地鐵無線直放站系統的技術研究

李石鳳

(南京地鐵運營有限責任公司，江蘇 南京210031)

地鐵無線為地鐵固定的調度人員和移動的列車司機、車站站務、維修人員提供群組通信，保證列車的正常運行，是地鐵通信的關鍵設備。 地鐵無線的場強通過基站和直放站覆蓋調度大廳或車輛段空曠區域和長大區間，基站無法滿足場強需求，需增加中繼放大設備即直放站。 通常區間超過1500m，即需增加直放站。

一、 系統概述

直放站根據位置通常分為近端機和遠端機，近端機一般安裝機房，遠端機在區間或其他空曠區域。 目前地鐵使用的直放站品牌有AXCELL 和安德魯等。 南京地鐵S8 使用的是AXCELL 直放站。

直放站的維護保養和故障處理是地鐵運營的重要工作。直放站的維保包括常規的清潔保養、標簽核對、線纜緊固、備用線路測試、老化部件替換及功能驗證、故障處理等。 設備維保需要豐富的設備技術積累和典型故障處理經驗，下面從這兩方面來研究說明。

二、 技術積累

設備知識的積累主要有兩大來源，首先是設備技術文本的消化和吸收；其次是實踐即新線跟蹤研究等。 以下是S8號直放站設備基礎知識和建設期的安裝總結介紹。

(一)設備基礎

直放站的軟硬件知識是設備維保的基礎：近端機由光收發模塊、1 分6 分路器、6 合1 合路器、雙工濾波器、主控板、冗余電源板等組成；遠端機由光收發模塊、主控板、冗余電源、射頻部件組成。 需關注光收發模塊的參數：發射功率為5dBm 左右，接收功率不低于- 5dBm；光的下行波長為1310nm，上行波長為1550nm ；獨立發光，即一塊光模塊對應一臺遠端機。

AXCELL 直放站的管理軟件為RMC，可配置直放站、進行光路補償、監測板件、提示告警等。 近端機的網絡口接入傳輸組干網，通過以太網把各站點與中心網管設備連通。RMC 軟件支持串口、網口SSH 協議(端口22)、網口Telnet協議(端口23)；連通后，RMC 自動識別可用的端口，手動設置即可登錄直放站。 除RMC 軟件，可使用通用的軟件如hyper terminal、Putty 軟件管理直放站。

(二)設備安裝

直放站的遠端機安裝于區間或空曠地帶。 根據區間端機數量，直放站的模式可描述為1 拖2 、1 拖4、1 拖6 等，近端機配置幾個光模塊即對應幾個遠端機。 近端機通過30dBm 的耦合器與基站相聯，取耦合口的射頻信號；近端機與遠端機通過區間的8 芯光纜相聯；遠端機通過二功分器與區間漏纜相聯，輻射場強至區間。 直放站漏纜與相連基站漏纜的末端需增加終端負載，吸收多余的信號，避免同頻干擾。

遠端機的區間位置，由區間長度決定，滿足光纖總傳輸損耗不大于6dBm，正常是上下行區間各一臺遠端機。 1 拖2模式的遠端機位于區間中間點；1 拖4 模式的遠端機位于相鄰兩區間的1/3 處，如A、B、C 站點，B 直放站為1 拖4 模式，B 的遠端機必位以B 為起點的BA 區間和BC 區間的1/3 處。

三、 故障分析

直放站故障為三類：鏈路故障、硬件故障、軟件故障，鏈路故障最多。

(一)鏈路故障

直放站相關的線纜有光纖、電源線、射頻線，其中光纖和電源線故障率高。 光纖故障多為接頭或尾纖損壞；電源線路故障多發生于建設期和運營初期，是施工問題導致的。

1.光纖線路故障

直放站的近端機和遠端機通過8 芯光纜連接，光模塊的光纖接頭是較為特殊的SC/APC，APC：8 度傾斜角接觸面，常用的都是UPC：弧形接觸面。 光路故障主要是線纜破皮或接頭不匹配。

光路外皮破損導致光路的接收功率偏低，當低于-5dBm時，系統會提示告警，確定是光路問題。 光路是通過近端機尾纖-8 芯光纜的ODF-遠端機熔纖盒-遠端機尾纖，分段排查：首先查看近端機尾纖和接頭未發現異常，紅光筆打光測試，也未發現近端機尾纖有漏光現象；接著通過OTDR 儀測試8 芯光纜，未有大的衰減點；最后檢查區間遠端機尾纖，發現尾纖外皮有破損，故尾纖在施工需好防護。

光路配線架的接頭不匹配，會產生告警。 如運營初期，網管提示車輛段近端機合路器、分路器通信中斷告警，查看誤碼率，近端機光模塊誤碼率2.95%，合路器誤碼率為10.05%，分路器誤碼率為10.10%。 測試檢查發現直放站的尾纖接頭是FC/APC，配線架成端的是FC/UPC，兩種接頭不匹配，導致光路的誤碼偏大。 整改重熔ODF 側8 芯光纜由FC/UPC 更換為FC/APC，查看誤碼率發現近端機光模塊誤碼率0.12%，合路器誤碼率為0.00%，分路器誤碼率為0.01%，網管告警消失。

