论地铁通信系统中的无线覆盖与优化

王潮剑

【摘要】    地铁在城市交通系统中占有重要地位，是现代城市出行的主要方式之一，由于服务的个体较多，且地铁中也有较多的网络型设备需要使用，由此需要对地铁中的网络进行持续升级和优化，在地铁中实现无线网络的全面覆盖，提高地铁服务的质量。本文对地铁无线覆盖的功能需求进行探讨，并阐述了地铁通信系统无线覆盖的基本组成与关键技术，最后从技术功能、稳定性和安全性三个方面提出优化措施。

【关键词】    地铁通信    无线覆盖    网络优化

通讯技术和电子科技的发展，使得当前社会生活和工作中涉入了大量的网络型设备，包括电脑、手机等一系列通信设备，为人们提供便捷的同时，也带来了困扰——网络问题。地铁作为当代我国城市中的主流交通系统，又具有对外界信号的屏蔽性，要想满足通信需求就必须要依靠内部网络设备进行信号传递，实现无线网络的覆盖无疑是最佳方案。

一、地铁通信系统无线覆盖的功能需求

地铁是目前城市的主要交通工具之一，而网络也是人们生活和工作的必要因素。因此，地铁通信系统无线覆盖的范围、地点等十分关键，一般而言，地铁的通信无线系统应当能够对整个地铁网络进行全方位的覆盖，以满足乘客在乘坐地铁的过程中浏览信息或与外界通信的需求。具体来说，地铁通信系统的覆盖范围应到包括地铁站大厅、地铁站台以及列车隧道。在实际的环境中，不同路段的通信环境存在一定的差异，在一些通信环境较差的路段适当加强通信系统信号强度以减少信号干扰，在保证通信效果的同时减少通信系统无线覆盖的建设成本。地铁通信系统无线覆盖最主要的应当充分覆盖地铁站台、大厅等乘客候车等待的地点，避免不必要的资源浪费。在有的地铁系统中，往往存在着不同网络运营商同时覆盖统一地点或路段，这种现象不但会造成资源浪费，更可能导致通信信号互相干扰而降低通信质量，且增加后期维护费用。地铁通信系统的无线覆盖的难点是在较为复杂的网络条件下实现无线网络信息的交互，因此减少无线网络运营商的冗余覆盖是必要的，对于优化无线通信网络环境而言是一个有效的措施。地铁通信系统的无线覆盖目的是完成保障地铁运行的相关信息的传输以及为乘客的生活与工作提供便利、提升人们对生活质量的满意度，而通信质量则是其效果的体现。

二、地铁通信系统无线覆盖的构建思路

2.1基本组成

地铁通信系统一般包含以下几个基本组成部分：

①传输系统。地铁传输系统能够在控制中心与各车辆、各车站之间进行信息传输，传输功能具有快速、准确和可靠的特点，传输的信息种类包括音频、视频、数据及其他信息。传输系统还需要承担传输各种调度电话、站间行车电话、区间轨旁电话、有线广播、时钟、电力监控等任务。

②无线集群系统。地铁无线集群系统的用途是为控制中心的调度人员、车辆段调度人员与车站值班人员等固定用户与列车司机、维修人员、公安和防灾单位等移动用户提供无线通信方式，最终作用是从通信途径保障行车安全与应急抢险。

③公务电话系统。地铁的公务电话系统用于地铁系统各部门之间的电话联系，为运营、管理及维修等工作的进行提供语言通信服务，亦可为地铁用户提供语音、数据及传真等通信服务。

④电源系统。地铁通信的电源系统用途是为整个地铁系统中的通信设备提供稳定的电源供给，包括地铁站大厅、候车站台、隧道、停车场、运营中心等地的通信设备。在主用电源发生故障时，该系统也能够确保这些通信设备能够在一定时间内保持正常工作，直至主用电源恢复。

⑤乘客信息系统。乘客信息系统的作用是以计算机系统作为核心，依托多媒体网络技术，以车站安装或车载的显示器终端作为媒介向乘客提供信息。乘客信息系统一般用于发布列车运行情况、管理者公告、政府公告、新闻节目、广告节目等动态信息，在災害发生时亦可用于提供紧急疏散提示。

⑥综合网管系统。地铁通信系统中的综合网管系统的功能是对通信设备以及各级子系统的运行情况进行监控，当某一设备或子系统出现故障时进行提示，以确保通信系统稳定运行。

2.2关键技术

地铁通信无线系统的关键技术主要在于以下几点：

①网络信号。一般而言，要确保地铁通信无线系统的通信质量稳定，则其信号电平与标准信号的电平需要与标准信号的电平保持一致，可以对系统中的网络信号展开全面检测来排除问题，对检测数据进行记录，以便在之后的使用过程中对网络信号的检测，确保信号的长期稳定。

