淺談地鐵專用無線通信網絡的優化

關國俊

關國俊:廣州市地下鐵道總公司運營事業總部 工程師 510380廣州

相對于民用無線通信網絡，地鐵專用無線通信網絡的結構較為穩定，一般不存在大規模擴容或減容，已建成的網絡也很少搬遷。但是，隨著新的地鐵線路不斷建設，不同線路之間的交叉越來越頻繁，地鐵專用無線通信網絡也在不斷地擴張;同時設備的替換升級，不同無線網絡相互滲透，本來簡單的網絡變得越來越復雜。為了保持良好的服務水平，有必要在地鐵專用無線通信中開展網絡優化工作。

1 場強覆蓋

良好的場強覆蓋是進行其他優化的前提，場強覆蓋優化主要包括連續覆蓋和重疊區覆蓋二方面。

1．連續覆蓋。為了保障區間信號的連貫性，當一個基站的覆蓋信號衰減到一定程度時，就需要其他的基站來提供覆蓋。在區間長度較長的情況下，一般采用“基站+光纖直放站”的形式提供連續覆蓋，避免出現信號盲區。

2．重疊區覆蓋。信號重疊區是進行小區重選及切換的區域。由于小區重選及切換需要一定的時間，為了在運動的過程中順利完成小區重選及切換，就需要對相鄰小區的重疊區進行合理的設置，保證小區重選及切換在信號重疊區完成。尤其對于隧道口區域，在進出隧道時，服務小區及鄰區的信號強度在短時間內發生較大的變化，容易出現覆蓋重疊區過小而導致的切換不及時。為此，可以加裝直放站，將室外站的信號進行延伸，引入到隧道內的漏纜覆蓋系統，在隧道內形成覆蓋重疊區。

2 號碼資源

號碼資源，用來標識無線網絡及用戶終端，包括移動國家碼 (MCC，Mobile Country Code)、移動網絡碼 (MNC，Mobile Network Code)、終端身份號 (ISSI，Individual Short Subscriber Identity)、通話組號 (GSSI，Group Short Subscriber Identity)及色碼 (CC，Colour Code)等。

2.1 移動國家碼 (MCC)

移動國家碼 (MCC)，用于區分不同國家的網絡。新網絡建設中只能使用本國的國家碼。

2.2 移動網絡碼 (MNC)

移動網絡碼 (MNC)，用于區分同一國家中的不同網絡。線路建設中，不同的線路可以使用不同的MNC。隨著線網的擴張，網絡中MNC會越來越多，給網絡管理帶來不便;而且隨著線網的交叉發展，不同線路的互聯互通已經成為一種主要的發展方向，但眾多的MNC會給互聯互通帶來不便。若實現互聯互通必須統一網絡參數，在建網初期有必要對MNC的設置進行優化，避免給后期的網絡維護帶來困難。

2.3 終端身份號ISSI及通話組號GSSI

ISSI用于區分網絡中不同的用戶終端，每個用戶終端均有其唯一的ISSI。GSSI用于區分網絡中不同的通話組，只有屬于同一個通話組的用戶終端才能相互通信。由于同一網絡中的ISSI及GSSI具有唯一性，在適應互聯互通的大網融合背景下，需要對ISSI/GSSI的分配方法進行優化，要做到不同的用戶能夠分配到不同的號碼，并且方便在號碼上將不同類型的用戶進行區分;還要使號碼的分配具有可持續性，在增加線路或增加用戶的情況下，同一類的用戶在不改變編號原則的情況下還可以分配到號碼資源。下面結合具體的編碼方案進行說明。

一般ISSI/GSSI的編碼格式為Y=ABCDEFG，A至G的取值范圍均為0—9。在進行編碼的時候，可以單獨對每一個字母代表的含義進行定義，如表1所示。

表1 號碼資源規劃表

線路代碼:表1中的A、B用于標識線路號。由于A、B只能取數字值，對于非數字的線路代碼，需要另外建立數字與非數字的對應關系，以便使用數字來表示非數字的值。

號碼類型:表1中的C用于標識號碼類型。由于號碼資源分為ISSI及GSSI 2類，在此位上可以分別采用“0”和“1”來區分。對于此位其他取值，可以作為保留號碼資源，用于以后的擴展。

終端類型:表1中的D用于標識終端類型。無線終端的類型多樣，為了方便管理，可以在此位對所有的終端進行分類，使用不同的值代表不同類別的終端，比如用“0”代表語音車載臺、“9”代表調度臺。對于此位沒有使用到的值，可以作為保留號碼資源，用于以后的擴展使用。

終端編號:表1中的E、F、G用于對同一類型的終端進行編號。每個終端類型可以支持1000個終端，編號為000至999。如果實際使用中的終端數量較少，還可以對E進一步的細分定義，用不同的值來代表不同的使用部門，同一部門內的終端編號為00至99。

