地鐵通信中的無(wú)線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)的研究

西安市地下鐵道有限責(zé)任公司 石 軍

引言

近年來(lái)，隨著城市化及城市軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展，地鐵以其舒適、快速、快捷的優(yōu)點(diǎn)，成為了城市中人們重要交通工具之一。在地鐵系統(tǒng)中，每時(shí)每刻都有大量的信息需要交流共享，因此地鐵系統(tǒng)具有復(fù)雜繁忙的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，良好的通信網(wǎng)絡(luò)才能滿足乘客更多的需求，給乘客帶來(lái)更好的乘車體驗(yàn)，同時(shí)可以使地鐵通信系統(tǒng)良好運(yùn)轉(zhuǎn)，因此如何對(duì)地鐵中的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化也成為了通信領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向[1]。為了更好的設(shè)計(jì)合理的地鐵無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，要根據(jù)地鐵不同路段的特殊性進(jìn)行個(gè)性化的定制設(shè)計(jì)，并選擇合理的覆蓋方式對(duì)地鐵系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)，在此基礎(chǔ)上還要根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)情況對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，才能保證無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的良好運(yùn)行。

1.地鐵通信中無(wú)線系統(tǒng)

根據(jù)地鐵系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通常可以將其劃分成站臺(tái)區(qū)域、站廳區(qū)域和地下隧道幾個(gè)部分，根據(jù)不同區(qū)域的通信特征不同，所需的無(wú)線網(wǎng)特征也有所差別。除此之外，在地鐵系統(tǒng)中，由于需要對(duì)各個(gè)運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行鋪設(shè)，不可避免的會(huì)發(fā)生各個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)之間的信號(hào)干擾，前期成本高并且不利于后期的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作。因此，在實(shí)際系統(tǒng)中，地鐵中采用第三方的分布式通信系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，在此基礎(chǔ)上，各個(gè)運(yùn)營(yíng)商根據(jù)自己的需要在第三方系統(tǒng)中進(jìn)行租用，以此來(lái)保證系統(tǒng)的統(tǒng)一管理[2]。地鐵系統(tǒng)中，由于各個(gè)通道的位置以及長(zhǎng)度等特點(diǎn)不同，在鋪設(shè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋方式也不同。在研究地鐵無(wú)線網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)覆蓋時(shí)，要充分考慮到地鐵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、各個(gè)位置的信號(hào)強(qiáng)弱以及后期維護(hù)情況，這樣才能找出合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案[3]。

2.無(wú)線系統(tǒng)的覆蓋范圍

地鐵是現(xiàn)代人們城市出行的重要交通工具，為了盡可能的方便人們的生活，必須對(duì)地鐵系統(tǒng)進(jìn)行良好的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，以滿足人們出行過(guò)程中的通信需求。便捷完善的通信網(wǎng)絡(luò)一方面可以使乘客在乘坐地鐵時(shí)仍能進(jìn)行通信交流以及利用電子設(shè)備進(jìn)行休閑娛樂(lè)等，另一方面來(lái)講，由于現(xiàn)在任何設(shè)備都依賴信息數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，只有建立合理鋪設(shè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)才可以維持地鐵系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)。合理鋪設(shè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)首要的要求便是對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的合理規(guī)劃。在地鐵系統(tǒng)中，應(yīng)該盡可能的使每一個(gè)位置都能被網(wǎng)絡(luò)覆蓋，使處于各個(gè)位置的人都能進(jìn)行正常通信，實(shí)現(xiàn)盡可能無(wú)死角的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)線覆蓋范圍一般包括地鐵站臺(tái)、地鐵站大廳和列車隧道等。由于地鐵系統(tǒng)的各個(gè)地段地形不盡相同較為復(fù)雜，因此在進(jìn)行不同地段的無(wú)線系統(tǒng)覆蓋時(shí)，要充分考慮地段特征，才可以更大程度的保證效果并降低成本。

3.無(wú)線系統(tǒng)覆蓋方法

為了充分適應(yīng)各個(gè)位置的網(wǎng)絡(luò)需求并考慮其特殊性，在不同地段的覆蓋方式各具特點(diǎn)，因此在實(shí)際地鐵網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)時(shí)，要對(duì)不同地段的覆蓋方式進(jìn)行合理的選擇。

