地铁无线通信多系统接入的抗干扰技术及覆盖效果测试

地铁无线通信多系统接入的抗干扰技术及覆盖效果测试

陶彧

大连地铁运营有限公司

摘要：经济的发展促进了科技的腾飞，城市建设也越来越完善，其中，城市交通网络的发达为居民的生活提供了很大便利。近年来，我国各大城市相继开始修筑完善地铁工程，确保居民出行的便捷。随着互联网技术的广泛应用，人们对网络水平的要求越来越高，其对地铁通信功能也要求愈发严格，但地铁设施位于地面之下，其通信网络工程的施工技术较为复杂，因此城市地铁的通信工程建设便成为整个地铁工程的重难点项目。

关键词：地铁无线通信；多系统接入；抗干扰技术；覆盖效果测试

引言

无线通信因传播空间不依赖物理线路，成本更低、可扩展性更强被广泛应用，地铁上的无线通信设备通常会由于列车的移动改变而受周边环境因素影响很大，而且地铁车体以及轨道大多是密集的钢结构、部分车段存在大型设备阻挡、列车的电机启动的瞬时电压、周围其他同频无线网络的干扰等多种干扰因素，均可能使无线产生信号发生扰动。在这种情况下无线通信网络如何布点、天线如何选配、频段信道如何配置、安装位置如何选定等，对通信技术传输抗干扰技术有非常高的要求。

1对地铁无线通信多系统接入的抗干扰技术的研究分析

地铁作为城市建设的重中之重，高速移动状态下的车地无线传输对于通信提供提出了更高的要求，以确保安全运营的实现，满足业务多样化需求。车地无线通信系统要求主要以业务宽带化、运行高速化、管控实时化等为主，城市轨道交通中流媒体、高清广告实时播放等宽带业务需要车地无线网络提供足够宽的传输管道；随着地铁最高设计时速的增长，对高速移动场景下的网络性能力提出挑战；为满足安全运营需求，需将运行列车车厢实时视频监控回传，管控实时化要求较高。以上这些高要求使得无线通信技术的应用遭遇了诸多平静，致使地铁无线业务的开展受到影响。在当今地铁领域中，列车与地面要保持连续的通信和联系，即车地无线通信系统，车地无线通信系统是地铁的重要基础设施，是地铁安全运营所必须的信息交互系统，系统的通信质量和可靠性直接决定地铁的运营状况，与人们的出行体验息息相关，是城市进行地铁建设时需要重点考虑的问题。因此，有关通信工作人员需要分析产生干扰现象的愿意，之后采取恰当的方法来完善对交通的干扰情况，为提高我国的通信情况、提高系统数据的传送速度等内容奠定基础，这样才能在一定程度上提高交通车地无线通信的抗干扰能力。

2地铁无线通信多系统接入的抗干扰技术

2.1PIS通信传输抗干扰技术

研究通信传输抗干扰技术，分析不同的技术框架与结构，清楚信号传输机制与整体运行结构的实际情况，为系统传输机制的构建提供支持。PIS技术在我国科技水平提高的背景下出现，成为当下新兴技术项目，拥有良好的实践应用效果以及巨大的发展潜力。技术在应用中主要包含频点隔离技术参数与信号补空。前者在通信信号传输阶段，可以在技术结构下提高参数框架组件与整体技术结构的合理性与有效性。技术在应用中通过分离输出频率的方式，在干扰源预防方面获得良好的效果，可以有效地降低干扰源实际信号，保障信号传输工作良好的开展，达到整体技术项目给出的运行目标；后者在通信信号传输期间，可以使用补空的方式处理不良信号隔离不良信号。选择补空的方法处理不良信号，必须确保工作对象为PIS系统。在无线通信传输抗干扰技术应用下，围绕整体技术参数针对性强的特征，应该在通信信号抗干扰项目运行期间，快速采取补空的方式处理。工作人员在通信传输系统运行期间，应该了解不同厂商给出的PIS系统参数，围绕PIS系统给出的参数，快速建立参数处理库，加强对数据的管控能力。进行针对性控制时，保证运行框架可以满足对信号传输方面的需求，技术人员必须在PIS通信传输抗干扰技术应用中，将PIS系统频率与地铁信号系统频率分别维持在2.4赫兹与5.8赫兹的水平上。

2.2科学布置滤波器

滤波器是多系统接入平台系统中的核心设备之一，具有带外抑制特性，抑制能力通常在70dB以上。所谓带外抑制，是指滤波器对于偏离“中心频率±通带宽度”以外的信号，相对于中心频率处的信号的抑制能力。以中国移动900MHZGSM系统和中国联通800MHZCDMA系统为例，分析干扰形式及抗干扰技术。GSM系统在运行时所受的干扰主要有3种形式，分别为杂散干扰、阻塞干扰、互调干扰。其中，杂散干扰主要来自于CDMA基站在885MHZ附近的带外发射，它会导致GSM系统的信噪比大幅度降低，通信严重受限；阻塞干扰取决于GSM接收机的带外抑制能力，同时也与CDMA的载波发射功率等有关；互调干扰与CDMA多载频、非线性的运行模式有关，取决于CDMA系统的带外抑制能力。在CDMA基站发射端和GSM基站接收端分别安装带通滤波器，是抑制干扰的一种有效方法。假设地铁无线通信系统中有A、B两条并行的通信网络，在A网的接收通道中安装接收滤波器，可以在接受带外发射信号时进行同步抑制，从而降低B网对A网的阻塞干扰。同样的，在B网的接收通道中安装接收滤波器，也能够达到减轻A网对B网阻塞干扰的效果。

