地鐵公網覆蓋方案選型探討

袁義龍，楊紅梅，蔣宗義

地鐵公網覆蓋方案選型探討

袁義龍，楊紅梅，蔣宗義

（廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510310）

為了解決中國鐵塔公司在地鐵公網覆蓋方面的問題，通過從投資、理論測算以及工程應用三個維度，介紹了青島地鐵三號線、二號線、R1線等公網覆蓋實際案例，研究了地鐵公網覆蓋方案選型原則，分析了公網覆蓋工程的關鍵點，并證實了根據地鐵線路自身特點選取最佳覆蓋方案的重要性。

地鐵 公網覆蓋 多系統接入平臺

1 引言

近年來，我國城市軌道交通建設發展迅猛，地鐵已逐漸成為民眾出行的重要工具。地鐵建成后，由于屏蔽作用，站廳、站臺層及軌行區內都是公用移動通信的盲區，針對地鐵線路自身特性，可為其量身構建一個高質量的地下區域公網覆蓋系統，以滿足用戶對優質通信環境的需求，實現地下區域內的公共移動通信優質服務，為地鐵運營提供支持，具有重要的社會和經濟效益。

地鐵公網覆蓋涉及的主要區域場景為站廳站臺、區間隧道和通信機房，本文將主要基于中國鐵塔青島市分公司承建的地鐵三號線、二號線、R1線及國內其他城市地鐵線路實際案例，針對公網覆蓋中的無線網覆蓋方案進行選型分析。

2 無線網覆蓋方案選型分析

地鐵公網覆蓋系統目前普遍采用中國鐵塔公司承建、運營商共享的建設方式，無線網專業主要涉及POI

（Point of Interface，多系統接入平臺）設備、站廳站臺和區間隧道覆蓋方案的選型。

2.1 POI設備選型

青島地鐵三號線、成都地鐵三號線一期、七號線、十號線一期公網覆蓋工程中使用9頻POI，長春地鐵一號線公網覆蓋工程中使用12頻POI，而在青島地鐵R1線、二號線公網覆蓋中，由于中國移動青島分公司引入TD-LTE（D）頻段需求，因此采用定制型POI。

目前POI型號主要包括9頻POI、12頻POI和定制型POI，具體如下：

（1）9頻POI設備：包含中國移動/中國聯通GSM900、中國移動GSM1800、TD-LTE（F/E）、中國電信CDMA800、中國電信LTE FDD（1.8/2.1GHz）、中國聯通GSM1800/LTE FDD（1.8GHz）、中國聯通WCDMA2100頻段的標準化產品。

（2）12頻POI設備：在9頻基礎上增加中國移動TD-SCDMA（A）、中國電信TD-LTE（2.3GHz）、中國聯通TD-LTE（2.3GHz）頻段的標準化產品，每臺單價較標準化9頻高出約17%。

（3）定制POI設備：支持運營商提出的其他頻段需求的設備，每臺單價較標準化9頻設備高出約95%。

綜上所述，在滿足各運營商接入需求的前提下，充分考慮網絡演進，優先選用9頻POI設備可達到最佳性價比效果。

2.2 站廳站臺覆蓋方案選型

目前“無線點系統”（如LampSite）方式暫不具備一臺設備同時支持中國移動、中國聯通、中國電信三家所有頻段制式，因此站廳站臺覆蓋方式仍采用室內分布式天線系統。

（1）站廳站臺無源器件選型

根據應用場景的特殊性，選擇高性能器件，在提高源器件的端口隔離度的同時提升室分器件的互調指標，實踐應用中三階互調指標應滿足不大于-150dB，且接口類型為DIN型的無源器件，這樣在多系統共用室分系統時能夠有效規避互調干擾。

在青島地鐵R1線和二號線、成都地鐵三號線一期、七號線、十號線一期及長春地鐵一號線站廳站臺覆蓋工程中，主要采用DIN型防水高品質500W耦合器和功分器、7/8"射頻同軸電纜（阻燃）、1/2"射頻同軸電纜（阻燃）DIN型饋線連接器。

青島地鐵三號線主要采用N型普通高品質300W耦合器和功分器、13/8"射頻同軸電纜（阻燃）、1/2"射頻同軸電纜（阻燃）、N型饋線連接器，現網運行后各頻段后臺告警較多。

