刍议地铁通信的无线系统覆盖和网络优化

李 渊，王 丹

（1.石家庄市轨道交通有限责任公司，石家庄 050800：2.石家庄科技工程职业学院，石家庄 050800）

专网无线通信系统作为地铁通信中必不可少的一部分，主要任务就是负责地铁无线信号的传输和综合调度。场强覆盖直接影响到专网无线系统的性能指标及用户体验，尤其是LTE-M 系统对场强覆盖的要求更高，因此，加强对地铁通信的无线系统覆盖以及网络优化非常有必要。

1 地铁通信无线系统的覆盖论述

LTE-M 系统目前应用主要为信号、乘客信息系统提供数据承载，主要考虑正线区间及车辆段轨行区的覆盖调优。根据覆盖需求，覆盖方式可采用以下方式：行车区间线路区域包含隧道区域、地面和高架空间，该区域的无线信号覆盖模式主要使用漏泄同轴电缆实施；在车辆段/停车场区域开展网络覆盖工作的时候，车辆段内采用室外全向天线实现覆盖，另外由于停车列检库、检修库、需按轮洗车库等车库在检修及夜间停运阶段，将会停放大量列车，金属车体对于无线信号屏蔽作用较大，同时车库顶棚一般为刚结构框架，部分上盖物业形式车库为钢筋混凝土结构，给无线信号也造成了严重的屏蔽效果，为确保列车在库内的信号接收以及运营检修维护人员手持终端的使用，需采用RRU 基站加室内分布系统，以满足整个车辆段范围内的信号覆盖要求。

2 地铁无线通信覆盖中的网络优化措施

2.1 按照地铁网络覆盖性能指标进行优化

开展地铁无线通信网络覆盖工作的时候，必须要根据地铁通信无线系统覆盖的性能指标要求进行网络优化，LTE-M 系统应满足场强覆盖的时间、地点可靠概率为所有电波覆盖二代区段不小于95%，覆盖范围内网络覆盖指标如下：

连接建立失败率<1%

连接丢失率≤10-2/h

越区切换成功率≥99.92%

2.2 具体网络优化措施

LTE-M 系统，单RRU 最大发射功率可达40dB，隧道内覆盖范围为单边600米左右，两边合计为1200米，区间可以采用多套RRU 设备进行覆盖，满足单台RRU覆盖不超过600米要求。为确保上下行速率满足要求，在满足覆盖电平值的前提下，建议采用MIMO 技术，提高信号传输质量。

地铁应用场景下LTM-M 在区间场强要求为RSRP大于-95dBm（98%），但在实际实施阶段，为保证传输质量，一般将RSRP 控制在-85dBm 左右，按照地下业务上行9.71Mb/s，下行7.6Mb/s，系统带宽15MHz 计算时，单小区覆盖半径为590m，即单小区覆盖距离1180m。如按照系统带宽5MHz，上下行边缘速率3Mb/s 计算，单小区覆盖半径为690m，即单小区覆盖距离1380m。因此我们可以通过调整RRU 数量和覆盖半径来满足RSRP 要求。在工程实施阶段，需考虑工程余量，因此建议单小区的覆盖半径为500m。后续将重点讨论切换问题。

终端接入LTE 网络后，eNodeB 给终端下发触发越区切换的门限值、切换条件和临近小区信息，终端连续测量所在小区及临近小区场强值，当检测到临近小区场强强度满足切换门限值和条件时，终端向eNodeB 上报测量结果，eNodeB 根据测量结果触发切换，终端从当前注册小区切换到信号强度更好的目标小区。

在轨道交通的方案中，基站采用漏泄电缆沿轨道线路进行覆盖，基站间存在X2接口且不需要更改SGW 时，系统内的切换是基于无SGW 重定位的X2口切换。控制面的切换时延在100ms 内，终端媒体面中断的时延少于

50ms。在隧道漏泄电缆覆盖场景下，建议配置的切换门限为2dB，切换时延控制在150ms 以内。切换区距离一般按照如下公式计算：

切换区距离=2dB/迟滞区距离+2*（测量时长+切换时延）*车速

假定传播模型按照漏缆每100米损耗3.7～4dB 计算，可以计算得到2dB 的迟滞区约50m～54m，按照54m 估算。列车最大速度按照120km/h，测量时长和切换时延一般为150ms 以内，按照150ms 计算，切换区计算如下：

实际工程实施中为了保证切换成功，通常会预留100～120米的切换带。因此实际地铁覆盖网规中会在链路预算小区半径的基础上，计算单小区覆盖范围时采用2倍小区半径减100米切换带的方式确定小区覆盖长度。

与此同时，还应在具体工程实施时，根据实际场景，综合考虑空间结构、布局、重点使用需求等因素进行调优，能够有效改善覆盖的指标，实现良好的网络优化效果。

综上所述，处于信息化的大环境当中，人们生产、生活的各个方面都可以看到各种通信设备的应用。地铁作为城市交通最重要的形式之一，其给人们的出行带来了极大的方便，成为了人们喜欢的出现方式。而地铁通信无线系统作为一种专用的通信系统，是保证地铁安全运行的重要渠道。因此，必须要采取有效措施不断提升和优化其网络性，才能真正保证地铁运营质量。