地鐵通信的無線系統覆蓋和網絡優化

【摘要】本文介紹了TETRA數字集群專用無線通信系統的構成，以及在地鐵通信系統中的主要覆蓋范圍及覆蓋模式，總結了無線系統覆蓋的性能指標要求，和幾種改善覆蓋性能的優化方法及具體措施。

【關鍵詞】TETRA數字集群覆蓋性能指標網絡優化

一、概述

近年來地鐵作為一種大運量、綠色環保的交通工具，在改善城市交通系統效率上扮演著越來越重要的角色，目前國內各主要城市都在大力發展地鐵交通系統，來改善城市交通狀況，加速經濟發展。

無線通信系統作為地鐵通信中的一種專用通信系統，承擔著地鐵運營中的大量信息交互的責任，是提高地鐵運輸效率、確保行車安全、進行車輛調度和應對突發事件的重要手段。由于無線通信系統的用戶主要分布在隧道或地下站廳，針對隧道通信的特點，優質地實現無線場強覆蓋，是確保無線通信穩定、安全運營的必要手段。

二、地鐵無線通信系統的組成

TETRA數字集群系統作為一種成熟、穩定的無線通信系統，在國內的地鐵通信行業中得到了廣泛的應用。TETRA數字集群無線通信系統由網絡基礎設施和移動臺組成，其中網絡基礎設施主要設備包括控制中心集群交換控制設備（MSO）、基站、調度臺、二次開發平臺和網管系統，各部分設備通過標準通信接口接入傳輸系統，由傳輸系統提供的通道有機協調運行，實現各部分的功能，各網絡設施在邏輯上呈現以控制中心集群交換控制設備（MSO）為中心的星形拓撲結構；移動臺包含便攜臺、固定臺和車載臺。網絡設施和移動終端相互作用共同完成無線通信系統的通信功能。該系統可以實現位于控制中心（OCC）、車輛段/停車場的調度員與列車司機、運營人員、維護人員及車輛段/停車場人員等不同的用戶之間進行有效的話音和數據通信，保障地鐵運營的通信暢通。

三、地鐵無線系統的覆蓋范圍及方法

通常情況下，無線系統的信號覆蓋要能滿足車輛段、停車場內運營、維護人員以及管理人員所持的便攜電臺及運行在車輛段、停車場、區間隧道范圍內的車載電臺通信需求。根據地鐵工程建筑結構及運營管理的特點，無線系統覆蓋范圍分為以下四種區域：（1）行車區間線路區域覆蓋方式。區域中的行車區間主要指隧道區域、地面及高架空間，為確保在區間線路上信號均勻及無盲區分布，此區域的無線信號覆蓋方式采用技術上成熟的漏泄同軸電纜實施，其特點為場強分布均勻，沒有駐波場，適用于隧道、地鐵、長廊等地形以及擁擠的辦公區環境。（2）站廳站臺區域覆蓋方式。地鐵運營的車站區域為所有地下車站的全部范圍，包括但不限于站臺、站廳及其人行通道等。地下車站依據車站的結構及覆蓋環境，采用室內天線及漏泄電纜相結合的方式實現。①站臺層：一般情況下利用敷設于站臺側面的隧道內漏泄同軸電纜進行無線覆蓋。考慮可能部分地鐵車站站臺區域較大，并且屏蔽門對信號的阻擋以及上下行區間列車同時進站時對泄漏電纜輻射信號的衰減影響較大，建議在站臺單獨布放一套天饋系統對信號進行補充覆蓋，避免列車進站時信號的陡然下降對通話質量的影響。②站廳層：公共區域采用室內天線覆蓋，對站廳層和設備層房屋密集的區域、出入通道、換乘通道可采用吸頂天線加射頻電纜方式進行覆蓋。（3）車輛段/停車場區域覆蓋方式。車輛段/停車場區域將根據實際情況進行覆蓋方案的設計，對于范圍較小，且地形空曠，建筑物稀疏的場景下，建議通過樓頂架設基站和室外天線形式進行覆蓋，采用全向天線屋頂架設方式，達到車輛段內/停車場的場強覆蓋要求。（4）控制中心區域覆蓋方式。對于控制中心將根據實際情況決定覆蓋方式，如果控制中心范圍較大，且建筑物密集，樓層較高，建議采用室外鐵塔架設天線方式進行場強覆蓋，采用全向天線來達到整個控制中心區域的覆蓋要求。如果控制中心僅為一棟建筑物的情況下，可以采用室內天線及基站相結合的方式來進行無線覆蓋。