2.電源線路故障

交流屏兩路電源切換后，部分站點直放站對應的交流屏空開(含有漏電保護)會跳斷，直放站的對應本機柜空開(不含漏保)未斷。 比較典型的是化工園站點電源兩路市電切換時，直放站對應的交流屏空開跳斷，導致近端機和區間遠端機斷電。 多次排查測量，發現交流屏接入直放站機柜PDU 的火線和零線的接法與其他站點PDU 的接法相反。

PDU 的火線和零線接反，導致遠端機電源防雷器的火線(L)和零線(N)接反，壓差正常；當兩路市電切換時，零線N的電壓短時間大波動，導致交流屏的漏?？臻_跳斷。 調整PDU 的火線和零線的接線后，市電切換時交流屏空開未跳斷。 為避免擴大故障影響范圍，近端機和遠端機的取電在交流屏側分開。

借鑒此故障，直放站電源線路需關注兩點：第一，直放站既有機房設備近端機也有區間設備遠端機，特別是高架站點，遠端機裸露在室外。 避免區間設備遭雷擊或短路時，影響機房內設備的運行，室內設備和室外設備交流屏側的空開必須分開。 第二，直放站的空開需采用3 聯式空開，不建議用2 聯式的，遠端機電源線本地和機房端都接有防雷器，防雷器有火線、零線、地線，采用3 線電源線。

(二)軟件類故障

軟件類故障比較常見的是無法登錄設備和設置方面的故障。

運營兩年后，多個站點出現RMC 無法登錄站點直放站的故障，區間場強為-70dBm 左右，終端測試通話正常。 斷電重啟近端機或遠端機，故障可恢復，RMC 可登錄。 此類故障多是主控板長時間運行，數據有堵塞現象，為避免此類故障，季度保養時，定期重啟，此后此類故障出現的很少。

設置方面的故障都發現于試運營期，主要是射頻上下行的設置。 第一種是功放未打開，如大廠站的遠端機，調度人員反饋大廠至葛塘區間，司機與行調通話時，司機可聽到行調的語音，行調聽不到司機的聲音。 班組人員測試區間場強，場強大小都在-68dBm 左右，沒有低于-110dBm 區域，區間場強是正常的。 通過RMC 進入遠端機，查看設置，發現遠端機上行功放的設置為“OFF”，常規狀態應是“ON”。 上行功放未打開導致司機的語音未上傳。 更改為“ON”后，雙向測試通話正常。 第二種鏈路增益設置不合理導致鏈路飽和告警，如龍池站下行鏈路飽和度到達預定級別，打開直放站管理，將下行鏈路衰減增大1dBm，故障恢復。 由于區間長短不一，故上下行的增益設置需根據區間有適當調整。

(三)硬件故障

直放站硬件類故障比較常見是光收發模塊、電源模塊及遠端機柜門的告警。

1.光收發模塊故障

光收發模塊故障在近端機和遠端機側都有可能發生，近端機故障處理容易，通過“hard repalce ”這個指令更換即可。遠端機側操作麻煩，如高新開發區遠端機2 告警，遠端機 一般告警—通信出錯(errors in the communication)，RMC 登陸遠端機，發現光纖單元列表里的信息(溫度、接收光功率等)全無；通過RMC 登錄近端機查詢此遠端機的誤碼率達到17.34%。 手持臺終端測試，高新至信息區間2/3 處測試場強在-95db 左右，車載臺通話不理想；OTDR 儀測試光路未發現衰耗大斷點。 故判定遠端機的光收發模塊不正常，夜間請點去區間更換光模塊，開箱拆換光收發模塊，重新設置后告警消失。 遠端機的誤碼率也降低至0.2%，RMC 可以登錄遠端機，光纖列表的信息也正常顯示。

2.遠端機柜門告警

遠端機為區間戶外設備，防水等級為IP66。 若出現柜門告警，需重視，防止戶外雨水和灰塵進入遠端機內部，導致板件損壞。 車站多個站點出現過柜門告警，告警內容為“door is open”，區間查看，多數柜體緊閉并上鎖，外形看無異常。 測試發現兩種可能：一是遠端機柜門確實打開，未完全貼合關好，需重新開關；二是柜門的檢測彈片有松動，這屬于誤告警類，撥動柜門彈片后再關閉柜門，故障消失。

3.電源模塊告警

電源模塊告警比較多的是溫度告警和單個電源不工作。夏季位于室外區間的遠端機電源模塊常有溫度過高的告警提示，正常至夜間會消失。 遠端機工作的環境溫度是-25℃～55℃，設備工作正常，溫度不超過55℃，此告警可以忽略。近端機和遠端機電源模塊為冗余配置，當其中一塊電源有問題時，設備可正常工作，可等運營結束后更換。 隨著運營年限的增加，電源模塊故障越來越多，故在維保時需多申購電源模塊備件。

四、 總結

直放站維保在地鐵運營中是持續性工作，維保人員擁有專業知識基礎和豐富的故障經驗積累，才能掌握直放站運行的特性，及時判斷出故障點及采取相應的措施，并針對相關的特性優化檢修措施，修訂檢修規程。 文章著重梳理直放站施工安裝的注意事項和設備的硬件基礎，并從鏈路、硬件、軟件三個方面介紹現場發生的故障、對應的排查方法和最終的處理措施，供后續維保和故障處理借鑒。