地鐵通信中的無線系統和網絡優化技術的研究

西安市地下鐵道有限責任公司 石 軍

引言

近年來，隨著城市化及城市軌道交通行業的快速發展，地鐵以其舒適、快速、快捷的優點，成為了城市中人們重要交通工具之一。在地鐵系統中，每時每刻都有大量的信息需要交流共享，因此地鐵系統具有復雜繁忙的無線通信網絡，良好的通信網絡才能滿足乘客更多的需求，給乘客帶來更好的乘車體驗，同時可以使地鐵通信系統良好運轉，因此如何對地鐵中的無線通信網絡進行設計和優化也成為了通信領域一個重要的研究方向[1]。為了更好的設計合理的地鐵無線通信網絡，要根據地鐵不同路段的特殊性進行個性化的定制設計，并選擇合理的覆蓋方式對地鐵系統進行網絡鋪設，在此基礎上還要根據實際網絡監測情況對網絡進行優化，才能保證無線網絡的良好運行。

1.地鐵通信中無線系統

根據地鐵系統的空間結構特點，通常可以將其劃分成站臺區域、站廳區域和地下隧道幾個部分，根據不同區域的通信特征不同，所需的無線網特征也有所差別。除此之外，在地鐵系統中，由于需要對各個運營商的無線網絡進行鋪設，不可避免的會發生各個通信網絡之間的信號干擾，前期成本高并且不利于后期的網絡維護工作。因此，在實際系統中，地鐵中采用第三方的分布式通信系統進行統一的無線網絡設置，在此基礎上，各個運營商根據自己的需要在第三方系統中進行租用，以此來保證系統的統一管理[2]。地鐵系統中，由于各個通道的位置以及長度等特點不同，在鋪設無線網絡時網絡的覆蓋方式也不同。在研究地鐵無線網絡鋪設覆蓋時，要充分考慮到地鐵系統的結構特點、各個位置的信號強弱以及后期維護情況，這樣才能找出合理的網絡設計方案[3]。

2.無線系統的覆蓋范圍

地鐵是現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，必須對地鐵系統進行良好的無線網絡覆蓋，以滿足人們出行過程中的通信需求。便捷完善的通信網絡一方面可以使乘客在乘坐地鐵時仍能進行通信交流以及利用電子設備進行休閑娛樂等，另一方面來講，由于現在任何設備都依賴信息數據進行操作，只有建立合理鋪設無線通信網絡才可以維持地鐵系統的良好運轉。合理鋪設無線網絡系統首要的要求便是對網絡覆蓋范圍的合理規劃。在地鐵系統中，應該盡可能的使每一個位置都能被網絡覆蓋，使處于各個位置的人都能進行正常通信，實現盡可能無死角的網絡覆蓋。一般來說，無線覆蓋范圍一般包括地鐵站臺、地鐵站大廳和列車隧道等。由于地鐵系統的各個地段地形不盡相同較為復雜，因此在進行不同地段的無線系統覆蓋時，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.無線系統覆蓋方法

為了充分適應各個位置的網絡需求并考慮其特殊性，在不同地段的覆蓋方式各具特點，因此在實際地鐵網絡鋪設時，要對不同地段的覆蓋方式進行合理的選擇。

3.1 站臺站廳的覆蓋

在站臺中，無線網絡一般將電纜放置在隧道中，但由于站臺所在區域方位較廣并且站臺位置經常有列車通過，每次車通過會對所處位置的信號產生一定的干擾，導致站臺處的網絡系統不穩定，為了避免這一問題，通常可以采用設置天饋系統的方式進行網絡鋪設防止有列車經過時網絡質量突然下降，該系統中的信號穩定性以及信號強度均有所提升，提高了站臺無線系統的性能。同樣考慮信號強度以及穩定性，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對網絡進行覆蓋來滿足大量的網絡需求。