2.3无线攻击和非法接入的防范技术

无线通信的开发性很强，容易遭到非法攻击和接入，加强系统消除非法接入的能力对于维护系统安全性具有非常重要的意义。1）可以采用SSID广播功能，从而降低恶意入侵的可能性。2）设置网关参数，对接入无线网络的人员进行有效的限制和监控，利用媒体接入子层网络的技术手段，对接入网络人员名单进行控制。通过严格把控接入人员的权限来降低非法入侵接入的几率。3）通过细化无线网的区域结构，增加交换机层数，提高网络防攻击能力。这种方式能够很大程度地提高网络安全，防止非法用户的接入。4）密码系统采用动态刷新的方式，从而提高密码安全性，防止密码被破获。5）在网络系统内容设立检测和警报系统，定期对网络潜在的漏洞进行检测，并及时监督，检查是否有非法入侵的痕迹等。6）提高防火墙性能，减少防火墙漏洞，从而阻止非法用户的侵入。7）定时对网络系统进行升级并及时检测，在发现系统漏洞时要进行补充。8）要定时对相关硬件设施以及服务器进行检修和升级，提高网络运行的效率和稳定性能，通过先进设备来保障通信网络的抗干扰能力。9）加强网络管理工作人员的规范操作，避免不规范造成的网络漏洞和故障。

3地铁无线信号覆盖效果测试

无线通信子系统的指标要求如下：a.GSM系统。隧道、站台、站厅超过95%的区域场强≥-85dBm；超过95%的区域在99%的时间内移动台可接入网络；误码率为3以下的区域占整个覆盖区域的95%以上。b.CDMA系统。隧道、站台、站厅超过95%的区域场强≥-85dBm；超过95%的区域在99%的时间内移动台可接入网络；一次解码时误帧率≤1%。基于上述要求对地铁2号线覆盖效果进行测试，测试所用手机为爱立信TEMS，所用软件ANTWalkmanforGSM测试系统，测试内容为通话测试和扫频测试。选择1800MHz网络信号进行测试。该测试区间内信号场强在-50-RxLev（满强度）之间波动，其中超过-85dBm的占比达到了100%，满足设计要求中95%的要求。误码率为3以下的区域为100%，也满足设计要求中95%的要求。综上，将无线通信多系统接入地铁后，隧道、站台、站厅内1800MHz信号覆盖场强满足设计要求，保证了地铁运行时的无线通信需要。

4提升地铁无线通信多系统接入的抗干扰技术的措施

4.1干扰控制方案

整体上，可通过系统频率组合、功率控制、POI性能和施工工艺提升等手段，实现2G/3G/4G/5G网络的多系统共存和干扰控制。在系统频率组合上，由于3家运营商1.8-1.9GHz的系统较多，为了减少干扰，在有其他频率可用的情况下可避免移动TDF1900MHz频段、电信LTE1800频段的使用，这样对联通的LTE1800、WCDMA2100的干扰指标有较大的改善。同时，建议在满足覆盖需求的情况下控制各接入系统的设备输出功率（不超过40W），这对各家通信系统的干扰控制有一定的作用。在POI选型上，一定要注意POI的质量和性能。在控制插损的同时注意干扰抑制性能和功率容量的提升，三阶互调抑制性能不能差于-155dBc（PIM≤-155dBc@+43dBm×2），否则，漏缆分布系统的干扰指标将存在较大的隐患。同时，要重点关注漏缆分布系统的施工工艺和接头保护。轨行区环境恶劣，必须提供漏缆分布系统的施工工艺，整个漏缆分布系统的干扰抑制指标必须优于-140dBc。建议各类接头采用防水加固的专用接头外套，避免后续接头松动带来的干扰。

4.2降低乘客信息系统的制约因素

针对乘客信息系统产生的制约影响，通常状况下会借助频点阻隔及补空两类模式达成相关功能。由频点阻隔模式来讲，一般情况下会借助把乘客信息系统及基于通信的列车自动控制系统分离的模式提升输出频率，进而规避某些外来数据信号扰动因素制约整个数据信息传输的工作效率；关于补空的模式，一般是由乘客信息系统的数据信息出发搞好处置。配合真实使用状况，经相关工程技术人员研究得出补空模式具备比较大的实际运作性。但是从实际状况来讲，乘客信息系统具有比较多供应商，因此未能获得行之有效的落实。针对这种情况，通常状况下将借助调节频率时段的模式来处理数据信号之间

4.3防控多径措施

伴随着多径措施的持续推广，将导致列车与地表实行数据交换的过程中会产生非常明显的无线网络信号失真状况，导致无线网络通信网络内部运行的平稳性非常不利。因此，一定要预先搞好相关网络安全的防控工作，依照每种频率的参数信息实行多子载波试验，保障参数信息传送的平稳性。此外，还应该注意周围的数据信息制约要素，规避产生数据信息盗取的危险状况。假如发生了参数信息传输进程中出现了遗失状况，通常会借助数据信息接收基站的结合编码实施数据恢复工作，唯只有这种情况才可以提高多径措施的整体实际使用效率。

结束语

综上所述，相关建设单位需要清楚地铁信号系统对地铁运行起到的重要作用，必须提高地铁信号系统设计的合理性，使其为地铁可靠、安全地运行提供保障。在地铁工程建设中需要了解地铁信号系统运行的情况，在实际建设中清楚工程特点，收集工程各方面数据，研究无线通信传输的干扰源。根据分析得到的结果，快速编制无线抗干扰方案，通过科学的控制方式，从而可以提升地铁工程内信号系统建设的合理性，降低干扰因素对系统信号传输形成的不利影响。建设单位在地铁工程中需要关注现代技术的发展情况，随着地铁工程建设要求的提高，应用先进的抗干扰技术作为提高无线传输系统运行可靠性、安全性的有效手段，优化地铁信号系统运行效果

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