面向地铁的移动通信系统覆盖的解决方案--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

面向地铁的移动通信系统覆盖的解决方案

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：傅子维

[导读] 摘要：本文以地铁移动通信信号覆盖为设计目标，通过对地铁站台、隧道等场景特点的详细分析，并结合TD-LTE技术特点，探索新的地铁移动通信系统覆盖的解决方案，对未来移动通信系统在地铁、隧道等场景的覆盖解决方案具有一定的借鉴意义。

        中国移动通信集团设计院有限公司广东分公司广东省广州市 510000
        摘要：本文以地铁移动通信信号覆盖为设计目标，通过对地铁站台、隧道等场景特点的详细分析，并结合TD-LTE技术特点，探索新的地铁移动通信系统覆盖的解决方案，对未来移动通信系统在地铁、隧道等场景的覆盖解决方案具有一定的借鉴意义。
        关键词：地铁；移动通信系统；信号覆盖
        引言：现代都市规模的不断扩大、城市轨道交通的快速发展，使地铁客流量大幅增加。与此同时，人们对地铁中进行高质量通信服务的需求也日益强烈。加强地铁移动信号覆盖成为运营商打造4G优质网络的重点，各种面向地铁场景的通信覆盖方式成为重点研究方向。
        1.背景
        随着移动互联网在中国的飞速发展，移动数据流量呈现爆炸式的增长，三大运营商纷纷加大对移动宽带网络发展的投入[1]，并逐渐把经营模式从传统的语音经营转换到流量经营上。而TD-LTE作为中国移动的主推的4G技术[2]，拥有高峰值数据速率、高小区边缘速率、高频谱利用率等特点。因此，大力推进TD-LTE技术的发展，是中国移动面向未来实现可持续发展的重要战略举措，而打造TD-LTE精品网络对中国移动保持市场领先具有重大意义[3][4]。
        本文以地铁移动通信信号覆盖为设计目标，通过对地铁站台、隧道等场景特点的详细分析，探索新的地铁移动通信系统覆盖的解决方案。
        2.地铁传播环境分析
        一直以来，地铁场景都是运营商网络覆盖的重点和难点。人流密集、业务量大、通信服务质量要求高等特点，使地铁对TD-LTE网络全覆盖有较高要求。目前，大部分地铁站及线路都在地下，室外信号无法直接覆盖，所以必须建立室内分布系统，以保证地铁里的信号覆盖。同时，地铁隧道狭长，当列车经过时，被列车填充后所剩余的空间很小，车体对于信号阻挡较为严重，所以必须采用沿隧道横截面的覆盖方式，以保证地铁里的信号质量。
        3.TD-LTE室内覆盖系统设计要求
        3.1设计原则
        （1）TD-LTE室内分布系统的建设应综合考虑业务需求、网络性能、改造难度、投资成本等因素，体现TD-LTE的性能特点并保证网络质量，且不影响现网系统的安全性和稳定性；
        （2）室内分布系统使用双路建设方式能充分体现MIMO上下行容量增益。对于新增室内覆盖的楼宇建设双路室分系统，对于已建设室内分布系统的楼宇优先采用单路室分系统改造，当不能满足业务需求时改造双路室分系统；
        （3）TD-LTE室内分布系统建设应综合考虑GSM（DCS）和TD-LTE共用的需求，并按照相关要求促进室内分布系统的共建共享。多系统共存时系统间隔离度应满足要求，避免系统间的相互干扰；
        （4）TD-LTE室内分布系统建设应坚持室内外协同覆盖的原则，控制好室内分布系统的信号外泄；
        （5）TD-LTE室内分布系统建设应保证扩容的便利性，尽量做到在不改变分布系统架构的情况下，通过小区分裂、增加载波、空分复用等方式快速扩容，满足业务需求；
        （6）TD-LTE室内分布系统原则上使用E频段组网，与室外宏基站采用异频组网方式，在无法进行E频段改造的场景可以使用F频段组网。室内小区间可以根据场景特点采用同频或异频组网；
        （7）TD-LTE室内分布系统应按照“多天线、小功率”的原则进行建设，电磁辐射必须满足国家和通信行业相关标准。
        3.2设计指标
        （1）覆盖指标
