地铁通信系统中的无线覆盖与优化策略

刘知青 周琨 王召明 吕巍

【摘要】    本文在分析的过程中，首先阐述了地铁通信中的一些技术难点，对于现阶段地铁网络通信中的实际问题进行探索。同时分析具体的组网策略，对目前地铁网络通信当中的技术难关针对性的提出一些解决措施。希望能够进一步的保证地铁网络通信的流畅，满足人们的实际需求。

【关键词】    地铁通信    无线覆盖    优化策略

引言：

为进一步的保障人们的正常通信，保证地铁内部的相关工作顺利推进，还需要对地铁的网络通信技术进行深入分析。由于地铁在地下几十米深处，想要进行常规的网络通信还是比较困难的。因此在地下需要进行网络建设，保证内部的网络畅通。无论是地铁工作人员还是正常的地铁乘客，通话及上网都能够得到一定的保障。

目前来看，由于地铁内部较为复杂，网络的穿透能力比较差，且在地铁正常运行的过程中，人流密度比较大，导致网络通信不够顺畅。在未来发展过程中，还需要进一步的优化组网策略，进一步的降低干扰，保证网络技术的正常应用，为地铁内部的通信带来一定的帮助。

一、地铁通信系统中的无线覆盖问题分析

1.1地铁通信系统中的无线覆盖的必要性

为了更好的进行技术上的创新，满足人们的通信需求，还需要对现阶段地铁网络通信的实际需求，以及地铁网络通信的必要性进行相应的分析。明确现阶段的技术难点以及面临的实际问题，针对性的提出改进措施，保障地铁的正常网络通信。地铁内部的通信系统和室外通信系统有着一定的区别，在人们正常生活当中，可以通过建设基站等等方式实现相应的通信网络组网。在正常的户外，对于基站的要求比较低，即使在人口密度比较大的情况下，基本上是可以满足人们的通信需求的。但是地铁由于环境比较特殊，一般来说是在地下30米左右建设地铁的。在如此深度的情况下，传统的基站建设方式很难满足人们的实际需求。人们无法通过连接外部信号的方式来实现正常的上网通话功能。那么就需要对地铁内部进行相应的通信网络建设，以此来满足人们的实际上网需求。由于在地铁内部人流量比较大，尤其是在早晚高峰的情况下，地铁内部的人比较多，人们对于上网需求和通信的需求也是比较大的。在面临着如此高负载，大流量的情况下，如何保证通信网络的顺畅，如何避免给人们的正常上网造成障碍，这些都是现阶段通信技术应用过程中必须要考虑到的实际问题。由此可以看出，地铁环境比较复杂，才使得现阶段的通信技术面临着一系列的问题。不仅如此，由于地铁本身存在一定的特殊需要，在地铁正常运行的过程中，需要避免通信网络对地铁本身造成干扰，避免出现交通事故等等，这些是要考虑到的实际问题。当然对于地铁内部的工作人员而言，实现远程通信，保证其正常工作也是通信技术必须考虑到的一些技术问题。目前来看，在地铁内部的网络通信基本上可以满足人们的正常通行需求，但是在面临人流量较大，气候较为恶劣，情况较为特殊的场景，通信技术还是存在着一些不足之处，导致人们的正常上网受到了一定的限制。不仅如此，由于通信技术频率的影响，容易对地铁本身造成一定的干扰，影响了正常的交通工作，以上问题还需要进行进一步的考虑。