3.2 車輛段的覆蓋

由于不同的車輛段的地形差異較大，因此通常需要根據不同地理位置的地形特點來選擇無線網絡的覆蓋方式。當所處位置較為空曠并且房子較為稀疏的位置時，通常會采用室外天線的方式進行網絡覆蓋，并且在樓頂處進行基站的建設，使車輛段空曠位置周圍都能接收到無線信號，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域，一般可以分為地面區域、高架區域還有隧道區域幾種。為了使各個范圍盡可能的被覆蓋，消除網絡的盲區，行車段的無線網絡一般會采用漏泄同軸電纜，這種的方式的技術較為成熟，因此應用這種方式進行網絡覆蓋可以使信號進行更加均勻的分布，并且保證了各個位置的信號強度，同時還能消除助波場的影響，滿足各個位置的通信需求。

3.4 控制中心的覆蓋

控制中心是地鐵系統中十分重要的位置，當其面積相對比較小的時候，通常可以將室內的天線與基站進行結合使用來對無線網絡進行覆蓋，但當控制中心的面積比較大，并且周圍房子較為密集的時候，一般不選擇室內天線，而采用在室外設置鐵塔，通過鐵塔來進行天線的架設，這樣可以使較大范圍內以及高處的建筑均得到良好的無線覆蓋，通過全向天線可使各個位置的信號保證質量的穩定性。

4.地鐵通信中的網絡優化技術

在地鐵無線網絡系統中，除了對網絡進行合理的鋪設外，還需要對網絡不斷進行優化，國家針對網絡優化中的指標也做出了一些相關規定來完善網絡優化問題。為了使網絡信號保持穩定，通常需要保證實際信號電平和標準電平要求一致，因此要對無線覆蓋區域的信號進行不斷地監測，并且，在網絡測試時要統一應用相關程序來進行信號的測試，發現不合要求的網絡或者當所處區域網絡發生異常時，要統一匯報并做出及時的檢修，并且在對發生故障的網絡進行檢修之后還要做好檢修記錄方便之后進行網絡的復檢。同時在檢測正常的網絡后也要進行相關記錄，方便以后對該網絡的復查工作。

通常需要通過在地鐵通信中根據不同的信號狀況可以應用不同的網絡優化算法，其中主要包括三大類：第一類為對基站的信號發射功率進行優化，當檢測到當前信號電平發生了大幅度改變的時候，需要對發射功率進行調整，這時通常需要通過網管來實現。第二類為改變基站內耦合器的參數，通常要調整耦合器的耦合方向來進行相應的無線網絡信號優化，這類網絡優化方法在列車隧道信號較強但相反站廳中信號電平較弱的時候采用。最后一類為對技術參數的優化調整。當地鐵站已經被無線網絡所覆蓋的時候，由于基站的存在會對移動臺信號造成影響，為了改變移動臺的信號參數則需要進行技術參數的調整。基站對上行信號的電場強度以及下行信號的信號質量進行監測，并根據檢測結果與功率預算結果相結合來對移動臺進行發射功率的控制。一般來說，上行信號的強度相對較弱，因此應將其設置為MS_TXPW R_MAX_CELL即：最大終端允許的發射功率。出現上行信號和下行信號存在不平衡的問題時，當接收信號的信號角度較低時不能接入系統，此時可以將RXLEV_ACCESS_M IN即最小接入電平設置在-102左右。當對相鄰小區進行網絡覆蓋后，當小區間出現網絡縫隙時，可以通過設置SLOW_RESELECT_HYSTERESIS遲滯參數來改善。

在進行地鐵無線網絡優化時，需要在檢測到網絡信號過強或者網絡信號過弱的地方需要進行優化，可以對網管側的位置進行調整或者根據實際情況選擇優化方式，來保證各處網絡的穩定和信號的質量。

5.總結

地鐵以其獨特的出行方式成為了人們日常生活常用的交通工具之一，而地鐵系統中的無線網絡系統是地鐵車輛正常運轉、和人們日常通信需求的重要保證，因此研究地鐵中的無線系統和網絡優化技術具有重要的意義。在研究地鐵中的網絡覆蓋問題時，要掌握最重要的一點就是根據具體地段的實際情況來進行網絡的設計和優化，在地鐵車站、地鐵站臺、站廳以及隧道等地段要根據其不同特點選擇不同的網絡覆蓋方法。在網絡優化方面，同樣需要考慮不同實際情況來選擇不同的優化算法。只有對無線系統進行嚴格的檢測和不斷的優化，才能保證地鐵系統各個地段的網絡信號維持較高的信號質量并保持相對穩定，保證人們乘車時的通信需求。