地铁轨道交通民用移动覆盖建议

民用移动通信覆盖系统民用移动通信覆盖系统 1 概述概述 移动通信覆盖系统是将地面移动信号引入到 市轨道交通一期工程的地下空间 用于满足运营 商公共无线信号在城市轨道交通内的延伸和覆盖 为乘客 工作人员提供高质量的公用移动通信的 服务 民用通信系统在 市轨道交通期工程的各地下车站设置民用通信设备室 各运营商的信源设 备安装在民用通信设备室内 信源设备由各运营商提供 包括中国移动通信公司 中国联通公司 中国电信公司的各种信源等设备 运营商无线信号经过多系统接入平台 POI 合路后 通过天线 漏缆等设备传输和辐射 完 成对 市轨道交通一期工程所有地下车站的站台 站厅 隧道及相关区域的无线信号覆盖 2 系统功能系统功能 1 信号引入类型信号引入类型 本工程引入的无线信号包括 1 中国移动 GSM 900 DCS1800 TD SWCDMA TD LTE 2 中国联通 GSM 900 DCS1800 WCDMA TD LTE FDD LTE 3 中国电信 CDMA 800 CDMA2000 TD LTE FDD LTE 4 数字电视 DTV 2 覆盖范围覆盖范围 民用移动通信引入系统覆盖范围如下 1 所有地下正线隧道区间 2 所有地下车站的站台层和站厅层 3 所有地下车站的主要设备用房区及出入通道 4 预留商业区民用通信无线覆盖引入接口 3 覆盖方式覆盖方式 为避免多频段系统之间的频率干扰 增加相互间的隔离度 系统采用收 发天馈系统分开设置 的方式 收 发漏缆间距离 1000mm 收 发天线间距离 1100mm 1 站厅及设备用房覆盖方案 根据车站内环境复杂 房间较多的特点 为达到均匀覆盖效果和减少干扰 天线设置方 式采用双向小区隔离概念设计 站厅 办公区域和换乘厅采用上行 下行分设若干吸顶全向天线 天线覆盖半径为 5 10m 换乘通道同样采用全向天线来满足系统的覆盖要求 车站出入口采用定向小板状天线由地下向地面覆盖 2 站台覆盖方案 站台类型为岛式站台的 采用小功率吸顶全向天线覆盖 对于较大站如 站特在列车轨 道外侧增加漏缆覆盖 站台类型为侧式站台的 采用小功率吸顶全向天线覆盖 3 区间覆盖方案 区间信号覆盖采用上 下行链路各一条漏泄电缆的方式 在隧道内安装相应 POI 及信源 达到连续覆盖区间的目的 末端站 向车站末端覆盖采用从机房引出信源 漏缆的方式覆盖 4 隧道合路设备设置隧道合路设备设置 在本工程的较长隧道区间 射频信号在传输过程中损耗较大 设置中继设备延伸覆盖 由于存 在多运营商 多系统中继设备 需通过壁挂式 POI 设备接入漏缆 壁挂式 POI 设备外形结构符合 IP65 规定 采用壁挂式安装方式 安装于隧道洞壁 漏泄电缆与壁挂式 POI 设备与运营商中继设 备之间通过跳线连接 3 系统组成系统组成 民用移动通信引入系统主要由运营商信源设备和室内分布系统构成 其中室内分布系统的 POI 宽带合路平台 天馈系统及无源器件由城市轨道交通负责建设 信源设备等由运营商负责建设 1 POI 宽带合路平台主要由上行 POI 和下行 POI 两部分组成 实现运营商上行及下行射频 信号合路及分路 上行 POI 将不同制式的手机发出的信号经过天馈的收集及传输至上行 POI 经 POI 检出不同频段的信号后送往不同的运营商基站 下行 POI 将各运营商不同频段的载波信号合成 后送至共用的天馈系统 2 为避免多频段系统之间的频率干扰 增加系统间的隔离度 采用收 发分设天馈系统 3 考虑将来地铁内不同区域话务量的增长 车站基站有通过分扇区扩容的可能性 我公司 POI 设计时特别考虑采用扩容设计预留分扇区时基站接入的条件 在站厅与站台之间覆盖设计时考 虑有覆盖重叠以预留将来分扇区的条件 4 在较长隧道区间 由于射频信号在传输过程中损耗较大 无法覆盖整个区间 需要设置 隧道内信源设备进行无线信号延伸覆盖 本招标文件隧道内各系统的信源设备亦由运营商提供 其 