城市轨道交通中移动网络的切换

2012-03-06江苏邮电设计院陈庆浩

通信世界 2012年26期

江苏邮电设计院 | 陈庆浩

根据地铁隧道洞口的位置结构及其周边电磁环境的特点，有多种方案来解决隧道洞口信号突然消失的问题。

城市轨道交通多为封闭式环境，站台、站厅、区间隧道内各种无线信号几乎均为盲区；无线信号在隧道场景中传播容易产生快衰落。站厅多采用分布式天线覆盖，站台采用分布式天线和泄露电缆覆盖，区间隧道采用泄露电缆覆盖。产生切换的场景分为车站出入口切换、区间隧道切换、隧道口切换。业务信道切换分为硬切换、软切换、更软切换、接力切换。

在三种切换场景中，地铁隧道洞口狭长封闭的特殊结构，室外信号本身很难延伸到隧道内，由于隧道洞口一般位于两个地铁站点中段，为列车高速行驶区段，当列车高速驶入隧道洞口时，在极短的时间内室外服务小区的信号电平急剧下降，使得移动台没有足够的时间完成整个切换过程，导致掉话。

根据地铁隧道洞口的位置结构及其周边电磁环境的特点，有多种方案来解决隧道洞口信号突然消失的问题。本文分别对各种方案进行具体分析和比较。

方案A：泄漏同轴电缆末端加定向天线

为保证系统的成功切换时间，在各个隧道与地面交汇处可利用室外定向天线将隧道内信号沿隧道方向，向室外辐射，使地下隧道延伸至地面时，室内信号场强与室外信号场强保持平稳过渡状态，当列车驶出地面时，室内信号逐渐减弱，室外的信号逐渐增强，没有信号突然消失的情况，避免了移动台因为切换时间不足造成掉话。

确保切换区长度超过266米可保证信号的平滑切换。只要漏缆末端场强足够，加上定向天线10dBi的增益，可使266米外列车车厢内接收信号强度满足边缘场强覆盖要求，则根据切换容限，同时室外的信号强度满足覆盖要求的情况下，就可以保证通过场强比较的方式进行切换。

同理可分析列车经隧道洞口进入地铁隧道的切换情况，通过在网络中设置相应参数和调整隧道的覆盖场强到合适的水平，可以使切换更加平滑。

该方案特点：实现简单，投资小，但对隧道洞口的室外信号要求高，定向天线的安装位置受隧道洞口的结构限制，如控制不当易对大网造成信号干扰。该方案适用于隧道区间较短，隧道洞口室外信号质量较好且周边基站密集程度较低的情况。

方案B：将室外信号引入隧道内

当室外信号环境比较好的时候，可以利用射频直放站将室外的信号放大后引入隧道内，使地下隧道近洞口区域室内信号场强与室外信号场强保持平稳过渡状态，当列车驶近隧道洞口时，室内信号逐渐减弱，室外的信号逐渐增强，没有信号突然消失的情况，避免了移动台因切换时间不足造成掉话。

具体实现方式如图1所示。

图1 将室外信号引入隧道内覆盖

以GSM900MHz信号为例，为满足覆盖要求，我们选用0.5W的射频直放站将室外信号放大后引入隧道内。

在2 6 6米的1-5/8”泄漏同轴电缆中，GSM900MHz信号共衰减6dB，接头、馈线的损耗约为3dB，合路器插损5dB，距1-5/8”泄漏同轴电缆4米处的耦合损耗为75dB，系统余量约为15dB。在直放站满功率输出的情况下，距离隧道洞口300米处列车车厢内的信号强度约为：

27-6 -3-5-75-15= -77dBm （满足边缘场强覆盖要求）

在满足系统指标的情况下，可确保隧道内最差情况下的覆盖信号边缘场强大于-85dBm，因此可保证266米的有效切换区间，使移动台得以平稳顺畅的进行小区切换。

方案特点：该方案投资相对较小，把切换区间控制在相对封闭的隧道内，不易干扰大网信号，可保证切换成功率。该方案适用于隧道洞口附近网络信号质量较差或周边基站较密集的情况，但该方案的实施需考虑到隧道洞口的安装位置和电源等条件的限制。

表各种切换方案对比

方案C：泄漏同轴电缆延伸出隧道洞口

在系统方案设计中，地下隧道是依靠泄漏同轴电缆馈送的射频信号进行覆盖，因此，可以利用泄漏同轴电缆馈送射频信号的特性，将漏缆延伸出隧道洞口沿地面轨道继续铺设一定的距离，使地下隧道延伸至地面时室内信号场强与室外信号场强保持平稳过渡状态，当列车驶出地面时，室内信号逐渐减弱，室外的信号逐渐增强，没有信号突然消失的情况，避免了移动台因为切换时间不足造成掉话。

具体实现方式如图2所示。