地铁公网覆盖方案选型探讨

袁义龙，杨红梅，蒋宗义

地铁公网覆盖方案选型探讨

袁义龙，杨红梅，蒋宗义

（广州杰赛科技股份有限公司，广东 广州 510310）

为了解决中国铁塔公司在地铁公网覆盖方面的问题，通过从投资、理论测算以及工程应用三个维度，介绍了青岛地铁三号线、二号线、R1线等公网覆盖实际案例，研究了地铁公网覆盖方案选型原则，分析了公网覆盖工程的关键点，并证实了根据地铁线路自身特点选取最佳覆盖方案的重要性。

地铁 公网覆盖 多系统接入平台

1 引言

近年来，我国城市轨道交通建设发展迅猛，地铁已逐渐成为民众出行的重要工具。地铁建成后，由于屏蔽作用，站厅、站台层及轨行区内都是公用移动通信的盲区，针对地铁线路自身特性，可为其量身构建一个高质量的地下区域公网覆盖系统，以满足用户对优质通信环境的需求，实现地下区域内的公共移动通信优质服务，为地铁运营提供支持，具有重要的社会和经济效益。

地铁公网覆盖涉及的主要区域场景为站厅站台、区间隧道和通信机房，本文将主要基于中国铁塔青岛市分公司承建的地铁三号线、二号线、R1线及国内其他城市地铁线路实际案例，针对公网覆盖中的无线网覆盖方案进行选型分析。

2 无线网覆盖方案选型分析

地铁公网覆盖系统目前普遍采用中国铁塔公司承建、运营商共享的建设方式，无线网专业主要涉及POI

（Point of Interface，多系统接入平台）设备、站厅站台和区间隧道覆盖方案的选型。

2.1 POI设备选型

青岛地铁三号线、成都地铁三号线一期、七号线、十号线一期公网覆盖工程中使用9频POI，长春地铁一号线公网覆盖工程中使用12频POI，而在青岛地铁R1线、二号线公网覆盖中，由于中国移动青岛分公司引入TD-LTE（D）频段需求，因此采用定制型POI。

目前POI型号主要包括9频POI、12频POI和定制型POI，具体如下：

（1）9频POI设备：包含中国移动/中国联通GSM900、中国移动GSM1800、TD-LTE（F/E）、中国电信CDMA800、中国电信LTE FDD（1.8/2.1GHz）、中国联通GSM1800/LTE FDD（1.8GHz）、中国联通WCDMA2100频段的标准化产品。

（2）12频POI设备：在9频基础上增加中国移动TD-SCDMA（A）、中国电信TD-LTE（2.3GHz）、中国联通TD-LTE（2.3GHz）频段的标准化产品，每台单价较标准化9频高出约17%。

（3）定制POI设备：支持运营商提出的其他频段需求的设备，每台单价较标准化9频设备高出约95%。

综上所述，在满足各运营商接入需求的前提下，充分考虑网络演进，优先选用9频POI设备可达到最佳性价比效果。

2.2 站厅站台覆盖方案选型

目前“无线点系统”（如LampSite）方式暂不具备一台设备同时支持中国移动、中国联通、中国电信三家所有频段制式，因此站厅站台覆盖方式仍采用室内分布式天线系统。

（1）站厅站台无源器件选型

根据应用场景的特殊性，选择高性能器件，在提高源器件的端口隔离度的同时提升室分器件的互调指标，实践应用中三阶互调指标应满足不大于-150dB，且接口类型为DIN型的无源器件，这样在多系统共用室分系统时能够有效规避互调干扰。

在青岛地铁R1线和二号线、成都地铁三号线一期、七号线、十号线一期及长春地铁一号线站厅站台覆盖工程中，主要采用DIN型防水高品质500W耦合器和功分器、7/8"射频同轴电缆（阻燃）、1/2"射频同轴电缆（阻燃）DIN型馈线连接器。

青岛地铁三号线主要采用N型普通高品质300W耦合器和功分器、13/8"射频同轴电缆（阻燃）、1/2"射频同轴电缆（阻燃）、N型馈线连接器，现网运行后各频段后台告警较多。

