浅谈地铁专用无线通信网络的优化

2012-07-30关国俊

铁道通信信号 2012年9期

关国俊

关国俊:广州市地下铁道总公司运营事业总部工程师 510380广州

相对于民用无线通信网络，地铁专用无线通信网络的结构较为稳定，一般不存在大规模扩容或减容，已建成的网络也很少搬迁。但是，随着新的地铁线路不断建设，不同线路之间的交叉越来越频繁，地铁专用无线通信网络也在不断地扩张;同时设备的替换升级，不同无线网络相互渗透，本来简单的网络变得越来越复杂。为了保持良好的服务水平，有必要在地铁专用无线通信中开展网络优化工作。

1 场强覆盖

良好的场强覆盖是进行其他优化的前提，场强覆盖优化主要包括连续覆盖和重叠区覆盖二方面。

1．连续覆盖。为了保障区间信号的连贯性，当一个基站的覆盖信号衰减到一定程度时，就需要其他的基站来提供覆盖。在区间长度较长的情况下，一般采用“基站+光纤直放站”的形式提供连续覆盖，避免出现信号盲区。

2．重叠区覆盖。信号重叠区是进行小区重选及切换的区域。由于小区重选及切换需要一定的时间，为了在运动的过程中顺利完成小区重选及切换，就需要对相邻小区的重叠区进行合理的设置，保证小区重选及切换在信号重叠区完成。尤其对于隧道口区域，在进出隧道时，服务小区及邻区的信号强度在短时间内发生较大的变化，容易出现覆盖重叠区过小而导致的切换不及时。为此，可以加装直放站，将室外站的信号进行延伸，引入到隧道内的漏缆覆盖系统，在隧道内形成覆盖重叠区。

2 号码资源

号码资源，用来标识无线网络及用户终端，包括移动国家码 (MCC，Mobile Country Code)、移动网络码 (MNC，Mobile Network Code)、终端身份号 (ISSI，Individual Short Subscriber Identity)、通话组号 (GSSI，Group Short Subscriber Identity)及色码 (CC，Colour Code)等。

2.1 移动国家码 (MCC)

移动国家码 (MCC)，用于区分不同国家的网络。新网络建设中只能使用本国的国家码。

2.2 移动网络码 (MNC)

移动网络码 (MNC)，用于区分同一国家中的不同网络。线路建设中，不同的线路可以使用不同的MNC。随着线网的扩张，网络中MNC会越来越多，给网络管理带来不便;而且随着线网的交叉发展，不同线路的互联互通已经成为一种主要的发展方向，但众多的MNC会给互联互通带来不便。若实现互联互通必须统一网络参数，在建网初期有必要对MNC的设置进行优化，避免给后期的网络维护带来困难。

2.3 终端身份号ISSI及通话组号GSSI

ISSI用于区分网络中不同的用户终端，每个用户终端均有其唯一的ISSI。GSSI用于区分网络中不同的通话组，只有属于同一个通话组的用户终端才能相互通信。由于同一网络中的ISSI及GSSI具有唯一性，在适应互联互通的大网融合背景下，需要对ISSI/GSSI的分配方法进行优化，要做到不同的用户能够分配到不同的号码，并且方便在号码上将不同类型的用户进行区分;还要使号码的分配具有可持续性，在增加线路或增加用户的情况下，同一类的用户在不改变编号原则的情况下还可以分配到号码资源。下面结合具体的编码方案进行说明。

一般ISSI/GSSI的编码格式为Y=ABCDEFG，A至G的取值范围均为0—9。在进行编码的时候，可以单独对每一个字母代表的含义进行定义，如表1所示。

表1 号码资源规划表

线路代码:表1中的A、B用于标识线路号。由于A、B只能取数字值，对于非数字的线路代码，需要另外建立数字与非数字的对应关系，以便使用数字来表示非数字的值。

号码类型:表1中的C用于标识号码类型。由于号码资源分为ISSI及GSSI 2类，在此位上可以分别采用“0”和“1”来区分。对于此位其他取值，可以作为保留号码资源，用于以后的扩展。

终端类型:表1中的D用于标识终端类型。无线终端的类型多样，为了方便管理，可以在此位对所有的终端进行分类，使用不同的值代表不同类别的终端，比如用“0”代表语音车载台、“9”代表调度台。对于此位没有使用到的值，可以作为保留号码资源，用于以后的扩展使用。

