芻議地鐵通信的無線系統覆蓋和網絡優化

李 淵，王 丹

（1.石家莊市軌道交通有限責任公司，石家莊 050800：2.石家莊科技工程職業學院，石家莊 050800）

專網無線通信系統作為地鐵通信中必不可少的一部分，主要任務就是負責地鐵無線信號的傳輸和綜合調度。場強覆蓋直接影響到專網無線系統的性能指標及用戶體驗，尤其是LTE-M 系統對場強覆蓋的要求更高，因此，加強對地鐵通信的無線系統覆蓋以及網絡優化非常有必要。

1 地鐵通信無線系統的覆蓋論述

LTE-M 系統目前應用主要為信號、乘客信息系統提供數據承載，主要考慮正線區間及車輛段軌行區的覆蓋調優。根據覆蓋需求，覆蓋方式可采用以下方式：行車區間線路區域包含隧道區域、地面和高架空間，該區域的無線信號覆蓋模式主要使用漏泄同軸電纜實施；在車輛段/停車場區域開展網絡覆蓋工作的時候，車輛段內采用室外全向天線實現覆蓋，另外由于停車列檢庫、檢修庫、需按輪洗車庫等車庫在檢修及夜間停運階段，將會停放大量列車，金屬車體對于無線信號屏蔽作用較大，同時車庫頂棚一般為剛結構框架，部分上蓋物業形式車庫為鋼筋混凝土結構，給無線信號也造成了嚴重的屏蔽效果，為確保列車在庫內的信號接收以及運營檢修維護人員手持終端的使用，需采用RRU 基站加室內分布系統，以滿足整個車輛段范圍內的信號覆蓋要求。

2 地鐵無線通信覆蓋中的網絡優化措施

2.1 按照地鐵網絡覆蓋性能指標進行優化

開展地鐵無線通信網絡覆蓋工作的時候，必須要根據地鐵通信無線系統覆蓋的性能指標要求進行網絡優化，LTE-M 系統應滿足場強覆蓋的時間、地點可靠概率為所有電波覆蓋二代區段不小于95%，覆蓋范圍內網絡覆蓋指標如下：

連接建立失敗率<1%

連接丟失率≤10-2/h

越區切換成功率≥99.92%

2.2 具體網絡優化措施

LTE-M 系統，單RRU 最大發射功率可達40dB，隧道內覆蓋范圍為單邊600米左右，兩邊合計為1200米，區間可以采用多套RRU 設備進行覆蓋，滿足單臺RRU覆蓋不超過600米要求。為確保上下行速率滿足要求，在滿足覆蓋電平值的前提下，建議采用MIMO 技術，提高信號傳輸質量。

地鐵應用場景下LTM-M 在區間場強要求為RSRP大于-95dBm（98%），但在實際實施階段，為保證傳輸質量，一般將RSRP 控制在-85dBm 左右，按照地下業務上行9.71Mb/s，下行7.6Mb/s，系統帶寬15MHz 計算時，單小區覆蓋半徑為590m，即單小區覆蓋距離1180m。如按照系統帶寬5MHz，上下行邊緣速率3Mb/s 計算，單小區覆蓋半徑為690m，即單小區覆蓋距離1380m。因此我們可以通過調整RRU 數量和覆蓋半徑來滿足RSRP 要求。在工程實施階段，需考慮工程余量，因此建議單小區的覆蓋半徑為500m。后續將重點討論切換問題。

終端接入LTE 網絡后，eNodeB 給終端下發觸發越區切換的門限值、切換條件和臨近小區信息，終端連續測量所在小區及臨近小區場強值，當檢測到臨近小區場強強度滿足切換門限值和條件時，終端向eNodeB 上報測量結果，eNodeB 根據測量結果觸發切換，終端從當前注冊小區切換到信號強度更好的目標小區。

在軌道交通的方案中，基站采用漏泄電纜沿軌道線路進行覆蓋，基站間存在X2接口且不需要更改SGW 時，系統內的切換是基于無SGW 重定位的X2口切換。控制面的切換時延在100ms 內，終端媒體面中斷的時延少于

50ms。在隧道漏泄電纜覆蓋場景下，建議配置的切換門限為2dB，切換時延控制在150ms 以內。切換區距離一般按照如下公式計算：

切換區距離=2dB/遲滯區距離+2*（測量時長+切換時延）*車速

假定傳播模型按照漏纜每100米損耗3.7～4dB 計算，可以計算得到2dB 的遲滯區約50m～54m，按照54m 估算。列車最大速度按照120km/h，測量時長和切換時延一般為150ms 以內，按照150ms 計算，切換區計算如下：

實際工程實施中為了保證切換成功，通常會預留100～120米的切換帶。因此實際地鐵覆蓋網規中會在鏈路預算小區半徑的基礎上，計算單小區覆蓋范圍時采用2倍小區半徑減100米切換帶的方式確定小區覆蓋長度。

與此同時，還應在具體工程實施時，根據實際場景，綜合考慮空間結構、布局、重點使用需求等因素進行調優，能夠有效改善覆蓋的指標，實現良好的網絡優化效果。

綜上所述，處于信息化的大環境當中，人們生產、生活的各個方面都可以看到各種通信設備的應用。地鐵作為城市交通最重要的形式之一，其給人們的出行帶來了極大的方便，成為了人們喜歡的出現方式。而地鐵通信無線系統作為一種專用的通信系統，是保證地鐵安全運行的重要渠道。因此，必須要采取有效措施不斷提升和優化其網絡性，才能真正保證地鐵運營質量。