（2）站台及轨行区覆盖方案选型

下面将主要针对岛式站台的覆盖方案选型，具体如下：

方案一：站台两侧乘客上下列车处放置全向天线，分布系统在覆盖站台的同时兼顾覆盖站台层轨行区，轨行区内无漏缆，平面布放示意图如图1所示。

方案二：单侧交叉放置天线覆盖站台层，区间隧道内漏缆覆盖站台轨行区，站台轨行区漏缆与站台分布系统分别归属不同的信源设备，平面布放示意图如图2所示。

方案三：传统型覆盖方式，即单侧交叉放置天线覆盖站台层，漏缆覆盖站台轨行区，站台轨行区漏缆与站台分布系统属于同一套信源设备，原理图具体如图3所示。

图1 岛式站台覆盖方案一平面图

（3）覆盖方案选型分析

针对岛式站台，综合以上三种方案，根据青岛、成都地铁公网覆盖应用案例方案选型分析说明如下：

◆覆盖效果实测

青岛地铁R1线、成都地铁三号线采用方案一，青岛地铁二号线、三号线及成都地铁二号线采用方案三。针对这两种不同覆盖方式，轨行区网优实测数据统计分析如图4和图5所示。

由以上测试结果可以看出，采用方案一的成都地铁三号线轨行区信号覆盖效果明显优于采用方案三的地铁二号线。

◆投资对标

依据初步设计批复投资，青岛、成都地铁线路单公里造价分析统计如表1所示。

由表1数据可知，青岛地铁二号线单公里造价较成都地铁七号线高4.36万元，较青岛地铁R1线高19.50万元，青岛地铁R1线单公里造价最低。青岛地铁三号线由地铁公司承建，建筑安装工程的计费按地铁方的取费标准，因此单公里造价偏高。

◆小结

图2 岛式站台覆盖方案二平面图

图3 岛式站台覆盖方案三原理图

图4 成都地铁三号线轨行区LTE从南到北测试图（方案一）

图5 成都地铁二号线轨行区LTE从西到东测试图（方案三）

表1 地铁线路综合造价对比表

从单位造价和覆盖效果两方面分析来看，岛式站台及轨行区的覆盖方案建议优选方案一和方案二。

2.3 隧道覆盖方案选型

地铁隧道覆盖场景分为区间隧道和山岭隧道，综合考虑系统设计及漏缆性能等因素，漏缆敷设通常采用从两端车站向隧道中间敷设的方式，因此隧道间漏缆连接方式成为关键问题，而漏泄电缆连接方式将直接影响公网通信系统切换区域规划。目前应用较多的主要有以下4种方案：

（1）漏缆完全断开方式

隧道内漏缆至站台屏蔽门处断开，隧道内信号传输在站台轨行区完全断开，但车站之间隧道内漏缆贯通。其组网示意图如图6所示。

◆优点：用户在列车进出站台前迅速完成小区切换，切换点可控，短距离隧道覆盖性价比优势明显。

◆缺点：进入站台前，无论用户通话与否，都必须立即完成切换，影响通话质量，必须精准控制站台轨行区与区间隧道之间的切换重叠距离。

（2）隧间贯通方式

隧道内漏缆全程直通，与站台互为独立系统，整条地铁线路内信号传输不间断。其组网示意图如图7所示。

◆优点：切换前后信号均较强，不同小区切换平稳实现。

◆缺点：小区规划难度增加，切换点不可控，对于不同类型的手机切换点的范围难以控制，需结合降低基站发射功率、调整切换门限电平等方法综合考虑保证切换。

（3）传统隧间直通方式

漏缆从两端车站向隧道中间敷设，站台分布系统与其轨行区漏缆共用同一信源。其组网示意图如图8所示。

◆优点：站台分布与轨行区漏缆属同一小区，列车在进出有效站台前，在隧道区间车站起点或终点里程处已完成小区切换。

◆缺点：漏缆信号引自站厅层，需新增功分器实现漏缆分路覆盖，人为增加漏缆链路损耗，漏缆覆盖距离受限的同时易导致站台轨行区弱覆盖，信号覆盖重叠区受民用通信机房位置和两车站隧道间距控制，影响小区切换效果。经过测算，对于覆盖面积在2万平米以上或9千平米以下的车站，该覆盖方式还会造成分布系统信源设备数量增加。

（4）漏缆+室外定向板状天线方式

该方式主要应用于山岭隧道的覆盖，在隧道口漏泄电缆末端增加定向天线对列车出入口方向进行覆盖，与外部宏网基站形成足够的重叠区，以达到顺利切换的目的。

（5）小结

图6 漏缆完全断开方式组网示意图

图7 隧间贯通方式组网示意图

图8 传统隧间直通方式组网示意图

青岛地铁R1线、成都地铁三号线隧道覆盖采用漏缆完全断开方式；成都地铁七号线隧道覆盖采用隧间贯通方式；青岛地铁三号线、二号线及成都地铁一号线、二号线隧道覆盖采用传统隧间直通方式。

由于地铁隧道区间是链状覆盖网，不同速度等级的地铁列车在隧道间对切换区域设置方案要求各异，漏缆的连接方式将直接影响隧道间切换区域的设置和小区切换的效果，需根据地铁线路自身特点选取最佳的隧间连接方式。

