地铁移动通信系统共建设计难点简析

（华信咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

地铁移动通信系统共建设计难点简析

王楚伯，万俊青，刘东升

（华信咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

结合地铁场景的需求特点，论证指出运营商共建移动通信系统的必要性和可行性，并重点就共建设计的2个关键难点问题展开详细分析，最后给出了建议解决方案。

地铁 移动通信 共建

1 引言

2009年国务院批复22个大中城市投资高达8 800余亿元地铁建设规划，随着规划地铁陆续开建和运营，地铁将成为大中城市主力公共交通工具。

地铁主要运行于地下，地面无线电波难以有效穿透覆盖，因此地铁场景需进行专项网络覆盖 建设。由于建设成本高昂、可用空间等资源稀缺及共建共享推进政策要求，新建地铁中普遍采用民用移动通信系统多运营商共建（以下简称地铁共建）方式。下面将就地铁共建方案设计中需关注的关键难点问题进行分析。

2 地铁建筑结构特点

地铁建筑结构包括2个主要部分：列车隧道和候车站厅/站台。列车隧道是长方体形封闭区间，一般长十几公里到几十公里、宽4m左右。候车站厅/站台一般为二/三层结构：候车站厅为购票场所，位于地下一层，与出入口相连，面积较大；候车站台为候车场所，位于地下二层或换乘站的地下三层，站台一般长100m至200m、宽20m左右，两边为列车隧道，空间开阔。

地铁建筑结构如图1所示。

3 地铁移动通信系统共建的必要性和可行性

随着我国移动通信进入4G（LTE）时代，新建地铁提供4G覆盖已成为基本选项。根据工信部频谱和牌照许可，目前运营商所获主要频谱概况如表1所示。

图1 地铁建筑结构示意图

由此可见，各运营商在4 G时代均需满足2G/3G/4G多网络需求、兼容FDD和TDD多制式、提供800MHz—2.6GHz区间多频段覆盖能力[1]。

表1 运营商通信频谱分配概况

由于技术趋同，运营商在地铁场景中覆盖需求也基本一致，运营商共建方案因满足共建网络技术要求投入的成本远小于因共建分摊而节约的成本，且共建大幅减少对地铁公司公共资源占用，可进一步节约网络建设和运营成本。

此外，2014年7月由中国移动、中国联通和中国电信共同出资设立中国铁塔股份有限公司，主营铁塔建设、维护和运营，兼营基站机房、电源、空调配套设施和室内分布系统的建设、维护、运营及基站设备的维护。预期今后运营商地铁共建工作将转交“铁塔公司”统筹推进，以往运营商共建时面临的运营商间沟通低效率、采购建设维护模式不一致、成本分摊协商难等管理难题将得到明显改善，不再成为阻碍运营商共建推进的主要制约因素[2]。因此，地铁移动通信系统共建技术可实现成本有节约、机制能保障，既必要又可行！

4 地铁共建方案设计技术要点

地铁除出入口外，其它区域与室外隔离好，不受外部信号干扰。站厅/站台较空旷，电波传播接近自由空间模式，损耗较小。地铁内人流密集且流动性大，对语音和数据业务都有很大的需求，尤其是上下班高峰期话务量剧增。

相应地，地铁共建设计需关注如下技术要点：

（1）地铁站厅/站台主要采用分布系统建设覆盖方式，以天花板安装全频段吸顶全向天线覆盖为主。方案设计需特别关注站厅出入口与地面大网的协同效应（重点是干扰控制和切换设置）、地铁站台与经停列车之间的切换关系等。

（2）地铁列车沿狭长隧道行驶时车体对于信号阻挡严重，通常采用支持多频段的泄漏电缆覆盖方案，保障隧道内场强分布均匀，并需重点考虑隧道内切换带设置。

（3）地铁共建控制系统间干扰为设计重点和难点。地铁（尤其是隧道内）安装空间有限，一般通过定制POI（Point Of Interface，多系统合路平台）、隧道内泄漏电缆收/发分缆、选用符合特定隔离度和互调指标要求的高品质无源器件等方式控制干扰[3]。

（4）地铁作为骨干公共交通工具，投入运营后无法预留足够时间用于民用通信系统网络建设和改造，运营期只有深夜短时间可用于设备检修维护。故要求地铁通信系统共建设计满足建设实施一步到位，检修维护需求高的设备尽量在站台机房安装，隧道内安装设备需满足快速检修维护要求。

