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摘 要：地铁涉及到的无线网络通信技术一般是采用多家运营商、多种网络制式的公用移动通信网络。我们一般是采用POI平台来实现多种无线通信网络的正常运行。基于此，本文探讨了在POI平台实现多运营商多网络制式兼容的技术要点，希望对有关工作人员有所启示。
关键词：无线通信网络；地铁；POI平台
中图分类号：U231.7 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0329-02
1 引 言
随着社会经济的发展，地铁建设步伐逐渐加快，越来越多的人开始把地铁作为出行的一种主要交通工具。在地铁中广泛使用的多种无线通信网络技术能够很大程度上提高地铁的安全性和可实行性。但是随着地铁速度的提升，多种无线通信网络信号之间的干扰和冲突问题也越来越凸显，严重影响着地铁通信与信号系统的稳定传输和速度。因此，在多种无线通信网络情况下确保地铁多网络系统的顺利切换具有重要意义。
2 目前地铁中主要的无线通信网络技术
目前在城市轨道交通中应用的无线通信网络技术主要有3G技术、WLAN技术、Zigbee技术、4G技术（TD-LTE/FDD-LTE）等。随着地铁的快速发展，对无线通信网络的安全性、稳定性和运行速度提出了更高的要求。比起WIFI制式，1.8G专用频段和TD-LTE具有更好的安全性、通信质量。LET技术在地铁等城市轨道交通中也得到了广泛的应用。
3 地铁环境下多种无线通信网络的实现技术
目前地铁环境下，涉及到的无线通信网络技术往往是多家运营商、多种网络制式的公用移动通信网络。为了实现多种无线通信网络的正常运行，避免冲突和干扰，我们一般是采用POI平台。例如，武汉地铁2号线的无线通信网络涉及到的运营商就包括中国移动、中国联通和中国电信，网络制式也有九种（移动的GSM900、DCS1800、TD-SCDMA、TD-LTE，联通的GSM900、DCS1800、WCDMA和电信的CDMA1X/DO、CDMA2000）。在这种多网络复杂情况下，湖北邮电规划设计有限公司通过POI平台和泄漏电缆顺利实现了地铁2号线的多种无线通信网络建设。
3.1 POI器件的设计实现
实现多网络制式的关键器件就是Point of Interface，即POI器件。该多系统接入平台主要是通过两种合路器，即频率合路器、电桥合路器，将多运营商多制式的网络信号进行合路，之后再引入天馈系统。POI器件包含上行和下行设备，其具体设备框图如图1和图2所示。在设计和建设中，要严格按照所建设地铁的实际状况来选择合适的POI器件。
3.2 隧道覆盖的实现
隧道覆盖是顺利实现多运营商、多网络制式的通信系统覆盖的一个关键环节。对于地铁隧道内通信系统覆盖的实现，一般有泄露电缆、同轴馈电无源分布式天线和光纤馈电有源分布式天线三种形式。但在实际的建设中通常采用性价比更高的泄漏电缆来实现隧道覆盖。这種无盲区的均匀分布非常适合应用在地铁隧道这种地形环境中。
3.3 组网方案的实现
3.3.1 泄漏电缆收、发距离的确定
收、发泄漏电缆必须要间隔一定的距离才能满足多制式无线通信网络的技术要求。根据耦合损耗，泄漏电缆的收、发距离一般要在0.5m以上。泄漏同轴电缆的参考指标如表1所示，根据耦合损耗可以很好地计算出收、发距离。
3.3.2 分布式天线收、发距离的确定
分布式天线的收、发距离与泄漏电缆并不相同。如果POI输出端到达分布式天线的路径损耗为17dB，那么此收发距离的隔离度为34.6dB，相隔可小于1.5m。在设计和建设中，要按照地铁的实际状况和耦合损耗来确定分布式天线的收、发距离。