        数据业务热点区域室内有效覆盖指标：在建设有室内分布系统的室内目标覆盖区域内公共参考信号接收功率（RSRP）≥-105dBm且 RS-SINR ≥6dB的概率达到95％。营业厅（旗舰店）、会议室、重要办公区等业务需求高的区域要建设双路室分系统。目标覆盖区域内公共参考信号接收功率RSRP ≥-95dBm且公共参考信号信干噪比 RS-SINR ≥9dB的概率达到95%。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        （2）室内分布系统信号的外泄要求
        室内覆盖信号应尽可能少地泄漏到室外，要求室外10米处应满足RSRP≤-110dBm或室内小区外泄的RSRP比室外主小区RSRP低10dB（当建筑物距离道路不足10米时，以道路靠建筑一侧作为参考点）。
        3.3站型配置
        室内覆盖系统原则上单小区配置为O1，载波带宽为20MHz。对于单小区无法满足覆盖及容量需求的场景，可以配置多个小区。
        3.4工作频段
        根据国家相关部门批复的频率资源及TD-SCDMA网络频率使用情况，TD-LTE工作频段建议为：
        （1）F频段：1880-1900MHz，覆盖室外，在特殊需求的场景可用于室内；
        （2）D频段：2575－2615MHz，覆盖室外；
        （3）E频段：2330-2370MHz，覆盖室内。
        4.地铁隧道漏缆切割原则
        地铁分布系统组网有两种方式：前合路与后合路。后合路主要应用在现有分布系统改造上，由于加入了一级合路器，损耗增加，因此覆盖范围会减小。后合路主要应用在新建分布系统一级通过前合路方式改造不能达标的情况。
        地铁漏缆中有多家运营商的多种制式信号共存，设计漏缆切割方案时，需要综合考虑各信号的传播特性。同时，各制式信号的切换时间不同，方案中必须考虑各制式信号的合理组网问题。
        地铁漏缆切割中，需要根据小区的配置来决定切换带的划分，该方案的优点在于能尽量将每一段漏缆切割的尽量长，减少设备的使用量，降低故障概率，同时也能减少租金。缺点在于根据经济的发展，地铁的发班频次与乘客增多时，由于漏缆已铺设，无法新增切换带，当出现小区容量不够时，无法通过增加新的小区来扩充容量。因此，在本方案设计中，通过在任何两台POI之间为需要的系统保留切换带，以备后期分裂新的小区。
        DCS1800与TD-LTE使用的频段均比较高，切割最大长度也相近。如果为每个系统都做最大距离切割，理论上能够减少设备的使用数量，但实际上每个切割点都会带来信号的损耗，实际上的覆盖距离将远达不到以上计算出的最大覆盖距离，同时POI的采购量会大量增加。因此，在实际切割时一般采用DCS1800与TD-LTE公用切割点的方式。
        地铁中除了考虑隧道内及站台间的切换，还要考虑是否存在与公网切换的可能。常规的地铁由于始终在地下运行，除了在车辆段外，是没有与公网切换的可能。车辆段由于只能允许地铁司机或是工作人员通行，话务量太低，一般不考虑覆盖。唯一一种情况便是车辆在部分路段在高架桥上运行，在该种情况下，需要在隧道出入口处设置外放天线，保证车辆进出隧道时不产生掉话。
        结束语：
        在地铁覆盖中，TD-LTE无线覆盖使用多系统接入平台（POI）及泄漏电缆、射频电缆、功分器、耦合器、电桥、合路器和天线等组成的信号分布系统。地铁上、下行区别隧道采用泄漏电缆覆盖，地下车站及出入口通道通过天线阵覆盖。而在隧道内，在站间距较短泄漏电缆的传输距离满足要求时，采用基站信号直接馈入漏缆进行覆盖；对站间距较大的隧道，则采用RRU射频拉远技术，将附近站台的信源信号，拉远到隧道中间，再通过多系统合路器，从两侧接入到漏缆中。
        依据以上基本设计原则，本文分析了地铁移动通信系统和地铁传播环境的特点，结合对地铁实际覆盖场景的研究，形成了新的完整的TD-LTE系统地铁覆盖解决方案。该方案用于指导实际网络的建设，取得了良好成果，对以后TD-LTE在地铁、隧道等场景的覆盖具有一定的借鉴意义。
        参考文献：
        [1]李佶，蒋雷敏，李倩．移动互联网的演进与4G发展应用[J]．无线互联科技，2014，（8）．
        [2]王令侃，林晓轩，陈炜，等．TD-LTE技术发展及其应用[J]．移动通信，2011，35（6）．
        [3]赵韶华、张汉财，无线通信技术在我国的应用与发展分析[J]，信息与电脑，2012（08）.
        [4]赵慧.无线通信技术发展及未来趋势展望[J].信息通信，2011（03）.