地铁通信中的无线系统和网络优化技术的研究

西安市地下铁道有限责任公司 石 军

引言

近年来，随着城市化及城市轨道交通行业的快速发展，地铁以其舒适、快速、快捷的优点，成为了城市中人们重要交通工具之一。在地铁系统中，每时每刻都有大量的信息需要交流共享，因此地铁系统具有复杂繁忙的无线通信网络，良好的通信网络才能满足乘客更多的需求，给乘客带来更好的乘车体验，同时可以使地铁通信系统良好运转，因此如何对地铁中的无线通信网络进行设计和优化也成为了通信领域一个重要的研究方向[1]。为了更好的设计合理的地铁无线通信网络，要根据地铁不同路段的特殊性进行个性化的定制设计，并选择合理的覆盖方式对地铁系统进行网络铺设，在此基础上还要根据实际网络监测情况对网络进行优化，才能保证无线网络的良好运行。

1.地铁通信中无线系统

根据地铁系统的空间结构特点，通常可以将其划分成站台区域、站厅区域和地下隧道几个部分，根据不同区域的通信特征不同，所需的无线网特征也有所差别。除此之外，在地铁系统中，由于需要对各个运营商的无线网络进行铺设，不可避免的会发生各个通信网络之间的信号干扰，前期成本高并且不利于后期的网络维护工作。因此，在实际系统中，地铁中采用第三方的分布式通信系统进行统一的无线网络设置，在此基础上，各个运营商根据自己的需要在第三方系统中进行租用，以此来保证系统的统一管理[2]。地铁系统中，由于各个通道的位置以及长度等特点不同，在铺设无线网络时网络的覆盖方式也不同。在研究地铁无线网络铺设覆盖时，要充分考虑到地铁系统的结构特点、各个位置的信号强弱以及后期维护情况，这样才能找出合理的网络设计方案[3]。

2.无线系统的覆盖范围

地铁是现代人们城市出行的重要交通工具，为了尽可能的方便人们的生活，必须对地铁系统进行良好的无线网络覆盖，以满足人们出行过程中的通信需求。便捷完善的通信网络一方面可以使乘客在乘坐地铁时仍能进行通信交流以及利用电子设备进行休闲娱乐等，另一方面来讲，由于现在任何设备都依赖信息数据进行操作，只有建立合理铺设无线通信网络才可以维持地铁系统的良好运转。合理铺设无线网络系统首要的要求便是对网络覆盖范围的合理规划。在地铁系统中，应该尽可能的使每一个位置都能被网络覆盖，使处于各个位置的人都能进行正常通信，实现尽可能无死角的网络覆盖。一般来说，无线覆盖范围一般包括地铁站台、地铁站大厅和列车隧道等。由于地铁系统的各个地段地形不尽相同较为复杂，因此在进行不同地段的无线系统覆盖时，要充分考虑地段特征，才可以更大程度的保证效果并降低成本。

3.无线系统覆盖方法

为了充分适应各个位置的网络需求并考虑其特殊性，在不同地段的覆盖方式各具特点，因此在实际地铁网络铺设时，要对不同地段的覆盖方式进行合理的选择。

3.1 站台站厅的覆盖

在站台中，无线网络一般将电缆放置在隧道中，但由于站台所在区域方位较广并且站台位置经常有列车通过，每次车通过会对所处位置的信号产生一定的干扰，导致站台处的网络系统不稳定，为了避免这一问题，通常可以采用设置天馈系统的方式进行网络铺设防止有列车经过时网络质量突然下降，该系统中的信号稳定性以及信号强度均有所提升，提高了站台无线系统的性能。同样考虑信号强度以及稳定性，在地铁的换乘处以及出入口处通常采取吸顶天线和射频电缆来对网络进行覆盖来满足大量的网络需求。

3.2 车辆段的覆盖

由于不同的车辆段的地形差异较大，因此通常需要根据不同地理位置的地形特点来选择无线网络的覆盖方式。当所处位置较为空旷并且房子较为稀疏的位置时，通常会采用室外天线的方式进行网络覆盖，并且在楼顶处进行基站的建设，使车辆段空旷位置周围都能接收到无线信号，满足其通信需求。