四、地鐵無線通信覆蓋中的網絡優化

1.根據工程經驗，地鐵通信無線系統覆蓋的性能指標要求：（1）車載電臺在沿線95%的時間和地點概率的最低場強接收電平≥-85dBm；（2）便攜電臺在站廳、站臺、車輛段/停車場內90%的時間和地點概率的最低場強接收電平≥-85dBm；（3）在滿足信噪比的要求下，區間覆蓋應符合在以下條件下任何100米連續區段內場強無縫覆蓋時間及地點概率為95%的要求；（4）在滿足信噪比的要求下，控制中心、車站、車輛段/停車場無線覆蓋應符合任何40米連續區段內場強無縫覆蓋時間及地點概率為95%的要求。

根據覆蓋設計方案完成設備安裝后，必須對覆蓋的區域進行場強測試，來檢測實際的電平是否達到合同要求的覆蓋指標。可以使用Motorola的AirTracer軟件配合手持臺來進行覆蓋電平的測試分析，結合分析結果對弱覆蓋的區域進行針對性的網絡優化來改善覆蓋效果。對于未達到覆蓋性能指標要求的區域，通過網絡優化手段來改善覆蓋性能。

2.網絡優化方法。（1）調整基站發射功率：對于站廳及隧道內信號電平強度普遍過強或過弱時，可以在網管側對基站的發射功率進行減小或增大調整，達到優化效果，該方法優點在于不用調整鏈路結構，簡單易行；（2）調整基站端耦合器耦合方向：對于隧道內信號電平強度普遍過強，而站廳內信號電平強度較弱時，可采用此方法；（3）更改無源器件的種類：例如當隧道內一側信號電平強度與另一側信號電平強度的差值過大時，可將漏泄電纜支路應用的四功分器更換為一個二功分器和兩個耦合器的組合，以均衡隧道兩側信號強度；（4）參數調整。①MS_TXPWR_MAX_CELL：終端允許的最大發射功率。移動臺在通信過程中所用的發射功率是受基站控制的。基站根據上行信號的場強、上行信號的質量，以及功率預算的結果控制移動臺提高或降低移動臺的發射功率，通常情況下，由于移動臺的上行信號比基站的下行信號要弱，建議將該參數設置為在最大功率發射來改善覆蓋性能。②RXLEV_ACCESS_MIN：最小接入電平。適當的調整RXLEV_ACCESS_MIN參數可以影響網絡覆蓋范圍，通過調整該參數可以解決上下行不平衡問題，避免在移動臺接收信號電平很低的情況下接入系統，一般建議設置為-102左右。實際使用時必須通過多次實地測試，在覆蓋和通話質量間找到一個平衡點，既保證覆蓋范圍，又保證正常通話。③SLOW_RESELECT_HYSTERESIS：遲滯參數。對于在相鄰小區交疊覆蓋區域時，若出現覆蓋縫隙，建議可以將該參數值設小來加速小區重選切換，從而達到改善覆蓋的目的。

五、結束語

無線通信系統在地鐵專用通信中起著舉足輕重的作用，是保證車地通信的關鍵手段，耐心、細致的進行無線通信系統的覆蓋優化，使無線系統的覆蓋能夠滿足設計要求，是保障地鐵安全、平穩、高效運行的必要手段。

參考文獻

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