Ｔ Ｌ ｋ ｈ ｄ ａ ，～ Ⅲ ｍ ｎ ｆ： ¨ ，ｌ（ 城市轨道交通公用通信网络覆盖解决方案 ｇ ｝（ ｐ ｈ 叭 ¨ ｍ Ｍ ｈ ｒ 一彭雄根，李新，贝斐峰（江苏省邮电规划设计院有限责任公司南京２１０００６） ｍ Ｓ Ｈ至 摘要：本文针对其无线覆盖中的关键问题进行具体分析，阐述了上／下行信号分离的ＰＯＩ方案，并提出了网络部署的建议。 ｏ ｒ Ｃ 关键词： 城市轨道交通；多系统合路平台；泄露电缆；系统间干扰 Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－５１３７．２０１０．０６．００４ ｍ ０ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐｕｂｌｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｖｅｒａｇｅ ｆｏｒ Ｍｉｎｉｃｉｐａｌ Ｒａｉｌ Ｔｒａｎｓｉｔ ｇ Ｐｅｎｇ Ｘｉｏｎｇｇｅｎ，Ｌｉ Ｘｉｎ，Ｂｅｉ Ｆｅｉｆｅｎｇ Ｉｉａｌ｜ｇｓｕ Ｐｏｓｔｓ＆Ｔｅｋｃｔ）ｍＩＩｌｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｌｔｄ Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ＣＯ，ＬＴＤ，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１０００６） Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ 城市轨道交通包括地铁、轻轨、磁悬浮等运输方式， 设置的，是公共通信网在轨道交通内的延伸，它一般包含 是城市公共交通模式的一种，具有快速、便捷、舒适、环 保等特点。随着城市轨道交通的快速发展，有效地解决城 市轨道交通公用通信系统的网络覆盖问题，将有助于提升 运营商的品牌形象和提高运营商的竞争力。有鉴于此，本 文将探讨覆盖的具体方案。 移动通信引入系统、传输系统和电源系统，为乘客提供可 靠的通信服务，保证乘客在乘坐城市轨道交通情况下，可 以使用公用移动通信业务。 （２）重要性等级高 城市轨道交通通信系统所包含的专用通信系统、 通信系统以及公用通信系统等的部署都事关公共安全。非 １、问题的提出：城市轨道交通覆盖的迫切性 １．１城市轨道交通通信具有的特点 （１】公务和公众通信并存 常重要。 （３）多种制式并存 公用通信系统在规划设计时，需考虑多多制式并存 的问题。这些制式主要包括国内三大运营商的ＧＳＭ、 ＣＤＭＡ、ＷＣＤＭＡ、ＴＤ—ＳＣＤＭＡ及ＷＬＡＮ系统等。 城市轨道交通通信系统一般由专用通信系统、通 信系统以及公用通信系统组成。其中专用通信系统是为轨 道交通行车指挥及运营管理服务的；通信系统是根据 及消防部门要求设置的，是通信网在轨道交通内 的延伸；公用通信系统是轨道交通部门和电信运营商合作 （４）系统组成完整，设计技术面广 由图１可以看出该系统涉及了技术的方方面面，需要认 真对待。 Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｎｅｔｗｏｒｋ 二 疆 疆 城市轨道交通通信系统 图１城市轨道交通通信系统 １．２城市轨道交通通信的覆盖需求 本文所述覆盖的含义是指在指定的范围内保证用户能 够得到具有符合标准要求的质量指标的通信服务。 由于上述的特点，从保证社会安全和个人用户的通信 权益出发，都迫切需要在城市轨道交通建立具有服务质量 保证的无线覆盖。 ２、轨道交通公用通信系统无线覆盖 城市轨道交通公用通信系统的覆盖主要采用无线覆盖 方式。如何建立具有服务质量保证的无线覆盖是本文研究 的重点。 ２．１无线覆盖环境的盲区和重叠覆盖 城市城市轨道交通一般分为地上部分和地下部分，地 上部分一般称为轻轨，地下部分一般称为地铁。问题的焦 点在于： ——地下车站及区间隧道因建筑结构特点对室外大网 信号完全屏蔽，属于信号盲区； ——地面及高架车站因半敞开结构，往往面临信号弱 覆盖或多个小区重叠覆盖等问题； ——中心区域的轨道交通车站人流密集，突发高话务 量频繁。 ２．