3.3 行车段的覆盖

行车段通常包括不同的具体区域，一般可以分为地面区域、高架区域还有隧道区域几种。为了使各个范围尽可能的被覆盖，消除网络的盲区，行车段的无线网络一般会采用漏泄同轴电缆，这种的方式的技术较为成熟，因此应用这种方式进行网络覆盖可以使信号进行更加均匀的分布，并且保证了各个位置的信号强度，同时还能消除助波场的影响，满足各个位置的通信需求。

3.4 控制中心的覆盖

控制中心是地铁系统中十分重要的位置，当其面积相对比较小的时候，通常可以将室内的天线与基站进行结合使用来对无线网络进行覆盖，但当控制中心的面积比较大，并且周围房子较为密集的时候，一般不选择室内天线，而采用在室外设置铁塔，通过铁塔来进行天线的架设，这样可以使较大范围内以及高处的建筑均得到良好的无线覆盖，通过全向天线可使各个位置的信号保证质量的稳定性。

4.地铁通信中的网络优化技术

在地铁无线网络系统中，除了对网络进行合理的铺设外，还需要对网络不断进行优化，国家针对网络优化中的指标也做出了一些相关规定来完善网络优化问题。为了使网络信号保持稳定，通常需要保证实际信号电平和标准电平要求一致，因此要对无线覆盖区域的信号进行不断地监测，并且，在网络测试时要统一应用相关程序来进行信号的测试，发现不合要求的网络或者当所处区域网络发生异常时，要统一汇报并做出及时的检修，并且在对发生故障的网络进行检修之后还要做好检修记录方便之后进行网络的复检。同时在检测正常的网络后也要进行相关记录，方便以后对该网络的复查工作。

通常需要通过在地铁通信中根据不同的信号状况可以应用不同的网络优化算法，其中主要包括三大类：第一类为对基站的信号发射功率进行优化，当检测到当前信号电平发生了大幅度改变的时候，需要对发射功率进行调整，这时通常需要通过网管来实现。第二类为改变基站内耦合器的参数，通常要调整耦合器的耦合方向来进行相应的无线网络信号优化，这类网络优化方法在列车隧道信号较强但相反站厅中信号电平较弱的时候采用。最后一类为对技术参数的优化调整。当地铁站已经被无线网络所覆盖的时候，由于基站的存在会对移动台信号造成影响，为了改变移动台的信号参数则需要进行技术参数的调整。基站对上行信号的电场强度以及下行信号的信号质量进行监测，并根据检测结果与功率预算结果相结合来对移动台进行发射功率的控制。一般来说，上行信号的强度相对较弱，因此应将其设置为MS_TXPW R_MAX_CELL即：最大终端允许的发射功率。出现上行信号和下行信号存在不平衡的问题时，当接收信号的信号角度较低时不能接入系统，此时可以将RXLEV_ACCESS_M IN即最小接入电平设置在-102左右。当对相邻小区进行网络覆盖后，当小区间出现网络缝隙时，可以通过设置SLOW_RESELECT_HYSTERESIS迟滞参数来改善。

在进行地铁无线网络优化时，需要在检测到网络信号过强或者网络信号过弱的地方需要进行优化，可以对网管侧的位置进行调整或者根据实际情况选择优化方式，来保证各处网络的稳定和信号的质量。

5.总结

地铁以其独特的出行方式成为了人们日常生活常用的交通工具之一，而地铁系统中的无线网络系统是地铁车辆正常运转、和人们日常通信需求的重要保证，因此研究地铁中的无线系统和网络优化技术具有重要的意义。在研究地铁中的网络覆盖问题时，要掌握最重要的一点就是根据具体地段的实际情况来进行网络的设计和优化，在地铁车站、地铁站台、站厅以及隧道等地段要根据其不同特点选择不同的网络覆盖方法。在网络优化方面，同样需要考虑不同实际情况来选择不同的优化算法。只有对无线系统进行严格的检测和不断的优化，才能保证地铁系统各个地段的网络信号维持较高的信号质量并保持相对稳定，保证人们乘车时的通信需求。