3.4 切换的实现
3.4.1 地铁在隧道内运行时切换的实现
地铁在隧道内部运行时，如果正处于通话状态的移动终端在不同小区覆盖范围内移动，无线通信网络会自动进行切换处理。目前多种制式网络主要有三种切换形式，即硬切换（如GSM系统）、软切换（如CDMA、WCDMA系统）和接力切换（如TD-SCDMA系统）。地铁环境下经常使用的是软切换中的CDMA的切换。根据切换时的迟滞时间、执行时间以及测量周期，CDMA在进行切换时一般都会需要1～3s的时间。当地铁在隧道中运行时，通常是在中间位置进行切换的，也就是切换带，此时地铁的行驶速度很快。如果在切换带地铁以最高速80km/h行驶，在1～3s时间内一共行驶了大概22～66m距离，这段距离也就是地铁的切换距离。因此，在设置隧道内两个小区的切换带时，通常相隔66m以上（如图3所示）。
3.4.2 地铁进、出隧道时的切换实现
地铁在进隧道和出隧道的过程中，无线通信网络的信号强度会发生很明显的变化。在进入隧道时，隧道内的信号强度很快减弱，隧道外的信号则逐渐增强。而地铁在出隧道时的信号强度则正好相反。在这种情况下，不同区域信号的切换就不是那么顺利实现了。通常采用的解决办法就是泄漏电缆，可以直接将泄漏电缆延伸到站台位置。但是如果泄漏电缆不能安装在站台处，就需要通过定向板状天线来把隧道内部区域的无线信号接引到站台，使其能够与站台区域范围内的信号形成重叠区。这样就可以确保无线通信网络的顺利切换。
3.4.3 乘客出入地铁站和换乘站时的切换实现
当乘客的移动终端在地铁站内部移动时，如果正好处于两个不同小区覆盖范围，无线通信网络也会发生切换。在进出地铁站、换乘站时这种切换会更加明显，具体表现为若是切换不顺利，乘客正在进行的通话通常会中断。这主要是由于扶梯运动以及人员拥挤等导致无线通信网络的信号骤然减弱，不同小区覆盖范围内的信号所形成的重叠区达不到切换的规定标准，这就使得移动终端在进出地铁站和换乘站时不能顺利实现信号切换。因此，在实际的设计方案中，要根据地铁站出入口、换乘站厅的具体情况（如乘客正常行走的速度等）来规划出足够的信号重叠区域。
3.4.4 邻区优化的实现
当乘客从一个小区覆盖范围内进入另一个小区范围时，就需要对目标小区进行及时切换，并迅速获得新小区覆盖范围的无线通信网络。但是这种切换的顺利实现也是有条件的。为了确保顺利切换，可以在必要情况下进行邻区优化。一方面，可以对邻区通信进行优化，确保相邻小区之间有通信切换的服务。另一方面，可以适当调整相邻小区之间硬件设施的有关参数，以此来确保小区信号覆盖范围达到规定标准。例如，将信号切换的触发位置进行提前或推后的适当调整，有利于相邻小区之间信号的自由切换。
4 结束语
综上所述，目前在地铁中采用的无线通信网络一般是多运营商、多种网络制式的。随着地铁运行速度的不断提升，多种无线通信网络信号之间的干扰和冲突问题也越来越凸显。在这种情况下，我们一般是采用POI平台、泄漏电缆来实现信号切换的。在这种实现技术中，我们要注意POI器件的选取，使用泄漏电缆来实现隧道覆盖，严格按照小区覆盖范围控制收发泄漏电缆距离，确保地铁在隧道运行、进出以及乘客进出车站口和换乘站时信号切换的顺利实现。
参考文献
[1]吴争展.地铁信号系统车-地无线通信传输抗干扰问题初探[J].通讯世界，2017（09）：57～58.
[2]高 辉.地铁无线通信中的LTE技术应用[J].电脑知识与技术，2017，13（19）：45～46+49.