2.4 色碼CC

基站色碼 (BCC)用于識別同一個網絡中MCCH載頻號相同的不同基站，如圖1所示，

圖1 基站色碼的設置

小區2的鄰區包含小區1與小區3，當用戶從小區2切換到小區1或小區3時，用戶依靠目標小區的MCCH載頻號及其基站色碼來對其進行定位。在這種情況下，如果小區1與小區3均使用了相同的MCCH F1、相同的BCC 1，那么從小區2切換出來的用戶就會不能準確定位目標小區，導致切換失敗。因此，在進行基站色碼分配的時候，需要充分利用既有的色碼資源，避免在同一個小區的鄰區集里面出現同頻同色碼的現象。

3 頻率優化

3.1 頻率分組

頻率資源是一種稀缺的資源，在可用頻率有限的情況下，既要保障每一個站點的頻率分配，又要避免相互之間的干擾，這就需要對頻率的使用進行合理的優化。如表2所示，以每個站點配置2個頻點為例，先對所有的可用頻點進行分組，同一組里面的頻率不能相互干擾，相鄰頻率組之間也應避開相互干擾。

表2 頻率分組表

3.2 頻率復用

頻率復用是提高頻率利用率最直接的方法，如表3所示，根據可用頻率組的數量，采用不同的復用系數。

1．在只有2組頻率的情況下，只能采用二站復用的方式，即每2個車站頻率將重復使用一次。

2．當有3組頻率時，可以采用三站復用的方式，即每3個車站頻率將重復使用一次。由于同一區間的漏纜一般處于貫通狀態，即車站1及車站3的信號均可以到達車站2。相對于二站復用方式，三站復用方式可以避免在車站2的信號出現故障時，由于車站1及車站3使用了相同的頻率組而在車站2的站臺區形成同頻干擾。

表3 頻率復用表

3．當有多于3組頻率時，仍然采用三站復用的方式。多余的頻率組可以作為備用頻率組，用于解決線路交叉站點處的頻率沖突問題。

3.3 全網變頻

當線網規模越來越大，交叉站點越來越多的時候，頻率的沖突會進一步惡化，從線內的沖突升級為網內的沖突。原有的頻率規劃不再適應新線建設的需要，有必要對全網的頻率資源重新規劃，以緩解頻率沖突帶來的壓力。

4 鄰區優化

由于單一小區的覆蓋范圍有限，為了保持通話的連續性，當用戶離開當前的覆蓋區進入下一個覆蓋區時，必須要從當前的服務小區切換到目標小區，以獲得無線信道繼續通信。

4.1 相鄰關系優化

相鄰關系是保障切換的前提，只有定義了相鄰關系的小區才能正常切換。當用戶遠離服務小區，靠近目標小區時，如果服務小區與目標小區之間沒有相鄰關系，那么用戶將一直停留在當前的服務小區，直至服務小區信號不能維持正常的通信而導致脫網。

正常情況下，列車在隧道中單向行駛，用戶在運動的過程中按先后順序從一個站切換到下一個站，因此某一個小區的鄰區通常就定義為其前方及后方的2個小區，如圖2所示，將小區1及小區3定義為小區2的鄰區。

圖2 鄰站之間的鄰區關系

除了添加鄰站之間的鄰區關系外，在條件允許時，還可以添加隔站鄰區，進一步完善相鄰關系。如圖3所示，由于小區1與小區2、小區2與小區3之間均有漏纜連通，如果小區1與小區2、小區2與小區3之間的距離都較短，那么小區1、小區3的信號就可以沿著漏纜覆蓋到小區2的覆蓋區域。在小區2出現故障的情況下，用戶也能從小區1直接切換到小區3，從而避免脫網現象的發生。

圖3 隔站之間的鄰區關系

4.2 切換及小區重選參數優化

除了通過硬件的調整來控制小區的覆蓋范圍，優化鄰區之間的切換及重選外，還可以通過調整相鄰小區之間的相關參數，改變其觸發的門限，從而達到優化的效果。如圖4所示，正常情況下的觸發位置位于2處，根據實際使用需求，通過調整相關的門限值及遲滯值，可以在不改變硬件配置的情況下，將觸發位置提前到1處或推遲到3處，從而達到靈活優化鄰區間的切換及重選的目的。

圖4 參數對觸發位置的影響

總之，好的網絡才能提供好的服務，只有及時地對變化的網絡進行優化，保持整體網絡的健康，服務質量才能跟上網絡發展壯大的步伐。

［1］ 徐小濤．數字集群移動通信系統原理與應用［M］ ．北京:人民郵電出版社，2008:53－70．

［2］ 陳德榮，劉永乾，蔣麗．移動通信網絡規劃與工程設計［M］ ．北京:北京郵電大學出版社，2010:117－126．

［3］ 華為技術有限公司．GSM無線網絡規劃與優化［M］ ．北京:人民郵電出版社，2004:203－226．