中各系统信源设备需通过壁挂式 POI 设备接入漏缆 5 在隧道内中继设备前后端应设置的壁挂式 POI 设备 将漏缆中的多系统 宽频信号按系 统制式分路出来 采用不同系统的中继设备进行信号延伸覆盖 6 隧道内壁挂式 POI 设备外形结构符合 IP65 规定 采用壁挂式安装方式 安装于隧道洞壁 4 覆盖技术方案覆盖技术方案 1 车站覆盖方案车站覆盖方案 地下车站覆盖主要包括站厅 通道 设备层 地面出入口 商业区等区域 多个运营商网络信 号经过 POI 接入合路后 输出给车站站厅 站台 出入口通道 商业区 通过射频电缆 无源功率 分配器件 采用宽频吸顶天线实现覆盖 在车站采用两套分布系统 一套上行 一套下行 POI 输出接入下行天馈 终端用户上行信号 接入到上行天馈 回传至运营商基站及网络 中 中国 国移 移动 动基 基站 站中 中国 国联 联通 通基 基站 站中 中国 国电 电信 信基 基站 站 耦 耦合 合器 器 耦 耦合 合器 器 下行POI单元上行POI单元 车 车站 站天 天馈 馈系 系统 统 RX系 系统 统 TX系 系统 统 耦 耦合 合器 器 耦 耦合 合器 器 监控单元 车站 车站 车站覆盖示意图 2 换乘站覆盖方案换乘站覆盖方案 地铁线路换乘车站有多种结构 常见的是共站厅不同站台隧道 换乘站有二线换乘或多线换乘 站 如共用站厅 可用已建线路基站进行覆盖 新建线路车站单独在站台设置机房新设置基站覆盖 新建线路的隧道及车站站台 切换区域设置在换乘站厅至站台的通道楼梯区域 覆盖的组网方式与 普通车站相同 3 车站覆盖方案链路预算 车站覆盖方案链路预算 以 LTE 为例 假设 LTE 的 PCCPCH 功率为 15dBm POI 插损 6dB 边缘覆盖指标为 105dBm 天线增益 3dBi 天线覆盖半径 15 米 跳线 接头 功分器 耦合器 馈线损耗为 20dB 人体 墙 体阻挡 12dB 功率余量 3dB 根据自由空间电磁损耗公式 PL d dB 32 45 20lgd Km 20lgf MHz 其中 d 为 0 015Km f 为 2000MHz PL d 为 62dB 根据上述计算结果 全部损耗为 15 6 3 62 20 12 3 85 远大于边缘覆盖指标要求 105 且留 有较大余量 所以完全满足覆盖要求 4 隧道覆盖方案隧道覆盖方案 多个运营商网络信号经过 POI 合路后 通过射频同轴电缆 输出至泄漏电缆进行覆盖 在地铁 隧道中列车行驶速度快 采用泄漏电缆进行覆盖 信号比较均匀 泄漏同轴电缆隧道覆盖方式 是 在隧道内沿隧道壁敷设漏缆 借助漏缆对信号的泄漏原理来进行隧道信号场强覆盖 如下图所示 隧道覆盖示意图 为保证信号以最小的损耗覆盖车厢 泄漏电缆的架设高度宜和车窗平行 信号通过车窗 以较 少损耗到达用户 漏缆间物理距离增加以提高系统隔离度 5 长隧道覆盖方案长隧道覆盖方案 由于基站输出功率有限 部分较长区间 使用运营商 RRU 补充信号功率不足的问题 各运营 商信号经过 RRU 放大后通过多频分合路器 分别接入上下行泄漏电缆 完成对长隧道区间的覆盖 下面为各制式 RRU 覆盖隧道长度 隧道区间设备覆盖距离隧道区间设备覆盖距离 引入类型引入类型 电信电信 CDMA800CDMA800 移动移动 GSM900GSM900 联通联通 GSM900GSM900 移动移动 DCS1800DCS1800 联通联通 SDRSDR 电信电信 CDMA2000CDMA2000 联通联通 WCDMAWCDMA 移动移动 TD TD SCDMASCDMA 移动移动 TDD LTETDD LTE 电信电信 FDD LTEFDD LTE 使用频率 MHz 8009009001900180021002100200023001800 RRU 或光纤直放站 功率 dBm 333636363633333314 215 边缘覆盖场强指标 dBm 85 85 85 85 85 85 85 85 105 