地鐵通信無線系統的覆蓋及網絡優化

李重良

（中交二公局電務工程有限公司，陜西 西安 710065）

地鐵作為一種綠色便捷的出行工具，在緩解交通壓力，改善人們出行效率方面效果顯著，同時地鐵的建設，也推動著周邊地區及整個城市的經濟發展。而要想確保地鐵運行過程中的信息通暢，就離不開地鐵無線通信系統。地鐵無線覆蓋可分為地面與地下兩個部分，地面部分主要應用的是地面站的形式；地下部分則是作為重點來研究的。由于地鐵無線通信的用戶主要處于隧道或地下站廳，因此就需要考慮到隧道通信的特點，加強無線信號的覆蓋，以確保地鐵通信穩定、安全行車。

1 地鐵無線覆蓋的特點

地鐵在空間構成上比較復雜；同時地鐵的人流量大，在不同時段對網絡的需求又有著極大的差別。當前，在地鐵通信中引入了不止一個運營商，這就造成了網絡信號之間的互相干擾，進一步加大了網絡覆蓋的難度。而且地下空間大小的不一致，也造成了其覆蓋方案的較大差別。在地鐵無線系統的建設過程中，如果各個運營商都要建設自己的信號系統，那么不僅建設成本過高，而且后期的維護上也會造成困難，且有著繁重的工作量。因此，目前選用的是一套互通的系統，然后不同的運營商如果需要接入業務則可進行租用。地鐵無線網絡的覆蓋中，還要考慮到本身在空間構成上的特殊性。在設計階段，應當盡量選用無源系統來確保系統的運行穩定，而且也方便后續的維護。同時為了確保車站無線信號的穩定，應當設置獨立的微蜂窩系統，并且在機房的設置上，應當盡可能選擇站臺，并留下充足的擴容空間。

2 地鐵無線通信系統的構成

當前來說，TETRA數字集群系統是一種技術上相對成熟，且信號穩定的無線通信系統，在我國地鐵通信領域獲得到了非常廣泛的應用。該系統主要由網絡基礎設施及移動臺構成，其中網絡基礎設施包括了MSO、基站、調度臺等等，各個設備可經過統一的接口接入到傳輸系統，并由其提供的通道協調運行，充分發揮各部分的功能，保障網絡信號通暢；移動臺則包括了便攜臺、固定臺、車載臺等。兩者通過相互作用來實現無線系統的通信功能。該系統可以實現車輛調度人員、運營人員、維護人員及其他管理人員等用戶之間的可靠通信，以此確保地鐵的通信穩定、安全運行。

3 地鐵無線系統的覆蓋范圍

一般來說，無線通信系統要能夠滿足不同工作人員所攜帶的便攜式電臺以及運行在不同范圍內的車載電臺的通信信號需要。通過分析地鐵的空間結構及運行特點，可以將無線系統的覆蓋范圍分為以下部分：（1）行車區間線路區域覆蓋方式。其中，主要包括了地下隧道、地面空間，為保障信號發送均勻，且無任何識別盲點，此范圍內的信號覆蓋采用的是漏泄同軸電纜，技術上不僅成熟，而且具有場強均衡，沒有駐波場等特點，在隧道、地鐵等區域以及人口密集區域運行良好。（2）站廳站臺區域覆蓋方式。地鐵的車站區域涉及到地下車站的所有范圍，包括但又不只是站臺、站廳等部分。此范圍內采用的是室內天線及漏泄電纜有機結合的方式。①站臺層：電纜往往布設于站臺側面的隧道內，實現無線信號的覆蓋。考慮到某些地區的地鐵占地面積比較大，范圍廣，并且遮蔽物等對信號具有一定的阻擋作用，建議在站臺上再設置一套天饋系統對通信信號進行補充，以確保通信質量不受影響。②站廳層：對于公共區域，應用室內天線，對于房屋分布較密集、出入道路等處則有所不同，可應用吸頂天線與射頻電纜相結合的方式。（3）車輛段/停車場區域覆蓋方式。對該區域的覆蓋必須要結合現場實際情況來決定，如果范圍較小，且建筑物較為分散，可以通過架設基站與室外天線形式進行覆蓋，滿足該區域的信號覆蓋要求。（4）控制中心區域覆蓋方式。如果控制中心范圍較大，且建筑物較為密集，可以應用室外鐵塔架設天線方式，并且采用全向天線，以滿足相應區域對于信號的要求。如果僅是單獨矗立的一棟建筑，則既要用到室內天線，還要用到基站，通過兩者的有機結合，進行信號覆蓋。