[3]姜 浩.城市轨道交通中无线通信技术的应用探讨[J].技术与市场，2017，24（07）：114+116.
收稿日期：2018-5-13
关键词：无线通信网络；地铁；POI平台
中图分类号：U231.7 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0329-02
1 引 言
随着社会经济的发展，地铁建设步伐逐渐加快，越来越多的人开始把地铁作为出行的一种主要交通工具。在地铁中广泛使用的多种无线通信网络技术能够很大程度上提高地铁的安全性和可实行性。但是随着地铁速度的提升，多种无线通信网络信号之间的干扰和冲突问题也越来越凸显，严重影响着地铁通信与信号系统的稳定传输和速度。因此，在多种无线通信网络情况下确保地铁多网络系统的顺利切换具有重要意义。
2 目前地铁中主要的无线通信网络技术
目前在城市轨道交通中应用的无线通信网络技术主要有3G技术、WLAN技术、Zigbee技术、4G技术（TD-LTE/FDD-LTE）等。随着地铁的快速发展，对无线通信网络的安全性、稳定性和运行速度提出了更高的要求。比起WIFI制式，1.8G专用频段和TD-LTE具有更好的安全性、通信质量。LET技术在地铁等城市轨道交通中也得到了广泛的应用。
3 地铁环境下多种无线通信网络的实现技术
目前地铁环境下，涉及到的无线通信网络技术往往是多家运营商、多种网络制式的公用移动通信网络。为了实现多种无线通信网络的正常运行，避免冲突和干扰，我们一般是采用POI平台。例如，武汉地铁2号线的无线通信网络涉及到的运营商就包括中国移动、中国联通和中国电信，网络制式也有九种（移动的GSM900、DCS1800、TD-SCDMA、TD-LTE，联通的GSM900、DCS1800、WCDMA和电信的CDMA1X/DO、CDMA2000）。在这种多网络复杂情况下，湖北邮电规划设计有限公司通过POI平台和泄漏电缆顺利实现了地铁2号线的多种无线通信网络建设。
3.1 POI器件的设计实现
实现多网络制式的关键器件就是Point of Interface，即POI器件。该多系统接入平台主要是通过两种合路器，即频率合路器、电桥合路器，将多运营商多制式的网络信号进行合路，之后再引入天馈系统。POI器件包含上行和下行设备，其具体设备框图如图1和图2所示。在设计和建设中，要严格按照所建设地铁的实际状况来选择合适的POI器件。
3.2 隧道覆盖的实现
隧道覆盖是顺利实现多运营商、多网络制式的通信系统覆盖的一个关键环节。对于地铁隧道内通信系统覆盖的实现，一般有泄露电缆、同轴馈电无源分布式天线和光纤馈电有源分布式天线三种形式。但在实际的建设中通常采用性价比更高的泄漏电缆来实现隧道覆盖。这種无盲区的均匀分布非常适合应用在地铁隧道这种地形环境中。
3.3 组网方案的实现
3.3.1 泄漏电缆收、发距离的确定
收、发泄漏电缆必须要间隔一定的距离才能满足多制式无线通信网络的技术要求。根据耦合损耗，泄漏电缆的收、发距离一般要在0.5m以上。泄漏同轴电缆的参考指标如表1所示，根据耦合损耗可以很好地计算出收、发距离。
3.3.2 分布式天线收、发距离的确定
分布式天线的收、发距离与泄漏电缆并不相同。如果POI输出端到达分布式天线的路径损耗为17dB，那么此收发距离的隔离度为34.6dB，相隔可小于1.5m。在设计和建设中，要按照地铁的实际状况和耦合损耗来确定分布式天线的收、发距离。
3.4 切换的实现
3.4.1 地铁在隧道内运行时切换的实现