（5）地铁覆盖场景容量需求大，通常选取BBU+ RRU等主设备作为信号源[4]，适当预留扩容需求。

5 地铁共建方案设计难点

地铁共建设计技术要点均可在详细设计中提供较成熟的实施方案，但为保障共建设计方案整体合理有效，还需解决以下2个关键难点：

（1）统筹兼顾运营商需求，合理设定共建目标。

（2）共建设计与地铁总体设计高效衔接，保障实施。

5.1 地铁移动通信系统共建构成

地铁移动通信系统共建由于运营商间制式、频段、覆盖、容量方面存在特定细节差异，需要统筹考虑各运营商需求，求同容异，合理设定整体共建目标。

地铁移动通信系统共建构成如图2所示：

图2 地铁移动通信系统共建构成简图

结合共建构成简图分析如下：

（1）核心网、无线BSC/RNC、网管/监控一般由运营商独立建设，不在地铁内设置，但其接入地铁内的传输线路需共建设计确定路由。

（2）考虑运营商灵活配置容量需求，主设备信源一般由运营商独立建设并配置容量；考虑传输网组网要求，和大网直接相连的传输接入设备一般也由运营商独立配置。但主设备信源、传输接入设备安装位置、供电要求、走线路由等由共建设计确定。

（3）机房/隧道安装位置和空间、天线安装点位、漏缆敷设位置、外配电容量、接地及管孔、桥架、走道等走线路由等需使用地铁方公共配套设施资源的，共建设计中统筹明确需求方案，由地铁方配合提供。

（4）机房/隧道内电源设施、ODF/DDF、走线架、接地系统等配套设施、POI、干线分布系统、站台/站厅分布系统、隧道泄漏电缆系统等是共建的关键部分。共建设计方案应统筹考虑，一步到位进行设计。

共建设计中应着重考虑需运营商共建部分，特别注意共建方案中需与地铁方衔接的内容。

5.2 统筹兼顾运营商需求，合理设定共建目标

设定共建目标的重点是在结合各运营商计划建设的移动通信系统制式、频段、覆盖、质量、容量目标基础上整合优化，合理设定共建目标，以确保共建设计方案兼顾运营商需求，有效指导实施。

根据共建原则，信源独立设置可保障容量目标实现的灵活性，因此共建设计重点关注覆盖和质量目标。

根据设计灵活度要求的差异，共建系统的覆盖和质量目标可粗略划分为地铁出入站口的覆盖和质量目标、地铁内系统的覆盖和质量目标。

地铁出入站口设计需重点关注与地面大网协同覆盖和质量要求。由于各运营商地面网络可优化调整空间大于地铁内通信系统，因此协同覆盖和质量目标实现主要依赖于各运营商通过大网优化调整方式保障，地铁共建方案制定需特别关注不同运营商对于出入站口信号场强、切换设置、频点选择、干扰控制等方面的个性化需求，为运营商建设、维护和优化调整预留合理的灵活调整空间。

对于地铁内系统，由于建设完成后优化调整实施难度大，宜按一步到位的要求，详细设定不同区域（尤其是地铁内站台/站厅、隧道等关键区域）的覆盖频段、制式、LTE单/双流要求、边缘场强、切换设置、干扰控制等关键目标和设计原则，以保障后续设计方案实施的有效性。

另外，由于地铁站台/站厅为人群活动频繁的区域，分布系统天线口输出功率应符合国家标准“环境电磁波卫生标准”一级安全区的要求[5]。考虑电磁辐射要求，并适当预留载波扩容空间，站台/站厅室内天线入口设计总功率上限宜不高于15dBm。在满足辐射限制的前提下，运营商各频段、不同制式系统的天线出口功率取值应考虑制式、频段、传播损耗、馈线损耗差异对覆盖范围的影响，合理设定天线入口设计功率，保障不同系统覆盖范围基本一致，以确保共建系统整体覆盖效果。

5.3 共建设计与地铁总体设计高效衔接，保障实施

由于地铁工程的特殊性，地铁移动通信系统共建实施运行必须确保地铁运行安全，因此共建设计需根据地铁总体设计方案优化，以确保节约成本、有效实施。

为保障与地铁总体设计和实施高效衔接，在地铁民用移动通信系统共建设计方案初步完成后，应重点关注与地铁建筑专业、管线综合专业、限界专业等众多地铁基础设施专业的初步设计方案衔接。移动通信系统共建设计应根据对地铁基础设施专业方案衔接要求合理优化，及时提交对建筑专业、管线综合专业、限界专业等资源预留和配合需求（简称“提资”），以确保地铁各公共基础设施专业施工图设计阶段能充分考虑移动通信系统共建实施要求。

由于地铁建筑结构、限界、管线等专业设计、建设刚性约束较大，施工图设计确定后变更的成本大、难度高，因此“提资”的合理性、完备性、准确性要求非常高，是移动通信系统共建设计应特别关注的环节。

