第15章商用通信系統(tǒng)

第15章商用通信系統(tǒng)第一頁(yè)，共25頁(yè)。城市軌道交通的移動(dòng)通信系統(tǒng)分為專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng)與公用（商用或民用）移動(dòng)通信系統(tǒng)。專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng)為城市軌道交通內(nèi)部的運(yùn)行、調(diào)度和管理服務(wù)，一般是指城市軌道交通中的無(wú)線(xiàn)集群系統(tǒng)。公用移動(dòng)通信系統(tǒng)即公眾網(wǎng)電信運(yùn)營(yíng)商的GSM、CDMA或3G移動(dòng)通信系統(tǒng)。對(duì)城市軌道交通地面和高架部分，車(chē)站與列車(chē)中的乘客可利用公眾移動(dòng)通信網(wǎng)的地面覆蓋進(jìn)行通信；而移動(dòng)通信的地面電磁波不可能直接進(jìn)入地下部分，故需要在地下部分中建設(shè)公眾移動(dòng)通信網(wǎng)的覆蓋系統(tǒng)，即城市軌道交通地下部分的公共覆蓋系統(tǒng)，也稱(chēng)為商用通信系統(tǒng)。因?yàn)樵诘叵虏糠终緩d、站臺(tái)與隧道中電磁波的傳播特征與自由空間傳播特征相比較有其特殊性。故在地下部分中，公共覆蓋的天饋（天線(xiàn)、饋線(xiàn)）系統(tǒng)部分，需針對(duì)地下部分的特殊環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工。第二頁(yè)，共25頁(yè)。知識(shí)點(diǎn)1．商用通信系統(tǒng)的需求；2．商用通信系統(tǒng)的構(gòu)成。技能目標(biāo)1．掌握商用通信系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及其功能；2．掌握多系統(tǒng)接入平臺(tái)的使用。第三頁(yè)，共25頁(yè)。15.1商用通信系統(tǒng)的需求

近年，移動(dòng)電話(huà)以極高的速度發(fā)展，我國(guó)的移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)近年成倍增長(zhǎng)，用戶(hù)對(duì)移動(dòng)通信的要求也越來(lái)越高，但是作為日流量達(dá)幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)人次的城市軌道交通，移動(dòng)通信不可能直接進(jìn)入到地下部分，移動(dòng)通信到此往往不通，變成信號(hào)盲區(qū)，眾多用戶(hù)深表不滿(mǎn)，甚至難以容忍，地鐵“掃盲”已成為廣大用戶(hù)的共同心聲，迫切要求改變地鐵不通移動(dòng)電話(huà)的不合理現(xiàn)狀。第四頁(yè)，共25頁(yè)。在地鐵建設(shè)中，地鐵公司起初只考慮到地鐵自身的無(wú)線(xiàn)調(diào)度通信系統(tǒng)，對(duì)公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)并無(wú)明文要求。世界上許多國(guó)家和地區(qū)以往也只是在地鐵開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后，才陸續(xù)建設(shè)地鐵移動(dòng)通信系統(tǒng)，以致許多運(yùn)營(yíng)公司各自為政，形成地鐵內(nèi)有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備、傳輸天線(xiàn)和傳輸電纜，不僅增加了施工難度，而且由于重復(fù)建設(shè)，費(fèi)用巨大。而現(xiàn)有的商用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)繁多，有GSM900、DCS1800、CDMA800和PHS，還有TD-SCDMA、WCDMA、DMA2000等3C網(wǎng)絡(luò)，不可能允許每個(gè)電信運(yùn)營(yíng)商都在城市軌道的地下鋪設(shè)相應(yīng)的電纜等，同時(shí)由于地鐵移動(dòng)通信系統(tǒng)造價(jià)高昂，除地鐵本身的無(wú)線(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)和公眾尋呼系統(tǒng)外，非地鐵公司一家所能承受。第五頁(yè)，共25頁(yè)。因此，需要地鐵公司、移動(dòng)運(yùn)營(yíng)公司共同研究協(xié)商，形成騏建移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)的協(xié)議。