（2）站臺及軌行區覆蓋方案選型

下面將主要針對島式站臺的覆蓋方案選型，具體如下：

方案一：站臺兩側乘客上下列車處放置全向天線，分布系統在覆蓋站臺的同時兼顧覆蓋站臺層軌行區，軌行區內無漏纜，平面布放示意圖如圖1所示。

方案二：單側交叉放置天線覆蓋站臺層，區間隧道內漏纜覆蓋站臺軌行區，站臺軌行區漏纜與站臺分布系統分別歸屬不同的信源設備，平面布放示意圖如圖2所示。

方案三：傳統型覆蓋方式，即單側交叉放置天線覆蓋站臺層，漏纜覆蓋站臺軌行區，站臺軌行區漏纜與站臺分布系統屬于同一套信源設備，原理圖具體如圖3所示。

圖1 島式站臺覆蓋方案一平面圖

（3）覆蓋方案選型分析

針對島式站臺，綜合以上三種方案，根據青島、成都地鐵公網覆蓋應用案例方案選型分析說明如下：

◆覆蓋效果實測

青島地鐵R1線、成都地鐵三號線采用方案一，青島地鐵二號線、三號線及成都地鐵二號線采用方案三。針對這兩種不同覆蓋方式，軌行區網優實測數據統計分析如圖4和圖5所示。

由以上測試結果可以看出，采用方案一的成都地鐵三號線軌行區信號覆蓋效果明顯優于采用方案三的地鐵二號線。

◆投資對標

依據初步設計批復投資，青島、成都地鐵線路單公里造價分析統計如表1所示。

由表1數據可知，青島地鐵二號線單公里造價較成都地鐵七號線高4.36萬元，較青島地鐵R1線高19.50萬元，青島地鐵R1線單公里造價最低。青島地鐵三號線由地鐵公司承建，建筑安裝工程的計費按地鐵方的取費標準，因此單公里造價偏高。

◆小結

圖2 島式站臺覆蓋方案二平面圖

圖3 島式站臺覆蓋方案三原理圖

圖4 成都地鐵三號線軌行區LTE從南到北測試圖（方案一）

圖5 成都地鐵二號線軌行區LTE從西到東測試圖（方案三）

表1 地鐵線路綜合造價對比表

從單位造價和覆蓋效果兩方面分析來看，島式站臺及軌行區的覆蓋方案建議優選方案一和方案二。

2.3 隧道覆蓋方案選型

地鐵隧道覆蓋場景分為區間隧道和山嶺隧道，綜合考慮系統設計及漏纜性能等因素，漏纜敷設通常采用從兩端車站向隧道中間敷設的方式，因此隧道間漏纜連接方式成為關鍵問題，而漏泄電纜連接方式將直接影響公網通信系統切換區域規劃。目前應用較多的主要有以下4種方案：

（1）漏纜完全斷開方式

隧道內漏纜至站臺屏蔽門處斷開，隧道內信號傳輸在站臺軌行區完全斷開，但車站之間隧道內漏纜貫通。其組網示意圖如圖6所示。

◆優點：用戶在列車進出站臺前迅速完成小區切換，切換點可控，短距離隧道覆蓋性價比優勢明顯。

◆缺點：進入站臺前，無論用戶通話與否，都必須立即完成切換，影響通話質量，必須精準控制站臺軌行區與區間隧道之間的切換重疊距離。

（2）隧間貫通方式

隧道內漏纜全程直通，與站臺互為獨立系統，整條地鐵線路內信號傳輸不間斷。其組網示意圖如圖7所示。

◆優點：切換前后信號均較強，不同小區切換平穩實現。

◆缺點：小區規劃難度增加，切換點不可控，對于不同類型的手機切換點的范圍難以控制，需結合降低基站發射功率、調整切換門限電平等方法綜合考慮保證切換。

（3）傳統隧間直通方式

漏纜從兩端車站向隧道中間敷設，站臺分布系統與其軌行區漏纜共用同一信源。其組網示意圖如圖8所示。

◆優點：站臺分布與軌行區漏纜屬同一小區，列車在進出有效站臺前，在隧道區間車站起點或終點里程處已完成小區切換。

◆缺點：漏纜信號引自站廳層，需新增功分器實現漏纜分路覆蓋，人為增加漏纜鏈路損耗，漏纜覆蓋距離受限的同時易導致站臺軌行區弱覆蓋，信號覆蓋重疊區受民用通信機房位置和兩車站隧道間距控制，影響小區切換效果。經過測算，對于覆蓋面積在2萬平米以上或9千平米以下的車站，該覆蓋方式還會造成分布系統信源設備數量增加。

（4）漏纜+室外定向板狀天線方式

該方式主要應用于山嶺隧道的覆蓋，在隧道口漏泄電纜末端增加定向天線對列車出入口方向進行覆蓋，與外部宏網基站形成足夠的重疊區，以達到順利切換的目的。

（5）小結

圖6 漏纜完全斷開方式組網示意圖

圖7 隧間貫通方式組網示意圖

圖8 傳統隧間直通方式組網示意圖

青島地鐵R1線、成都地鐵三號線隧道覆蓋采用漏纜完全斷開方式；成都地鐵七號線隧道覆蓋采用隧間貫通方式；青島地鐵三號線、二號線及成都地鐵一號線、二號線隧道覆蓋采用傳統隧間直通方式。

由于地鐵隧道區間是鏈狀覆蓋網，不同速度等級的地鐵列車在隧道間對切換區域設置方案要求各異，漏纜的連接方式將直接影響隧道間切換區域的設置和小區切換的效果，需根據地鐵線路自身特點選取最佳的隧間連接方式。