共建设计“提资”环节需重点关注与以下专业间衔接内容：

（1）向建筑专业提资

通信机房面积要求：建议不小于60m2，资源紧张的情况下不宜小于55m2，以保障共建设备安装、扩容和维护要求。

隧道区的中板开孔和设备区、公共区等墙体开孔要求：中板、墙体开孔主要是为了给通信机房电力电缆、光缆引出提供路由通道，开孔位置、数量、孔径应符合共建实施要求。

走廊过道的镀锌钢管的敷设路由：在设备区的走廊过道使用镀锌钢管连通时，管径需符合共建实施要求。

（2）向限界专业提资

限界是保障地铁安全运行、限制车辆断面尺寸、限制沿线设备安装尺寸、确定建筑结构有效尺寸的图形，其中设备限界是用于限制安装设备不得侵入的控制线。

共建设计需向限界专业提供隧道区间设备的安装位置、需安装设备区范围、托臂高度等，应确保相应设备安装和维护符合地铁限界要求，不得影响地铁运行安全。

（3）向管线综合专业提资

共建设计向管线综合专业的提资重点是明确地面线路的光缆引入和GPS馈线由出入口经公共区至通信机房所需路由。由于地铁建设实施中常有部分出入口不能在地铁运营前全部完工的情况，提资时应要求每个出入口均预留通信电缆井，均有桥架连通至通信机房，以预留设计调整灵活度，避免因选定出入口进度延迟而影响共建实施进度。共建设计提资宜考虑光缆和GPS馈线布放尽量共用通号专业桥架，以有效节约成本。

（4）向电源专业提资

地铁机房施工时通常会统一铺设电力电缆到通信机房，并就近安装地铁交流配电箱。设计提资时应对进线电缆的载流量、设备需求功耗、配电分路等提出相应的需求，避免出现交流配电箱引入总量不够、分路过小而导致无法支撑共建设备安装和扩容需求。

5.4 地铁移动通信系统共建设计实施建议

地铁共建设计需要在确保地铁运行安全的前提下充分利用地铁公共设施，并结合地铁特殊覆盖场景统筹实现各运营商高质量、低成本的个性化建设目标，保障实施一步到位。设计方案制定的复杂度和难度远高于常规移动通信网络设计要求。

为保障共建设计低成本、高效率指导实施，建议由参建运营商（或承建地铁共建实施的铁塔公司）共同选定经验丰富、综合能力和专业技术能力符合要求的独立第三方通信设计单位承接地铁移动通信系统共建设计。由通信专业设计单位在地铁总体设计约束条件下开展移动通信系统共建专业设计工作，以确保设计方案符合各运营商对地铁内系统覆盖、容量、质量需求及其与地面网络间的协同要求，并尽可能地共用地铁公共设施、共建通信基础设施、设备和布线系统，以充分节约总体网络建设和维护成本。

6 结束语

国内大中城市地铁陆续建成并投入运营，成本因素和政策要求使得地铁移动通信系统共建成为优选方案。随着4G时代技术发展和“铁塔公司”预期承接，地铁移动通信系统共建的技术难题和协调困局必将得到有效改善，共建有望更好推进实施。

地铁移动通信系统共建设计的关键难点在于整合优化设定多运营商共建目标并低成本实现，共建设计与地铁总体设计有机结合，高效衔接实现共赢。根据目前国内地铁建设实施的实际情况，选择专业第三方通信设计单位，在地铁总体设计实施约束条件下有效开展移动通信系统共建专业设计工作是值得推荐的解决方式。

[1] 万俊青,刘昕,李虓江. 700MHz LTE网络部署探讨[J]. 移动通信, 2014,38(16): 39-40.

[2] 万俊青. LTE网络室内分布系统共建共享探讨[J]. 移动通信, 2013,37(6): 19-20.

[3] 王旭. 地铁民用通信覆盖方案研究[J]. 移动通信, 2013,37(8): 9-13.

[4] 许鸿锦,潘晓晨. 杭州地铁多网融合无线方案探讨[J]. 移动通信, 2013,37(6): 36-40.

[5] 中华人民共和国卫生部. GB 9175-1988环境电磁波卫生标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 1989.★

王楚伯：现任华信咨询设计研究院有限公司副总经理，长期从事移动通信网络规划、咨询设计、项目管理及市场经营管理工作。

万俊青：高级工程师，硕士，现任华信咨询设计研究院有限公司无线设计院院长，主要从事移动通信网络规划、设计和咨询工作。

刘东升：高级工程师，现任华信咨询设计研究院有限公司无线设计院副总工程师，主要从事移动通信网络规划和设计工作。

Brief Analysis on Diffi culties of Co-Construction Design for Subway Mobile Communication System

WANG Chu-bo, WAN Jun-qing, LIU Dong-sheng

(Huaxin Consulting and Designing Institute Co., Ltd., Hangzhou 310014, China)

Considering the characteristics of subway, the necessity and feasibility to co-construct mobile communication system for operators were demonstrated and pointed out. Two key challenges in co-construction design were analyzed in depth. Finally, the recommended solution was presented.

subway mobile communication co-construction

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.08.007

TN929.5

A

1006-1010(2015)08-0032-05

王楚伯,万俊青,刘东升. 地铁移动通信系统共建设计难点简析[J]. 移动通信, 2015,39(8): 32-36.

2014-11-24

责任编辑：袁婷 yuanting@mbcom.cn