭，負責地鐵移動網絡建設的協調管理工作，禁止運營商和地鐵管理方面簽訂私下協議，尤其禁止簽署排他協議。由通信管理局出面，組織各大運營商進行統一談判，實行三家輪流牽頭承建，其他兩家跟進建設的方式，共同完成地鐵無線通訊網絡的建設工作。在費用承擔方面，共建項目的建設費用由承建方承擔，其他兩家運營商在項目建成后，以租金結算的方式進行付費結算[2]。

圖1 無線信號衰耗原理圖

2.2 地鐵場景覆蓋方案

地鐵場景覆蓋方案設計是一項較為復雜的工作，因為地鐵無線網絡信號覆蓋設計到多個場景，而且每個場景的覆蓋需求和特點差異較大，所以與其他場景的無線網絡建設有較大區別。其中隧道信號覆蓋是地鐵信號覆蓋的設計難點，為了區分隧道走向，取一個方向為上行區，則另一個方向是下行區。由于地鐵隧道土建施工的技術要求高，運營商的承建單位不具有在地鐵隧道內進行施工的技術能力，因此無法采用傳輸走線與天線的布置方式，一般采用泄露電纜鋪設，利用電纜表面的電磁波磁場進行泄露覆蓋[3]。

2.3 關鍵設備分析

地鐵無線通訊信號覆蓋系統建設需要的關鍵設備主要包括泄露型同軸電纜、干線放大器、耦合器和功分器等無源器件、以及合路器和分路器。泄漏電纜是射頻信號的傳輸信道，相當于射頻信號的發送接收天線單元。通過電纜開槽建立信號的泄露電磁場，不同的開槽形狀可以實現信號的全面覆蓋。在地鐵隧道分布系統施工中，應采用直徑較粗的泄露電纜，使電場強度更加均勻。干線放大器是用于彌補信源的電磁衰耗，在兩站距離較長的隧道中需要架設干線放大器。系統使用的無源器件包括耦合器、功分器和無源天線等，其主要功能是對無線信號的重新分配，使其變換為適合傳輸線傳導的電流信號。在需要架設干線放大器的系統還需要使用合路器與分路器，在進行放大前將不同頻道的信號進行分離，分別通過對應的放大器放大后在通過合路器合并，繼續進行傳輸[4]。

3 POI系統

POI即多系統合路平臺，是地鐵無線信號覆蓋系統的關鍵部分。通過POI將信源與分布系統進行連接，起到橋梁和紐帶的作用。在POI中，上、下行信號分開傳輸，用RXPOI和TXPOI分別進行表示。其主要功能是對不同運營商的上、下行鏈路信號進行合路與分錄處理，并過濾頻帶間的互相干擾。上行POI負責對不同制式移動終端發送到上行POI的無線信號進行檢測，并將信號分離后傳送到對應運營商的基站。下行POI負責對來自不同基站、不同頻帶的信號合成，使其在同一個天饋系統下傳播。POI設備組網結構如圖2所示[5]。

圖2 POI設備組網結構圖

4 結束語

總而言之，地鐵移動信號覆蓋建設是一項重要工作，關系到廣大地鐵乘客對移動信號使用的需求，也對移動通訊運營商的發展有重要影響。地鐵無線信號覆蓋建設具有較高的技術難度和復雜性，應在共建共享的基礎上，采用先進的技術設備，提高信號覆蓋范圍和信號強度，盡可能的滿足用戶的用網需求。

[1]羅成剛, 梁迪. 地鐵專用無線通信網絡覆蓋及場強計算[J]. 信息通信, 2015(1):166-168.

[2]陳斌.西安地鐵二號線無線信號覆蓋方案[J].中國新通信, 2013(5):72-73.

[3]馬力,孟金成.不同長度地鐵隧道無線信號覆蓋解決方案的對比分析[J].科技視界,2012(31):210-210.

[4]郭峰.基于共建共享規范的地鐵型公共場所無線信號覆蓋及優化研究[D]. 天津大學, 2012.

Discussion on Optimization Scheme of Wireless Signal Coverage in Subway

Pan Chengcan

Head Office of Guangzhou Metro Group Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510500

In the information age, people demand for wireless communication signal is omnipresent, the subway tunnel is a narrow type of scene, macro station coverage and distribution system are difficult to achieve the effective coverage of wireless communication signals.Coupled with the vicious competition of operators, subway wireless signal coverage is generally low.The idea of sharing and sharing industry provides an opportunity for the optimization of subway wireless signal coverage.This paper will explore the optimization scheme of subway wireless signal coverage based on co-construction.

subway; wireless signal; coverage; optimization scheme

U231.7；TN929.5

A

1009-6434（2017）04-0006-02