3 結論

地鐵公網覆蓋中，應根據每條線路自身特點選擇合適的技術方案，在實際應用中不斷積累經驗、創新建設思路。綜上所述，得出結論如下：

（1）POI設備選型：在滿足各運營商現網頻段需求的前提下，優先選用標準化POI設備可達到最佳性價比效果。對于中國移動提出的TD-LTE（D）頻段需求，可采用定制型POI設備。

（2）站廳站臺無源器件選型：根據地鐵場景要求的特殊性，工程設計中建議采用三階互調指標滿足不大于-150dB且接口類型為DIN型的無源器件。

（3）島式站臺覆蓋選型：從投資和實測效果兩方面綜合考慮來看，建議首選方案一，即站臺兩側放置天線，分布系統在覆蓋站臺的同時兼顧覆蓋站臺層軌行區。當隧道覆蓋采用隧間貫通方式時，站臺覆蓋優選單側交叉放置天線覆蓋站臺層，區間隧道內漏纜覆蓋站臺軌行區，站臺軌行區漏纜與站臺分布系統分別歸屬不同信源設備的方案二。

（4）隧道覆蓋選型：漏纜連接方式均有各自的優點和適用場景，在實際工程應用中，需根據地鐵線路自身特點，結合投資收益選取最佳覆蓋方案，如輕軌類短距離隧道的覆蓋可采用漏纜完全斷開方式，地下長距離區間隧道建議優先選用隧間貫通方式，對于山嶺隧道則采用漏纜+室外定向板狀天線方式覆蓋。

[1] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Skold. 4G移動通信技術權威指南 LTE與LTE-Advanced[M]. 2版. 朱敏,堵久輝,繆慶育,等譯. 北京: 人民郵電出版社, 2015.

[2] 許龍. 地鐵公用無線通信網絡覆蓋方案的研究[D]. 南京: 南京郵電大學, 2011.

[3] 穆海權. 地鐵公共移動通信引入系統的工程設計[D]. 北京: 北京郵電大學, 2008.

[4] 黃濤,楊悅. 地鐵無線通信覆蓋方式和切換分析[C]//中國通信學會第五屆學術年會論文集. 北京: 電子工業出版社, 2008.

[5] 薛偉,劉曉娟. 地鐵隧道間漏泄無線通信越區切換問題的研究[J]. 鐵道標準設計, 2009(6): 116-118.

[6] 張超. 軌道交通之地鐵無線公網覆蓋技術研究[J]. 數字通信世界, 2015(9): 12-15.

[7] 崔建樂. 地鐵無線通信系統選型與公網引入的探討[J].現代城市軌道交通, 2005(3): 5-7.

[8] 張雙健,吳壽莊. 地面無線通信信號覆蓋地鐵的研究和實踐[J]. 城市軌道交通研究, 2002,5(2): 68-72.

[9] 王輝,吳闖龍. 地鐵建設中民用通信系統的關鍵技術探討[J]. 城市軌道交通研究, 2004,7(4): 30-32.

[10] 周杭. 地鐵民用無線通信系統切換分析和解決對策[J].現代城市軌道交通, 2008(2): 18-20.★

Discussion on Public Network Coverage Scheme Selection for Metro

YUAN Yilong, YANG Hongmei, JIANG Zongyi
(G C I S c i e n c e & T e c h n o l o g y C o., L t d., G u a n g z h o u 510310, C h i n a)

In order to deal with the metro public network coverage for China Tower, the practical cases of the public network coverage for Qingdao metro line 3, line 2and R1line from three aspects of investment, theoretical calculation and engineering application. The selection principle of the metro public network coverage scheme was investigated. The key points in the public network coverage engineering were analyzed. The importance that the best coverage scheme should be selected according to the characteristics of the metro lines was veri fi ed.

metro public network coverage POI

10.3969/j.i s s n.1006-1010.2017.12.004

T N929.5

A

1006-1010(2017)12-0016-06

袁義龍,楊紅梅,蔣宗義. 地鐵公網覆蓋方案選型探討[J]. 移動通信, 2017,41(12): 16-21.

2017-03-16

責任編輯：袁婷 y u a n t i n g@m b c o m.c n

袁義龍：中級工程師，學士畢業于山東大學，現任職于廣州杰賽科技股份有限公司通信規劃設計院，長期從事無線網規網優方向的技術創新與實踐研究工作，對多場景深度覆蓋綜合解決方案具有豐富的實踐經驗。

楊紅梅：中級工程師，碩士畢業于河北工業大學，現任職于廣州杰賽科技股份有限公司通信規劃設計院，主要從事無線網絡規劃、優化相關工作。

蔣宗義：工程師，學士畢業于臨沂大學，現任職于廣州杰賽科技股份有限公司通信規劃設計院，主要從事無線通信、有線通信等相關課題研究與設計工作。