地铁在隧道内部运行时，如果正处于通话状态的移动终端在不同小区覆盖范围内移动，无线通信网络会自动进行切换处理。目前多种制式网络主要有三种切换形式，即硬切换（如GSM系统）、软切换（如CDMA、WCDMA系统）和接力切换（如TD-SCDMA系统）。地铁环境下经常使用的是软切换中的CDMA的切换。根据切换时的迟滞时间、执行时间以及测量周期，CDMA在进行切换时一般都会需要1～3s的时间。当地铁在隧道中运行时，通常是在中间位置进行切换的，也就是切换带，此时地铁的行驶速度很快。如果在切换带地铁以最高速80km/h行驶，在1～3s时间内一共行驶了大概22～66m距离，这段距离也就是地铁的切换距离。因此，在设置隧道内两个小区的切换带时，通常相隔66m以上（如图3所示）。
3.4.2 地铁进、出隧道时的切换实现
地铁在进隧道和出隧道的过程中，无线通信网络的信号强度会发生很明显的变化。在进入隧道时，隧道内的信号强度很快减弱，隧道外的信号则逐渐增强。而地铁在出隧道时的信号强度则正好相反。在这种情况下，不同区域信号的切换就不是那么顺利实现了。通常采用的解决办法就是泄漏电缆，可以直接将泄漏电缆延伸到站台位置。但是如果泄漏电缆不能安装在站台处，就需要通过定向板状天线来把隧道内部区域的无线信号接引到站台，使其能够与站台区域范围内的信号形成重叠区。这样就可以确保无线通信网络的顺利切换。
3.4.3 乘客出入地铁站和换乘站时的切换实现
当乘客的移动终端在地铁站内部移动时，如果正好处于两个不同小区覆盖范围，无线通信网络也会发生切换。在进出地铁站、换乘站时这种切换会更加明显，具体表现为若是切换不顺利，乘客正在进行的通话通常会中断。这主要是由于扶梯运动以及人员拥挤等导致无线通信网络的信号骤然减弱，不同小区覆盖范围内的信号所形成的重叠区达不到切换的规定标准，这就使得移动终端在进出地铁站和换乘站时不能顺利实现信号切换。因此，在实际的设计方案中，要根据地铁站出入口、换乘站厅的具体情况（如乘客正常行走的速度等）来规划出足够的信号重叠区域。
3.4.4 邻区优化的实现
当乘客从一个小区覆盖范围内进入另一个小区范围时，就需要对目标小区进行及时切换，并迅速获得新小区覆盖范围的无线通信网络。但是这种切换的顺利实现也是有条件的。为了确保顺利切换，可以在必要情况下进行邻区优化。一方面，可以对邻区通信进行优化，确保相邻小区之间有通信切换的服务。另一方面，可以适当调整相邻小区之间硬件设施的有关参数，以此来确保小区信号覆盖范围达到规定标准。例如，将信号切换的触发位置进行提前或推后的适当调整，有利于相邻小区之间信号的自由切换。
4 结束语
综上所述，目前在地铁中采用的无线通信网络一般是多运营商、多种网络制式的。随着地铁运行速度的不断提升，多种无线通信网络信号之间的干扰和冲突问题也越来越凸显。在这种情况下，我们一般是采用POI平台、泄漏电缆来实现信号切换的。在这种实现技术中，我们要注意POI器件的选取，使用泄漏电缆来实现隧道覆盖，严格按照小区覆盖范围控制收发泄漏电缆距离，确保地铁在隧道运行、进出以及乘客进出车站口和换乘站时信号切换的顺利实现。
参考文献
[1]吴争展.地铁信号系统车-地无线通信传输抗干扰问题初探[J].通讯世界，2017（09）：57～58.
[2]高 辉.地铁无线通信中的LTE技术应用[J].电脑知识与技术，2017，13（19）：45～46+49.
[3]姜 浩.城市轨道交通中无线通信技术的应用探讨[J].技术与市场，2017，24（07）：114+116.
收稿日期：2018-5-13