终端编号:表1中的E、F、G用于对同一类型的终端进行编号。每个终端类型可以支持1000个终端，编号为000至999。如果实际使用中的终端数量较少，还可以对E进一步的细分定义，用不同的值来代表不同的使用部门，同一部门内的终端编号为00至99。

2.4 色码CC

基站色码 (BCC)用于识别同一个网络中MCCH载频号相同的不同基站，如图1所示，

图1 基站色码的设置

小区2的邻区包含小区1与小区3，当用户从小区2切换到小区1或小区3时，用户依靠目标小区的MCCH载频号及其基站色码来对其进行定位。在这种情况下，如果小区1与小区3均使用了相同的MCCH F1、相同的BCC 1，那么从小区2切换出来的用户就会不能准确定位目标小区，导致切换失败。因此，在进行基站色码分配的时候，需要充分利用既有的色码资源，避免在同一个小区的邻区集里面出现同频同色码的现象。

3 频率优化

3.1 频率分组

频率资源是一种稀缺的资源，在可用频率有限的情况下，既要保障每一个站点的频率分配，又要避免相互之间的干扰，这就需要对频率的使用进行合理的优化。如表2所示，以每个站点配置2个频点为例，先对所有的可用频点进行分组，同一组里面的频率不能相互干扰，相邻频率组之间也应避开相互干扰。

表2 频率分组表

3.2 频率复用

频率复用是提高频率利用率最直接的方法，如表3所示，根据可用频率组的数量，采用不同的复用系数。

1．在只有2组频率的情况下，只能采用二站复用的方式，即每2个车站频率将重复使用一次。

2．当有3组频率时，可以采用三站复用的方式，即每3个车站频率将重复使用一次。由于同一区间的漏缆一般处于贯通状态，即车站1及车站3的信号均可以到达车站2。相对于二站复用方式，三站复用方式可以避免在车站2的信号出现故障时，由于车站1及车站3使用了相同的频率组而在车站2的站台区形成同频干扰。

表3 频率复用表

3．当有多于3组频率时，仍然采用三站复用的方式。多余的频率组可以作为备用频率组，用于解决线路交叉站点处的频率冲突问题。

3.3 全网变频

当线网规模越来越大，交叉站点越来越多的时候，频率的冲突会进一步恶化，从线内的冲突升级为网内的冲突。原有的频率规划不再适应新线建设的需要，有必要对全网的频率资源重新规划，以缓解频率冲突带来的压力。

4 邻区优化

由于单一小区的覆盖范围有限，为了保持通话的连续性，当用户离开当前的覆盖区进入下一个覆盖区时，必须要从当前的服务小区切换到目标小区，以获得无线信道继续通信。

4.1 相邻关系优化

相邻关系是保障切换的前提，只有定义了相邻关系的小区才能正常切换。当用户远离服务小区，靠近目标小区时，如果服务小区与目标小区之间没有相邻关系，那么用户将一直停留在当前的服务小区，直至服务小区信号不能维持正常的通信而导致脱网。

正常情况下，列车在隧道中单向行驶，用户在运动的过程中按先后顺序从一个站切换到下一个站，因此某一个小区的邻区通常就定义为其前方及后方的2个小区，如图2所示，将小区1及小区3定义为小区2的邻区。

图2 邻站之间的邻区关系

除了添加邻站之间的邻区关系外，在条件允许时，还可以添加隔站邻区，进一步完善相邻关系。如图3所示，由于小区1与小区2、小区2与小区3之间均有漏缆连通，如果小区1与小区2、小区2与小区3之间的距离都较短，那么小区1、小区3的信号就可以沿着漏缆覆盖到小区2的覆盖区域。在小区2出现故障的情况下，用户也能从小区1直接切换到小区3，从而避免脱网现象的发生。

图3 隔站之间的邻区关系

4.2 切换及小区重选参数优化

除了通过硬件的调整来控制小区的覆盖范围，优化邻区之间的切换及重选外，还可以通过调整相邻小区之间的相关参数，改变其触发的门限，从而达到优化的效果。如图4所示，正常情况下的触发位置位于2处，根据实际使用需求，通过调整相关的门限值及迟滞值，可以在不改变硬件配置的情况下，将触发位置提前到1处或推迟到3处，从而达到灵活优化邻区间的切换及重选的目的。