地铁中无线信号覆盖优化方案探讨

潘成灿



地铁中无线信号覆盖优化方案探讨

潘成灿

广州地铁集团有限公司运营事业总部，广东 广州 510500

在信息化时代，人们对于无线通讯信号的需求是无所不在的。地铁隧道属于狭长型的场景，宏站覆盖方式和分布系统都难以实现无线通讯信号的有效覆盖。加之运营商的恶性竞争，地铁无线信号覆盖水平普遍偏低。共建共享行业办法的出现为地铁无线信号覆盖的优化提供了契机。因此，基于共建共享的地铁无线信号覆盖优化方案进行了探究。

地铁；无线信号；覆盖；优化方案

引言

近年来，移动通讯网络的快速发展极大的改变了人们的生产生活方式，为人们的信息获取和通讯提供了许多便利。移动通信用户的注册数量逐年上升，通信市场逐渐走入规范化运营。以移动、电信、联通为代表的移动通信运营商在市场上形成相互竞争的局面，共同促进通讯行业的更好发展。但随着市场竞争的日益激烈，各大运营商之间的竞争逐渐演变成一种“竞价求进场”的扭曲行为，对移动通讯营销和网络建设都产生不利影响。尤其是在地铁移动网络建设方面，多家运营商的多套无线信号覆盖设备同时进场，将占用较大空间，既不经济，也不现实。为保证地铁移动网络建设的良好发展，必须促进网络协调发展，实现共建共享，并以此为基础，对地铁无线信号覆盖进行优化设计。

1 地铁隧道信号覆盖需求

地铁已逐渐成为人们重要的出行交通方式，尤其是在北京、上海等一线城市，乘坐地铁的乘客数量已经成为所有交通出行方式中最多的一种。因此，地铁无线信号覆盖尤为重要，不仅是人们日常出行的需求，也是移动网络运营商的发展需要。地铁场所的无线信号覆盖于其他场所不同，在技术上有较高难度。地铁场景主要包括站台、车厢、隧道灯，不同场景的信号覆盖需求也有所不同，无线参数配置应体现出相应的侧重点。而且地铁属于人群密集区，尤其是在早晚高峰期间，人流量大，用户的通信服务需求集中，因此对系统容量配置要求也相对较高。人们的通讯需求主要集中在站台通信需求和车厢内的通讯需求两方面，其中，由于地铁车厢是一个密闭空间，车体会对信号产生一定干扰，加大信号衰耗，因此在信号功率配置上应该做出提前预留。此外，由于地铁在运行期间处于快速移动状态，无线信号覆盖还要对多普勒频移进行预加重。无线信号衰耗原理如图1所示[1]。

2 地铁通信系统的优化方案

2.1 共建共享的解决方案

针对于各大移动通讯运营商的竞争为题，地铁无线信号覆盖建设必须实现共建共享。基站建设工作应在通信管理局的协调下进行，对于能共建的部分必须共建，能共享的部分可以申请共享。由通信管理局牵头，负责地铁移动网络建设的协调管理工作，禁止运营商和地铁管理方面签订私下协议，尤其禁止签署排他协议。由通信管理局出面，组织各大运营商进行统一谈判，实行三家轮流牵头承建，其他两家跟进建设的方式，共同完成地铁无线通讯网络的建设工作。在费用承担方面，共建项目的建设费用由承建方承担，其他两家运营商在项目建成后，以租金结算的方式进行付费结算[2]。

图1 无线信号衰耗原理图

2.2 地铁场景覆盖方案

地铁场景覆盖方案设计是一项较为复杂的工作，因为地铁无线网络信号覆盖设计到多个场景，而且每个场景的覆盖需求和特点差异较大，所以与其他场景的无线网络建设有较大区别。其中隧道信号覆盖是地铁信号覆盖的设计难点，为了区分隧道走向，取一个方向为上行区，则另一个方向是下行区。由于地铁隧道土建施工的技术要求高，运营商的承建单位不具有在地铁隧道内进行施工的技术能力，因此无法采用传输走线与天线的布置方式，一般采用泄露电缆铺设，利用电缆表面的电磁波磁场进行泄露覆盖[3]。

2.3 关键设备分析

地铁无线通讯信号覆盖系统建设需要的关键设备主要包括泄露型同轴电缆、干线放大器、耦合器和功分器等无源器件、以及合路器和分路器。泄漏电缆是射频信号的传输信道，相当于射频信号的发送接收天线单元。通过电缆开槽建立信号的泄露电磁场，不同的开槽形状可以实现信号的全面覆盖。在地铁隧道分布系统施工中，应采用直径较粗的泄露电缆，使电场强度更加均匀。干线放大器是用于弥补信源的电磁衰耗，在两站距离较长的隧道中需要架设干线放大器。系统使用的无源器件包括耦合器、功分器和无源天线等，其主要功能是对无线信号的重新分配，使其变换为适合传输线传导的电流信号。在需要架设干线放大器的系统还需要使用合路器与分路器，在进行放大前将不同频道的信号进行分离，分别通过对应的放大器放大后在通过合路器合并，继续进行传输[4]。

3 POI系统

POI即多系统合路平台，是地铁无线信号覆盖系统的关键部分。通过POI将信源与分布系统进行连接，起到桥梁和纽带的作用。在POI中，上、下行信号分开传输，用RXPOI和TXPOI分别进行表示。其主要功能是对不同运营商的上、下行链路信号进行合路与分录处理，并过滤频带间的互相干扰。上行POI负责对不同制式移动终端发送到上行POI的无线信号进行检测，并将信号分离后传送到对应运营商的基站。下行POI负责对来自不同基站、不同频带的信号合成，使其在同一个天馈系统下传播。POI设备组网结构如图2所示[5]。

图2 POI设备组网结构图

4 结束语

总而言之，地铁移动信号覆盖建设是一项重要工作，关系到广大地铁乘客对移动信号使用的需求，也对移动通讯运营商的发展有重要影响。地铁无线信号覆盖建设具有较高的技术难度和复杂性，应在共建共享的基础上，采用先进的技术设备，提高信号覆盖范围和信号强度，尽可能的满足用户的用网需求。

[1]罗成刚, 梁迪. 地铁专用无线通信网络覆盖及场强计算[J]. 信息通信, 2015(1):166-168.

[2]陈斌.西安地铁二号线无线信号覆盖方案[J].中国新通信, 2013(5):72-73.

[3]马力,孟金成.不同长度地铁隧道无线信号覆盖解决方案的对比分析[J].科技视界,2012(31):210-210.

[4]郭峰.基于共建共享规范的地铁型公共场所无线信号覆盖及优化研究[D]. 天津大学, 2012.

Discussion on Optimization Scheme of Wireless Signal Coverage in Subway

Pan Chengcan

Head Office of Guangzhou Metro Group Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510500

In the information age, people demand for wireless communication signal is omnipresent, the subway tunnel is a narrow type of scene, macro station coverage and distribution system are difficult to achieve the effective coverage of wireless communication signals.Coupled with the vicious competition of operators, subway wireless signal coverage is generally low.The idea of sharing and sharing industry provides an opportunity for the optimization of subway wireless signal coverage.This paper will explore the optimization scheme of subway wireless signal coverage based on co-construction.

subway; wireless signal; coverage; optimization scheme

U231.7；TN929.5

A

1009-6434（2017）04-0006-02