２无线覆盖场景及解决方案 城市轨道交通无线覆盖主要有地上站台及轨道沿线覆 盖、地下站厅／站台覆盖和隧道覆盖几种场景。 （１】地上站台及轨道沿线覆盖 因地面及高架车站采用的是半敞开结构，部分车站往 往会遇到信号弱覆盖或多个小区重叠覆盖等问题。因此， 对存在以上问题的车站，建议通过网络优化调整附近宏站 的参数并将附近最佳宏站信号光纤拉远至站内ＲＲＵ进行覆 盖，也可以通过安装直放站对附近宏站信号进行放大，以 加强站内覆盖；对不存在上述问题的车站以及地上轨道沿 线区域，可以直接利用附近宏站信号进行大网覆盖。 （２）地下站厅／站台覆盖和隧道覆盖 在城市轨道交通公用通信系统建设过程中，为了响应 国家共建共享。避免各运营商建设各自覆盖系统 带来重复建设等问题，地下部分的公用通信系统可以采用 多系统合路平台（ＰＯＩ）方案进行建设，如图１所示。ＰＯＩ 主要作用在于对ＧＳＭ、ＣＤＭＡ、ＤＣＳ、ＷＬＡＮ、３Ｇ等系 统的下行信号进行合路，同时对各系统的上行信号进行分 路，并尽可能抑制各频带问的干扰成分。 城市轨道交通地下的信源通常采用ＢＢＵ＋ＲＲＵ方式， 但由于地下站厅／站台和隧道无线环境的不同，需要采用不 同的方式分别进行覆盖。对站厅／站台的覆盖，可以通过安 装吸顶天线建设室分系统进行覆盖；对隧道的覆盖，由于 具有强屏蔽性和填充效应，可以采用泄露电缆方式进行行 覆盖。 在对站厅／站台和隧道覆盖的小区设置上，建议使用同 －ｓＪ＼区覆盖，对人流量大的地铁站，也可以对站厅／立占台与 隧道用不同的小区覆盖，以增加系统容量。 ３、多系统合路平台（ＰＯＩ） ３．１引入ＰＯＩ以保证覆盖通信的质量 ＰＯＩ方案主要应用在需要多网络系统接入的大型建筑、 市政设施内，如大型展馆、地铁、火车站、机场、办 公机关等场所。为保证城市轨道交通的无线覆盖，亦可词 语此技术。 实施该方案可以实现多频段、多信号合路功能，避免 室内分布系统建设的重复投资，有效实现多网络信号兼容 覆盖。 ３．２ ＰＯＩ的实施 根据系统隔离度要求不同，通常ＰＯＩ可以有两种设计方 案：系统信号分离方案和上／下行信号分离方案。 电 信 网 络 Ｆ行 Ｆ醚ＬＣＸ ＰＯｌ 图２ ＰＯＩ的两种设计方案 系统信号分离方案：从不同系统出来的下行信号各自 通过一个端口接人ＰＯＩ，实现多路合一；上行信号通过原通 道反向传输，将一路信号分为多路信号分别连接至相应系 统，完成各自系统的上下行通信。 上／下行信号分离方案：从不同系统出来的下行信号各 自通过一个端１：３接入下行ＰＯＩ系统，实现下行信号多路合 一；上行信号接入上行ＰＯＩ系统，将一路信号分为多路信 号，并通过各自端口连接至相应系统，完成各自系统的上 下行通信。 为了保证覆盖效果，城市轨道交通公用通信系统建议 采用上／下行信号分离的设计方案，如下图所示。 丫 ＾隧 ｝、 Ｌ（Ｘ 一——一ｎ ＥⅡ ：Ｌ一 — 隧ｊ 渊缆衢盖 移动３Ｇ一 ８ ２（ｉ ｆｉｔ￣３（ｉ・．． Ｉ 倍２Ｇ ４１１ 隧道潲滥箍 醍进３０．‘ 静砖嚣 奇路嚣 广 联埔２Ｇ 站＿＿垃站台讣舢采缝 ● 图３城市轨道交通公用通信系统ＰＯＩ解决方案 ４、关键问题分析 采用以上技术，城市轨道交通公用通信系统覆盖在设 计时需要考虑的关键技术问题有： （１）站厅 占台和隧道内不同小区间的切换问题； （２）系统问干扰问题 栅她主Ｇ移穆电电峨眭 Ｇ ０ Ｇ量 Ｇ帆蛳蝴 ０ （３）泄露电缆规划设 ４．１切换问题 往往有可能站厅／站台和隧道的不同段落属于不同的 小区，这样列车在进出隧道时会发生切换。具体分为硬切 换、软切换和虚拟软切换。当移动速度足够快以至于穿过 切换区的时间小于系统处理切换的最小时延，就会导致掉 话的产生。 如果站台与隧道覆盖不是同一个小区时，需要在隧道 口架设天线，将隧道内信号引到站台上，避免在隧道内发 生切换，并且在工程上必须要根据列车的时速设置不同小 区之间的重叠覆盖距离，考虑到小区间的双向切换，重叠 覆盖距离应是切换距离的２倍以上。 硬切换、软切换和虚拟软切换的时延经验值一般分 别取值为３００ｍｓ、１ ｓ和５ｓ，切换距离的长度可由公式ｄ＝ ２Ｘ ＶＸ△ｔ计算出来。 ４．２系统间干扰 系统间干扰主要有杂散干扰、互调干扰和阻塞干扰， 其中主要表现为阻塞干扰。目前在城市轨道交通隧道覆盖 中，运营商多采用ＰＯＩ方案共建共享的方式来部署，必须综 合考虑合路后的信源功率衰减和系统间的隔离度要求。