3 结论

地铁公网覆盖中，应根据每条线路自身特点选择合适的技术方案，在实际应用中不断积累经验、创新建设思路。综上所述，得出结论如下：

（1）POI设备选型：在满足各运营商现网频段需求的前提下，优先选用标准化POI设备可达到最佳性价比效果。对于中国移动提出的TD-LTE（D）频段需求，可采用定制型POI设备。

（2）站厅站台无源器件选型：根据地铁场景要求的特殊性，工程设计中建议采用三阶互调指标满足不大于-150dB且接口类型为DIN型的无源器件。

（3）岛式站台覆盖选型：从投资和实测效果两方面综合考虑来看，建议首选方案一，即站台两侧放置天线，分布系统在覆盖站台的同时兼顾覆盖站台层轨行区。当隧道覆盖采用隧间贯通方式时，站台覆盖优选单侧交叉放置天线覆盖站台层，区间隧道内漏缆覆盖站台轨行区，站台轨行区漏缆与站台分布系统分别归属不同信源设备的方案二。

（4）隧道覆盖选型：漏缆连接方式均有各自的优点和适用场景，在实际工程应用中，需根据地铁线路自身特点，结合投资收益选取最佳覆盖方案，如轻轨类短距离隧道的覆盖可采用漏缆完全断开方式，地下长距离区间隧道建议优先选用隧间贯通方式，对于山岭隧道则采用漏缆+室外定向板状天线方式覆盖。

[1] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Skold. 4G移动通信技术权威指南 LTE与LTE-Advanced[M]. 2版. 朱敏,堵久辉,缪庆育,等译. 北京: 人民邮电出版社, 2015.

[2] 许龙. 地铁公用无线通信网络覆盖方案的研究[D]. 南京: 南京邮电大学, 2011.

[3] 穆海权. 地铁公共移动通信引入系统的工程设计[D]. 北京: 北京邮电大学, 2008.

[4] 黄涛,杨悦. 地铁无线通信覆盖方式和切换分析[C]//中国通信学会第五届学术年会论文集. 北京: 电子工业出版社, 2008.

[5] 薛伟,刘晓娟. 地铁隧道间漏泄无线通信越区切换问题的研究[J]. 铁道标准设计, 2009(6): 116-118.

[6] 张超. 轨道交通之地铁无线公网覆盖技术研究[J]. 数字通信世界, 2015(9): 12-15.

[7] 崔建乐. 地铁无线通信系统选型与公网引入的探讨[J].现代城市轨道交通, 2005(3): 5-7.

[8] 张双健,吴寿庄. 地面无线通信信号覆盖地铁的研究和实践[J]. 城市轨道交通研究, 2002,5(2): 68-72.

[9] 王辉,吴闯龙. 地铁建设中民用通信系统的关键技术探讨[J]. 城市轨道交通研究, 2004,7(4): 30-32.

[10] 周杭. 地铁民用无线通信系统切换分析和解决对策[J].现代城市轨道交通, 2008(2): 18-20.★

Discussion on Public Network Coverage Scheme Selection for Metro

YUAN Yilong, YANG Hongmei, JIANG Zongyi
(G C I S c i e n c e & T e c h n o l o g y C o., L t d., G u a n g z h o u 510310, C h i n a)

In order to deal with the metro public network coverage for China Tower, the practical cases of the public network coverage for Qingdao metro line 3, line 2and R1line from three aspects of investment, theoretical calculation and engineering application. The selection principle of the metro public network coverage scheme was investigated. The key points in the public network coverage engineering were analyzed. The importance that the best coverage scheme should be selected according to the characteristics of the metro lines was veri fi ed.

metro public network coverage POI

10.3969/j.i s s n.1006-1010.2017.12.004

T N929.5

A

1006-1010(2017)12-0016-06

袁义龙,杨红梅,蒋宗义. 地铁公网覆盖方案选型探讨[J]. 移动通信, 2017,41(12): 16-21.

2017-03-16

责任编辑：袁婷 y u a n t i n g@m b c o m.c n

袁义龙：中级工程师，学士毕业于山东大学，现任职于广州杰赛科技股份有限公司通信规划设计院，长期从事无线网规网优方向的技术创新与实践研究工作，对多场景深度覆盖综合解决方案具有丰富的实践经验。

杨红梅：中级工程师，硕士毕业于河北工业大学，现任职于广州杰赛科技股份有限公司通信规划设计院，主要从事无线网络规划、优化相关工作。

蒋宗义：工程师，学士毕业于临沂大学，现任职于广州杰赛科技股份有限公司通信规划设计院，主要从事无线通信、有线通信等相关课题研究与设计工作。