1.2地铁通信系统中的无线覆盖的难点

既然说通信网络以及通信系统的技术革新，对于地铁就有着很重要的现实意义。那么还需要对技术上的一些难点以及现阶段的一些主要矛盾进行重点分析，针对性的提出解决措施，以此来保证地铁内部的正常网络通信。经过实际分析可以发现，在人流量较大的情况下，很难满足人们的实际上网需求。会出现上网延迟较大，无法正常通话等等问题，这也体现出了现阶段技术上的难题。如何满足大流量的通信需求，在人口密度较大的情况下如何保证人们的上网通畅，还需要进一步的提出解决措施。可以考虑基站的建设，也可以考虑到组网优化等等技术手段。不仅如此，在实际应用的过程中，需要通过光缆等等方式进行有线网络传输，在建设的过程中需要配合相应的地铁建设工程。目前来看，如何避免光缆被破坏，如何保证光缆的正常应用，属于技术上一些问题。因为在长期应用的过程中，很有可能降低光缆的使用寿命。而且在出现问题的时候，存在着检修困难，维护困难等问题，会造成地铁内部大面积的网络不通畅等等现象。在内部组网的过程中，由于通訊信号本身的频率和功率会影响到地铁的正常运行，如果不进行更多的优化，必然会导致地铁在正常运转受到严重的影响，造成一系列的交通事故，这也是目前地铁建设和通信网络系统建设过程中的冲突。未来发展过程中，还需要对通信网络的频率，地铁的正常运行进行更多的处理。尤其是在降低干扰方面，进行更多技术上的创新，更好的满足地铁内部通信的实际需求。

二、地铁通信系统中的无线覆盖优化策略

2.1增强基站发射功率

为保障地铁内部的通信网络建设，满足人们的实际上网需求和工作需求。在解决问题的过程中，可以考虑增大基站的发射功率。在正常的地面以及户外通信网络组件以及基站建设的过程中，基站的发射功率要求并不高。因为室外的环境较好，基本上可以满足人们的实际需求。即使在人流量较大的情况下，也可以很好的保证人们的正常通话和正常上网。但是由于地铁内部比较特殊，干扰因素比较多，且在地下几十米的情况下想进行更好的基站建设以及网络组建工作还是比较困难的。相应的增大基站的发射功率，能够进一步的保证人们的正常上网。当然基站的发射功率增大，也并不是盲目的。一方面是受基站本身的限制，因为功率本身是存在着一定的最大值的。在功率有限的情况下，盲目的增大基站的发射功率，会导致更多的损耗问题，同时也很难达到实际的效果，体现出了现阶段技术上的难点。在未来发展的过程中，考虑到的是采用大功率的供电模式，保障基站发射功率能够进一步的提升。当然需要经过实际测试，避免大功率所造成的安全隐患，影响了地铁内部的通信网络建设。与此同时，在基站发射功率提高的过程中，还受相关法律法规的限制。因为在发射功率较大的情况下，容易造成通信网络的辐射增大，给人们的身体健康造成严重的影响，这也是现阶段通讯网络建设过程中必须要考虑到的实际问题。与此同时，发射功率还有可能给地铁网络的正常运行造成一定的破坏，产生不可预计的后果。由此可知，在未来的通信网络建设的过程中，增大基站的发射功率是解决目前网络通信不佳问题的的重要手段，但与此同时还会产生一些后果。如给人们的身体健康造成影响，产生较大的功耗，影响地铁的正常运转。需要进行实际测试，进行科学的分析，才能够全面部署通信网络。