在 多系统合路的情况下，系统间隔离度要求主要看实际使用 的ＰＯＩ合路器的隔离度指标。在进行具体设计时，要根据合 路器、ＰＯＩ等设备的同频带系统间隔离度参数以及不同频带 间的隔离度参数，并在必要的时候可以在射频信号输入端 接合适的滤波器，使各个系统问的干扰满足下表中的隔离 度要求。 表１系统问干扰隔离度要求 干托毫境 艘 抗系 ｔ 系 （ＤＭＡ８ｇ０ （ｊＳＭ９００ Ｉ）（’ Ｉ ８００ （ＤＭＡ２０００ ＷＣＤＭＡ Ｉ Ｉ）一ＳＣＤＭＡ ＣＩ）ＭＡ８００ ７９ ９０ ｝ ９０ ８３ ＵＳＭ９００ ８２ １８ ４ ４ ３４ ＤＣＳｌ８０（】 ８ ２８ ３４ ３４ ３４ ＣＤＭＡ２（）００ ９４ ２８ ２８ ３０ Ｗ（Ｉ）ＭＡ ９４ ：８ ２８ ４ ３４ １．Ｄ—ＳｆＤＭＡ ９４ ８ １８ ｊ４ ３４ ４．３泄露电缆规划与设计 对于泄露电缆的规划与设计，隧道内应采用低耦合损 Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｎｅｔｗｏｒｋ 耗、低衰减的泄漏电缆，单条泄露电缆覆盖的长度需满足 所有制式系统的覆盖要求满足如下要求： Ｐｉｎ一（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）：Ｐ≥一９０ｄＢｍ 其中： Ｐｉｎ：泄露电缆输入端注入功率 Ｐ：要求覆盖边缘场强（≥一９０ｄＢｍ） Ｌ１：泄露电缆耦合损耗： Ｌ２：人体衰落：（５ｄＢ Ｊ Ｌ３：宽度因子：Ｌ３＝２０ｌｏｇ（（ｄ一２．１）／２），ｄ为隧 道的宽度 Ｌ４：衰落余量：｛７ｄＢ） Ｌ５：车体损耗：（与车体有关） Ｓ：每米馈线损耗：（漏缆指标） 泄露电缆覆盖距离（ｍ）＝（Ｐｉｎ一（Ｐ＋Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋ Ｌ４＋Ｌ５））／Ｓ 表２某厂家的１３／８泄露电缆技术指标 艚毒 茬减 ２１＂０处５０％ ２ｍ处９５％ （ｄＲ／ｌ００ｍ） 耦合损耗 祸台损耗 ８００Ｍ ２ ６８ ７０ ９０（ＪＭ ２ ２ － ６２ ６４ ｌ ８００Ｍ ５ ５ ５７ ６０ １９００Ｍ ’ ５ ２ ５８ ６０ ２２００Ｍ ５ ６２ ６８ ２４（｝（ＪＭ ５ ２ ｆ ６５ ７３ 以城市轨道交通列车损耗经验值（１ ２ｄＢ）和某知名厂 家的１３／８泄露电缆技术指标为例来进行链路预算：ＣＤＭＡ ８００Ｍ频段的泄露电缆的覆盖距离约为１ ５ｋｍ。ＴＤ—ＳＣＤＭＡ 的泄漏电缆的覆盖距离约为７００ｍ。 城市轨道交通隧道内泄露电缆的使用需要注意以下几 点： （１】为了保证覆盖效果，泄露电缆宜采用上／下行分离 双条敷设的设计方案。 （２）泄漏电缆建议安装在隧道侧壁，敷设高度应在 ２ ０～３．０米，一般建议与地铁列车窗口中部齐高。如果轨道 交通部门已经在隧道一侧壁安装了专用的泄露电缆，那通 信运营商电缆宜安装在隧道另一侧壁。 （３）目前泄漏电缆主要有７／８￣ｎ１３／８英寸的馈线，为了 能够更好的覆盖隧道等区域，一般都使用衰耗更小的１ ３／８英 寸的馈线。 （４）泄漏电缆有几项关键性的指标，其中有耦合损耗 （５０％／９５％）、每百米馈线衰耗和信号稳定性等，不同 厂家的泄漏电缆，其性能指标都不一样，直接影响到使用 的有源设备数量，要根据具体要求进行选择。 ５、部署建议 （１）城市轨道交通通信系统中的专用通信系统、 通信系统以及公用通信系统虽然是相互的，但在地下 有限的空间内是有一定联系的，因此建议以上三个系统同 时设计、同步建设、同期开通。 （２）在城市轨道交通公用通信系统信号源的选择上， 现网中各运营商根据现场安装条件、传输情况、现有网络 设备、覆盖要求及容量要求一般采用直放站、微蜂窝、 ＢＢＵ＋ＲＲＵ等，但考虑到机房空间的。在设备支持的 情况下，建议采用ＢＢＵ＋ＲＲＵ方式进行网络建设，这种方 式可以节约机房空间，降低施工难度，有利于快速部署组 网。圈 ［１］３Ｇ网络在城市轨道交通中的信号覆盖，杜斌，《地下工程与隧道》２００９２５ 第３期。 ［２］上海市城市交通管理局，城市轨道交通无线通信系统技术规范，２００４：￣４ 月。 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