這樣在地鐵建設(shè)過(guò)程中，地鐵移動(dòng)通信系統(tǒng)建設(shè)也同步進(jìn)行，地鐵通車(chē)之日，移動(dòng)電話(huà)在地鐵全線(xiàn)也同時(shí)開(kāi)通，這樣也避免了日后設(shè)計(jì)施工的不便和浪費(fèi)。聯(lián)建地鐵移動(dòng)通信，將取得“雙贏(yíng)”或者“多贏(yíng)”。第六頁(yè)，共25頁(yè)。由于目前我國(guó)的移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商有中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信三家，為保證各運(yùn)營(yíng)商順利接人無(wú)線(xiàn)信號(hào)，需要對(duì)各運(yùn)營(yíng)商的信號(hào)源進(jìn)行統(tǒng)一建設(shè)。城市軌道交通商用通信系統(tǒng)的覆蓋，需要考慮特殊環(huán)境的特點(diǎn)，尤其是在隧道中的覆蓋。站廳、站臺(tái)的覆蓋已非常成熟，但在隧道中的覆蓋就要十分注意。由于列車(chē)速度較快，PHS在地下的車(chē)廂中根本無(wú)法使用，只在站廳站臺(tái)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了覆蓋，而對(duì)于GSM、CDMA和未來(lái)3G的覆蓋就要求做到均勻覆蓋。第七頁(yè)，共25頁(yè)。15.2城市軌道交通商用通信系統(tǒng)的構(gòu)成1．商用通信系統(tǒng)的基本組成城市軌道交通商用通信系統(tǒng)包括：電源配電系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和無(wú)線(xiàn)覆蓋系統(tǒng)。①電源配電系統(tǒng)為無(wú)線(xiàn)覆蓋系統(tǒng)設(shè)備及傳輸系統(tǒng)設(shè)備等提供可靠的工作電源。②傳輸系統(tǒng)是一個(gè)基于光纖的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要為商用通信運(yùn)營(yíng)商提供傳輸服務(wù)，在移動(dòng)通信系統(tǒng)基站至信號(hào)引入站之間提供傳輸通道，同時(shí)可為無(wú)線(xiàn)覆蓋系統(tǒng)網(wǎng)管監(jiān)控提供傳輸通道。

第八頁(yè)，共25頁(yè)。③無(wú)線(xiàn)覆蓋系統(tǒng)是城市軌道交通商用通信系統(tǒng)最重要的部分，它為各移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商提供地鐵內(nèi)的良好覆蓋。目前，主要采用多系統(tǒng)接人平臺(tái)(POI)實(shí)現(xiàn)整合，頻率范圍為80MHz-2.5GHz．主要滿(mǎn)足數(shù)字音頻廣播、GSM（中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通或其他運(yùn)營(yíng)商），DCS（中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通或其他運(yùn)營(yíng)商），CDMA（中國(guó)電信或其他運(yùn)營(yíng)商）以及3G(CDMA2000、WCDMA、TDSCDMA)在地下車(chē)站和區(qū)間的延伸和覆蓋，并預(yù)留未來(lái)數(shù)字電視引入地下的條件。第九頁(yè)，共25頁(yè)。2．天饋系統(tǒng)的組成基于POI的天饋系統(tǒng)包括多系統(tǒng)接入平臺(tái)POI、漏泄電纜、全向吸頂天線(xiàn)。為使射頻信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)分布均勻，完成以上各部件的射頻連接，還配置了定向耦合器、功分器及各種規(guī)格的射頻饋線(xiàn)電纜和饋線(xiàn)接頭。多系統(tǒng)接人平臺(tái)(POI)是公用移動(dòng)（商用）通信系統(tǒng)的前端設(shè)備，也是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它將不同運(yùn)營(yíng)商的多個(gè)通信系統(tǒng)的信號(hào)耦合進(jìn)入同一套天饋系統(tǒng)。第十頁(yè)，共25頁(yè)。如圖15—1所示，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中分為下行POI（合路單元）和上行POI（分路單元）。