2.2采用无源设备

在现阶段的通信网络建设过程中，相关通信设备分为无源设备和有源设备两种。对有源设备和无源设备的一些基本概念进行分析，能够帮助我们更好的应用相关设备，也能够在地铁内部进行更好的通信网络建设。首先，有源设备主要指的是在有电源供应的情况下正常工作的一些设备，依赖电源作为基本工作条件来完成自身正常工作的设备均为有源器件，它主要是前端设备、传输网络中的放大器、过流分支分配器、馈电放大器和光发射机、接收机等。而无线设备主要指的是在没有电源的情况下进行工作的一些设备，这个设备的应用也是比较广泛的给通信网络的正常运转带来了一定的帮助。无源器件主要包括电阻，电容，电感，转换器，渐变器，匹配网络，谐振器，滤波器，混频器和开关等。无源元件主要是电阻类、电感类和电容类器件，它们的共同特点是在电路中无需加电源即可在有信号时工作。在上文分析中可知，增大基站的发射功率，会带来一系列的功耗问题。而通过无源网络的使用，则能够有效的避免功耗所带来的一系列的影响。通过模块化的建设方式，使得电阻，电容，电感，转换器，渐变器等组成大规模的网络，能够进一步的解决实际问题。当然就目前来看，无源网络设备正常使用过程中还面临着技术上一些难题，如何进行模块化的设计，如何保证无源网络的正常运行，这些还需要进行技术上的创新。与此同时，由于通信技术本身的性能存在着一定的瓶颈，在目前应用的过程中，还很难满足地铁内部的复杂情况。尤其是在人流量较大的情况下，如早高峰和晚高峰，无法确保人们的正常上网和正常的通信。对于地铁工作人员的正常通信而言，也是有着一定的限制的。虽然说无源网络具有较好的发展前景，本身的性能也较为优越。但目前来看还需要进行材料上的创新，以及网络设计上的创新，对内部的电路结构改造才能够有效的解决实际问题。

2.3优化组网策略

5G技术的快速发展给我们的生活带来了很大的改变，一方面依赖于5G的高传输速率和低延迟的特性，保证了人们的正常上网和正常通信，同时对于其他行业而言也注入了新的活力。那么在地铁通信系统进行建设的过程中，进行5G网络的铺设已经成为了未来的主流发展趋势，能够进一步的解决人们的上网需求。在地铁内部进行工作的过程中，也可以为工作人员带来极大的帮助。对5G网络的组网策略进行充分分析，能够有效的攻克技术上一些难关，进一步的在地铁内部进行通信网络的搭建。从技术角度进行分析，目前的5G网络组网策略分为Option1、Option2、Option3、Option4、Option5、Option7，根据3Gpp的定义也可以看出，组网策略也是在传统的基础上建设无线接入网，所使用的接入制式包括LTE和NR （new radio），即5G无线接入网可以选择4G的LTE作为无线接入或者选择NR提供无线接入，核心网的组网选择包括EPC和5GC，即5G核心网可以选择EPC作为5G核心网或者选择5GC作为5G核心网。具体的组网策略中，一是网络初始状态option1，通过升级4G网络，然后第一步在无线侧引入NR基站，变为option3;第二步，在核心网引入5GC，在option3的基础上叠加option2;第三部，将LTE和5GC相连，逐步进行业务转移，支持演进方案5和7，LTE的业务逐渐搬迁到5GC。二是无线接入网和核心网升级，支持部分5G应用，无线引入NR，支持option3;第二步，核心网过渡到5GC，从option3变为option7，然后无线侧再进行大规模覆盖，以NR为主。最后，升级LTE，将LTE和5GC相连，组网方案变为option4，无线侧NR+LTE，核心网5GC.就目前来看，为了满足实际需求，我国三大运营商选择不同组网策略。尤其是在地铁内部通信网络建设的过程中，合理的进行组网策略的优化，能够进一步的解决实际问题，保证正常的通信。在未来发展的过程中，调整相应的组网策略，一方面要满足通信协议的需求，另外一方面应当能够进一步的应对地铁内部的复杂场景。在人流量密度较大的情况下，在地铁正常運转的情况下，保证通信网络的正常建设。

四、结束语

总而言之，在现阶段地铁网络通讯过程中，由于覆盖强度不足，相应的负载较大，产生了一系列的问题，导致人们的正常网络通信受到了严重的干扰。为了进一步的提升地铁网络通信的总体水平，既要加强基站的建设，保证其发射功率较强，能够满足人们的实际上网需求，也能够满足地铁工作人员的工作需求。当然还需要进一步的优化组网策略，保证地铁内部的网络通信科学合理，在未来发展过程中实现更好的通信技术。

参  考  文  献

[1]地铁5G无线网覆盖方案探讨[J].杨勇.数字通信世界.2020（10）

[2]地铁无线网络室内覆盖工程[J].彭培培.电信技术.2018（06）