②优化算法。目前，地铁通信无线系统中根据信号不同有三种可选择的优化算法类型，一是基站信号的优化算法;二是改变基站耦合器参数;三是技术参数的优化算法。

③通信架构。地铁通信无线系统的使用需求要求其能够具有通信便捷性，但在通信过程中，在固定区间内进行信号发射的基站一般不超过两个，而用户数量却可能达到上千人，这一情形对于通信架构有着一定的要求，可以采用蛛网式通信架构，可以有效减少信号传输过程中所受的干扰，保证信号质量，但此种架构也存在着一定的不足之处，如建设成本高、运行与维护费用高等。

三、地铁通信系统无线覆盖的优化策略

3.1基础功能优化

地铁通信系统实现全场景无线覆盖，加大了地铁网络的任务量，也因为对接了更多的用户而需要更好的功能保障，其中基础功能即是最为关键的一环。一方面是要保障场景的覆盖，为终端网络连接提供端口，另一方面则是要对整个无线系统的功能进行拓展。因此在建设系统时，需要多考虑基础功能的完善。根据场景和功能需求，将无线网络划分为室内、公网、隧道三类，其中包含了地铁专用、信号车、民用、消防无线系统等。当前普遍使用包括TETRA及LTE等技术完成对网络的建设。

以TD-LTE技术为例，该技术基础是4G通信技术，在数据传输、分组、延迟控制、广域覆盖、兼容性等方面都比较优秀，且能够在20MHz的贷款条件下实现50Mbps/100Mbps的峰值速率，在5G技术尚未完全成型且推广的情况下，依据具有较强的应用空间。在TD-LTE技术下，WLAN适用802.11系列标准，可实现包括2.4GHz、5GHz频段的运行，具体性能比对如表1所示。在地铁无线网覆盖建设中，共计涉及使用了包括，WIMAX技术、McWill技术、移动数据字数、互联网技术等，构成无线网络基本功能技术集群，将无线网络与行车管理、地铁综合服务、在线监控、设备监测、视频通信、公众无线信号使用等结合起来，提高了地铁场景的整体功能效果。

3.2稳定性优化

根据以往地铁通信无线网络建设的经验，对信号弱、断连等情况，考虑使用功能性部件进行强化，无源器件组合为：耦合器、天线、合路器、功分器及其他器件，采购和使用时需要核对器件的功能，要求防护等级至少满足IP65，平均功率应保证至少在300W以上，峰值功率应≥1000W，频段一般选择800-2700M，酌情更改参数要求。在行车区间内，地铁在行进过程中快速通过不同区域，由此产生了越区信号切换问题，在常规技术标准下，LTE的切换耗时为300ms-350ms之间，CDMA的切换耗时则在600ms以上，而地铁行车时速达到了70km以上，因此需要设置一个较长的信号交互段，并依靠基站和交互中心辅助，降低切换故障和过度延时几率。

隧道行车区间内的无线信号和系统稳定性的控制最为困难，在选择天线加强信号时，室内场所可选取全向吸天线，电梯井及长走廊狭长地带，选取定向板状天线，建筑物临窗室内、外切换边界位置，选取定向天线，特殊场合则应从覆盖效果角度出发，进行天线定制，室外分布系统中天线需使用美化天线，还应当设计好有源设备配置的相关内容。

应将对各系统间干扰予以充分考量及对各系统业务容量予以充分满足为前提，适当降低无线业务数量;系统可选用上下行分缆设计，对各下行系统干扰问题予以充分考虑，并将TDD系统仅接入上行漏缆;应对信号切换要求、信号覆盖强度予以充分考虑。在出入口内布置切换点;应对系统信号覆盖区间加以保障，并确保无外泄干扰存在。构建网络系统时，应尽量实现无源系统，若区间车站间距离较长方可采用无源系统，力争在充分满足网络覆盖要求前提下，将器件数量降至较低.覆盖隧道的GSM/GDS及覆盖地铁站台的基础可纳入BSC管理范围内;建设地铁及隧道覆盖网络系统时，应留出适当空间，以供后续优化设计使用。各类设备覆盖性能对比如表2所示。

四、总结

信息化技术的发展为社会带来了便利，也对地铁通信网络建设提出了新的要求，在进行地铁网络覆盖建设与优化时，不仅要做好相关的软硬件设施匹配，同时还需要考虑到网络技术再发展和網络功能拓展准备，利用可靠的技术保证无线网络稳定、安全的运行，保障使用者的切身利益。

参  考  文  献

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[2]唐忠杰.地铁无线网络覆盖探讨[J].信息通信，2016（09）：194-195.

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