105 多频分合路器插损 dB 6666666666 跳线及接头等损耗 dB 1111111111 13 8 漏缆 100 米传 输损耗 dB 2 22 42 44 34554 56 54 13 8 漏缆耦合损耗 dB 2 米 95 71717167676767676767 车体 人体损耗 12121215151515151515 工程余量 dB 3333333333 路径最小损耗 dB 93939392929292929292 漏缆上允许损耗 dB 252828292926262627 228 信号覆盖最远传输 距离 m 单向 1136 1167 1167 674 725 520 520 578 418 700 信号覆盖最远传输 距离 m 双向 2273 2333 2333 1349 1450 1040 1040 1156 837 1400 从上表可以看出 TD LTE 覆盖效果最差 双向只能覆盖 837 米 加上切换所需的 178 米 假 设 LTE 切换所需时间最长为 8s 列车速度 80Km s 只能覆盖 659 米 根据各隧道区间长度 距离 在 1184 米以内的 可用 1 台 RRU 覆盖 距离在 1184 米到 1900 米 需要两台 RRU 覆盖 超过 1900 米 需要 3 台 RRU 覆盖 可计算出各站点隧道区间 RRU 数量 以及多频分合路器的数量和其他材料 的数量 6 切换方案切换方案 隧道内切换隧道内切换 列车在隧道中段最高运行速度为 80km h 以 GSM 切换为例 切换最长时间为 6 秒 加 2s 冗 余时间 设置为 8s 3G 软切换时间小于 3 秒 在 8 秒内 列车行驶了 178 米 因此在覆盖场强大 于 85dbm 的情况下 只要在隧道中的切换区长度 178 米左右 即可保证良好的切换成功率 车站 区间泄漏电缆不做截断 但为了不影响车站间基站正常工作 如在短隧道中考虑增加衰减器 实际 工程中 切换距离由于工程条件可能会有偏差 但幅度不会太大 隧道区间切换示意图 隧道与站台间切换隧道与站台间切换 列车在由隧道进入车站是运行速度为 30km h 以 GSM 切换为例 切换最长时间为 6 秒 加 2s 冗余时间 设置为 8s 3G 软切换时间小于 3 秒 在 8 秒内 列车行驶了 66 米 因此在覆盖场强大 于 85dbm 的情况下 只要在保证切换区长度 66 米左右 即可保证良好的切换成功率 7 地下站出入口切换地下站出入口切换 通常 乘客乘坐自动扶梯进出地铁车站 由于自动扶梯运动以及人群拥挤而产生的信号衰落 而使手机信号强度锐减 造成信号重叠区域 切换区 不够 易造成用户通话中断 移动用户出入站台的过程 位置坐标及站厅信号与室外信号电平电场强变化如下图所示 地铁车站出入口小区切换示意图 参考以上能量分布图 分析最差的出入地铁站的切换情况 行人进入地铁站时 自动扶梯运行 10 秒 行人前进 2 秒后地铁站厅与室外场强相等 自动扶梯运行的速度通常为 1 5 米 秒 则人走入地铁口的距离为 8 秒 1 5 米 秒 12 米 设计时只要确保行人进入站厅 12 米 站厅信号出入口电平在 80dBm 以上 即可保证乘客经过 地铁出入口平稳切换 通常设计时在车站出入口会安装天线 天线覆盖半径在 10 15 米 完全满足 上述要求 行人出站时切换情况与入站时相同 8 隧道出入口切换隧道出入口切换 地下隧道是依靠泄漏同轴电缆馈送的射频信号进行覆盖 因此可以将泄漏电缆馈送射频信号至 隧道洞口 并保证有一定射频信号的余量 然后在洞口安装定向板状天线连接泄漏电缆 使地下隧 道信号延伸至地面 与室外信号场强保持平稳过渡状态 当列车驶出地面时 室内信号逐渐减弱 室外的信号逐渐增强 没有信号突然消失的情况 避免了移动台因为切换时间不足造成掉话 列车最高运行速度为 80km h 按 GSM 最长切换时间 8 秒计算 8 秒钟行进距离是 178 米 为 了满足运行列车切换区