3.1 站臺(tái)站廳的覆蓋

在站臺(tái)中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)一般將電纜放置在隧道中，但由于站臺(tái)所在區(qū)域方位較廣并且站臺(tái)位置經(jīng)常有列車通過(guò)，每次車通過(guò)會(huì)對(duì)所處位置的信號(hào)產(chǎn)生一定的干擾，導(dǎo)致站臺(tái)處的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不穩(wěn)定，為了避免這一問(wèn)題，通常可以采用設(shè)置天饋系統(tǒng)的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)防止有列車經(jīng)過(guò)時(shí)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量突然下降，該系統(tǒng)中的信號(hào)穩(wěn)定性以及信號(hào)強(qiáng)度均有所提升，提高了站臺(tái)無(wú)線系統(tǒng)的性能。同樣考慮信號(hào)強(qiáng)度以及穩(wěn)定性，在地鐵的換乘處以及出入口處通常采取吸頂天線和射頻電纜來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行覆蓋來(lái)滿足大量的網(wǎng)絡(luò)需求。

3.2 車輛段的覆蓋

由于不同的車輛段的地形差異較大，因此通常需要根據(jù)不同地理位置的地形特點(diǎn)來(lái)選擇無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋方式。當(dāng)所處位置較為空曠并且房子較為稀疏的位置時(shí)，通常會(huì)采用室外天線的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋，并且在樓頂處進(jìn)行基站的建設(shè)，使車輛段空曠位置周圍都能接收到無(wú)線信號(hào)，滿足其通信需求。

3.3 行車段的覆蓋

行車段通常包括不同的具體區(qū)域，一般可以分為地面區(qū)域、高架區(qū)域還有隧道區(qū)域幾種。為了使各個(gè)范圍盡可能的被覆蓋，消除網(wǎng)絡(luò)的盲區(qū)，行車段的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)一般會(huì)采用漏泄同軸電纜，這種的方式的技術(shù)較為成熟，因此應(yīng)用這種方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋可以使信號(hào)進(jìn)行更加均勻的分布，并且保證了各個(gè)位置的信號(hào)強(qiáng)度，同時(shí)還能消除助波場(chǎng)的影響，滿足各個(gè)位置的通信需求。

3.4 控制中心的覆蓋

控制中心是地鐵系統(tǒng)中十分重要的位置，當(dāng)其面積相對(duì)比較小的時(shí)候，通常可以將室內(nèi)的天線與基站進(jìn)行結(jié)合使用來(lái)對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行覆蓋，但當(dāng)控制中心的面積比較大，并且周圍房子較為密集的時(shí)候，一般不選擇室內(nèi)天線，而采用在室外設(shè)置鐵塔，通過(guò)鐵塔來(lái)進(jìn)行天線的架設(shè)，這樣可以使較大范圍內(nèi)以及高處的建筑均得到良好的無(wú)線覆蓋，通過(guò)全向天線可使各個(gè)位置的信號(hào)保證質(zhì)量的穩(wěn)定性。

4.地鐵通信中的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)

在地鐵無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，除了對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理的鋪設(shè)外，還需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)不斷進(jìn)行優(yōu)化，國(guó)家針對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的指標(biāo)也做出了一些相關(guān)規(guī)定來(lái)完善網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問(wèn)題。為了使網(wǎng)絡(luò)信號(hào)保持穩(wěn)定，通常需要保證實(shí)際信號(hào)電平和標(biāo)準(zhǔn)電平要求一致，因此要對(duì)無(wú)線覆蓋區(qū)域的信號(hào)進(jìn)行不斷地監(jiān)測(cè)，并且，在網(wǎng)絡(luò)測(cè)試時(shí)要統(tǒng)一應(yīng)用相關(guān)程序來(lái)進(jìn)行信號(hào)的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)不合要求的網(wǎng)絡(luò)或者當(dāng)所處區(qū)域網(wǎng)絡(luò)發(fā)生異常時(shí)，要統(tǒng)一匯報(bào)并做出及時(shí)的檢修，并且在對(duì)發(fā)生故障的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢修之后還要做好檢修記錄方便之后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的復(fù)檢。同時(shí)在檢測(cè)正常的網(wǎng)絡(luò)后也要進(jìn)行相關(guān)記錄，方便以后對(duì)該網(wǎng)絡(luò)的復(fù)查工作。