4 地鐵無線覆蓋的方案選擇

目前，隨著通信技術的飛速發展，以及人們工作、生活中對通信的需要，在地鐵通信中移動通信方式已得到了比較廣泛的應用，而在方案的實施上有多種選擇。相對來看，數字集群有著很大的技術優勢，不僅可以進行二次開發，而且還有著較高的通信質量，因此在實際運行中獲得了較多的應用。對于基站的選擇來說，必須結合現場情況，尤其是站臺結構及所用線路的特點來決定。其中，小區方案可以在相應線路中安排多個區域，在車站等處設置信號基站。中區方案則可以選擇在停車場等處分別進行信號基站的分布與設置。

比較來說，兩種不同的方案都有其特定的優勢與缺陷，其中小區方案的運行穩定性要更理想，而且在傳輸質量上也更為優良，網絡構成比較簡單易操作，而且最重要的一點是可以采取措施進行統一的管理。中區方案的優勢在于，投入成本比較低，而且在網絡構成上也比較靈活，能夠滿足大多數用戶的需要，但是不足之處是穩定性較差、傳輸質量等容易受到影響。同時，一旦接入用戶數量突然增加，會出現通信擁堵。如此一來，多數情況下會選擇小區方案。此外，在進行網絡組建的過程中，為了提高信號傳輸的可靠性，較多的選用星型連接。

5 地鐵無線覆蓋的信號中繼

在實踐中的運行發現，線路區間比較長的地區，往往會出現信號衰減的問題，這就有可能造成車輛行進過程中接收到的信號較弱，通信質量不高，進而影響到車輛的安全行駛，這就需要中繼器的設置來確保通信質量。當前，應用較多的解決方法有兩種，一種是直放站式，另外一種則是射頻干線放大器式。對比來看，前一種方法可以更好的抵御各種噪音的干擾，同時還可以在兩個方向上進行發送，其傳送距離也更長，因此可用性更強；而后一種方法僅可以在單個方向上進行發送，且傳送距離也比較有限，在可用性上不如前一種方法。

6 地鐵無線系統網絡優化

依據設計方案，地鐵無線系統建設完成后，應當對涉及到的范圍進行通信測試，以檢測是否能夠滿足實際需要。得到測試結果后，安排專門人員對最終得到的測試數據進行數據分析，做到發現問題解決問題，從而進一步實現網絡的優化。尤其是對于部分未滿足通信要求的區域，需要采取多種必要措施來改善網絡性能。

如果在地鐵中的車站等處出現了信號值過大或者過低的情況，則可以對發送功率進行相應的調整，以滿足通信需要。該種方法主要應用在不必采取鏈路調整的結構中，而且比較簡便易行。如果通道中的電平強度過大，而房間內的信號又相對比較弱時，可以對相應的耦合器進行調整，以滿足通信需要。如果通道兩側的信號相差很大時，可以將當前所采用的四功分器進行調整或替換，以使不同區域的信號趨向穩定。

隨著不同運營商的接入，在地鐵通信中將出現多種信號共存的情況，因此就要考慮到降低不同信號相互影響，以確保各自的通信質量，這也是網絡優化必須解決的一個問題。在目前的無線通信系統中，互調的干擾是屬于比較突出的問題，可以通過調整隔離度的方法來予以解決。

7 結語

為緩解城市交通擁堵問題，地鐵成為城市交通的重要選擇，其對于緩解交通壓力具有重要的作用。但是，在地鐵的發展過程中，不能忽視地鐵無線通信系統的建設。在進行無線覆蓋的設計中，應結合地鐵在空間方面的構成特點，選擇最為科學的設計方案，全力保障系統的穩定性；同時也應盡可能的降低建設成本，提高各類資源的利用率。而且在網絡覆蓋完成之后，還要通過網絡測試，及時發現潛在的問題，進行適當的調整，以確保通信質量不受影響。

參考文獻：

[1]張磊.地鐵專用無線通信系統場強優化[J].大科技,2012,(6):251-252.

[2]毛衛兵.試論地鐵通信無線系統的覆蓋及網絡優化對策研究[J].黑龍江科技信息,2016,(22):155.

[3]張怡.地鐵通信的無線系統覆蓋和網絡優化[J].中國新通信,2013,(11):28-29.