通常需要通過(guò)在地鐵通信中根據(jù)不同的信號(hào)狀況可以應(yīng)用不同的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法，其中主要包括三大類：第一類為對(duì)基站的信號(hào)發(fā)射功率進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)檢測(cè)到當(dāng)前信號(hào)電平發(fā)生了大幅度改變的時(shí)候，需要對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，這時(shí)通常需要通過(guò)網(wǎng)管來(lái)實(shí)現(xiàn)。第二類為改變基站內(nèi)耦合器的參數(shù)，通常要調(diào)整耦合器的耦合方向來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)優(yōu)化，這類網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法在列車隧道信號(hào)較強(qiáng)但相反站廳中信號(hào)電平較弱的時(shí)候采用。最后一類為對(duì)技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整。當(dāng)?shù)罔F站已經(jīng)被無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的時(shí)候，由于基站的存在會(huì)對(duì)移動(dòng)臺(tái)信號(hào)造成影響，為了改變移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)參數(shù)則需要進(jìn)行技術(shù)參數(shù)的調(diào)整。基站對(duì)上行信號(hào)的電場(chǎng)強(qiáng)度以及下行信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果與功率預(yù)算結(jié)果相結(jié)合來(lái)對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行發(fā)射功率的控制。一般來(lái)說(shuō)，上行信號(hào)的強(qiáng)度相對(duì)較弱，因此應(yīng)將其設(shè)置為MS_TXPW R_MAX_CELL即：最大終端允許的發(fā)射功率。出現(xiàn)上行信號(hào)和下行信號(hào)存在不平衡的問(wèn)題時(shí)，當(dāng)接收信號(hào)的信號(hào)角度較低時(shí)不能接入系統(tǒng)，此時(shí)可以將RXLEV_ACCESS_M IN即最小接入電平設(shè)置在-102左右。當(dāng)對(duì)相鄰小區(qū)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋后，當(dāng)小區(qū)間出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)縫隙時(shí)，可以通過(guò)設(shè)置SLOW_RESELECT_HYSTERESIS遲滯參數(shù)來(lái)改善。

在進(jìn)行地鐵無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)，需要在檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)信號(hào)過(guò)強(qiáng)或者網(wǎng)絡(luò)信號(hào)過(guò)弱的地方需要進(jìn)行優(yōu)化，可以對(duì)網(wǎng)管側(cè)的位置進(jìn)行調(diào)整或者根據(jù)實(shí)際情況選擇優(yōu)化方式，來(lái)保證各處網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和信號(hào)的質(zhì)量。

5.總結(jié)

地鐵以其獨(dú)特的出行方式成為了人們?nèi)粘Ｉ畛Ｓ玫慕煌üぞ咧唬罔F系統(tǒng)中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是地鐵車輛正常運(yùn)轉(zhuǎn)、和人們?nèi)粘Ｍㄐ判枨蟮闹匾ＷC，因此研究地鐵中的無(wú)線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)具有重要的意義。在研究地鐵中的網(wǎng)絡(luò)覆蓋問(wèn)題時(shí)，要掌握最重要的一點(diǎn)就是根據(jù)具體地段的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，在地鐵車站、地鐵站臺(tái)、站廳以及隧道等地段要根據(jù)其不同特點(diǎn)選擇不同的網(wǎng)絡(luò)覆蓋方法。在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面，同樣需要考慮不同實(shí)際情況來(lái)選擇不同的優(yōu)化算法。只有對(duì)無(wú)線系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)和不斷的優(yōu)化，才能保證地鐵系統(tǒng)各個(gè)地段的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)維持較高的信號(hào)質(zhì)量并保持相對(duì)穩(wěn)定，保證人們乘車時(shí)的通信需求。