下行POI的主要功能是將各運(yùn)蕾商基站發(fā)出的不同頻段的載波信號(hào)，合成后送至共用的天饋分布系統(tǒng)；上行POI的主要功能是將不同制式的移動(dòng)臺(tái)所發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)天線(xiàn)的收集及饋線(xiàn)的傳輸至上行POI，經(jīng)POI檢出不同頻段的信號(hào)后送往不同的運(yùn)營(yíng)商基站。第十一頁(yè)，共25頁(yè)。第十二頁(yè)，共25頁(yè)。在每個(gè)地下車(chē)站商用通信機(jī)房各設(shè)置1套POI平臺(tái)，移動(dòng)通信基站的下行信號(hào)經(jīng)由POI合路后，再分別傳送至站臺(tái)層、上下行隧道區(qū)間、站廳層、出入口通道、商業(yè)區(qū)及換乘通道，完成射頻信號(hào)的下行覆蓋；反之來(lái)自站臺(tái)層、上下行隧道區(qū)間、站廳層、出入口通道、商業(yè)區(qū)及換乘通道的上行信號(hào)，通過(guò)POI合路后，再分別送到各移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商基站的上行信號(hào)接收端，完成射頻信號(hào)的上行傳輸。第十三頁(yè)，共25頁(yè)。數(shù)字音頻廣播經(jīng)二功分器，一路采用低頻接人器將信號(hào)接人POI隧道覆蓋輸出，在隧道區(qū)間共享漏泄同軸電纜實(shí)現(xiàn)覆蓋，一路在站廳、站臺(tái)、設(shè)備層采用低頻天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)覆蓋。PHS信號(hào)主要考慮站廳、站臺(tái)和設(shè)備層的覆蓋，隧道區(qū)間的覆蓋不作要求。PHS信號(hào)采用耦合器接人POI站廳／站臺(tái)／設(shè)備層輸出，實(shí)現(xiàn)在站廳、站臺(tái)和設(shè)備層的覆蓋。第十四頁(yè)，共25頁(yè)。上下行區(qū)間隧道采用漏泄同軸電纜進(jìn)行覆蓋，隧道內(nèi)漏泄同軸電纜采用上下行信號(hào)分纜輻射。自POI下行輸出端／上行輸入端在站臺(tái)兩側(cè)采用射頻同軸電纜，將無(wú)線(xiàn)信號(hào)引至隧道口；地下車(chē)站站廳層、地下車(chē)站站臺(tái)層、設(shè)備層、公共區(qū)域、出人口通道、商業(yè)區(qū)及換乘通道，采用全向吸頂小天線(xiàn)進(jìn)行覆蓋；在較長(zhǎng)隧道區(qū)間，為實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋，需設(shè)置光纖直放站，光纖直放站前后端應(yīng)設(shè)置多頻段分合路器，將漏纜中的多系統(tǒng)、寬頻信號(hào)按系統(tǒng)制式分路出來(lái)，并采用不同系統(tǒng)的光纖直放站分別放大。第十五頁(yè)，共25頁(yè)。這種在隧道采用無(wú)線(xiàn)基站接人、泄漏電纜傳輸實(shí)現(xiàn)地鐵內(nèi)移動(dòng)通信覆蓋的方案較以往采用直放站接入或基站接入、地鐵站廳站臺(tái)（不包括隧道）使用分布式天線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)傳輸效果好，技術(shù)先進(jìn)，施工簡(jiǎn)便，盡管投資大大高于后者但這種系統(tǒng)能夠包含多種無(wú)線(xiàn)體制，如GSM、CDMA以及未來(lái)的3C通信方式，甚至還包括FM廣播頻段和視頻信號(hào)等在內(nèi)，地鐵公司自行引進(jìn)或建設(shè)的數(shù)字集群系統(tǒng)亦可包括在內(nèi)。讓城市軌道交通商用通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組建更加靈活。第十六頁(yè)，共25頁(yè)。3.分布式天饋系統(tǒng)的構(gòu)成圖15-2所示為一種較為典型的分布式天饋系統(tǒng)的示例，由上行POI，下行POI、天線(xiàn)陣、漏泄電纜、傳輸電纜、功分器、耦合器等構(gòu)成。第十七頁(yè)，共25頁(yè)。第十八頁(yè)，共25頁(yè)。定向耦合器，是為了在城市軌道交通地下部分實(shí)現(xiàn)多天線(xiàn)覆蓋的分布天饋方案，需要從主干線(xiàn)路中提取部分信號(hào)完成功率分配功能。例如采用6dB和10dB耦合器進(jìn)行功率能量的分配。為實(shí)現(xiàn)分布天饋方案需要有功分器，功分器將一路輸入信號(hào)能量分成兩路或多路相等輸出能量，也可以反過(guò)來(lái)將多路信號(hào)能量合成一路輸出。第十九頁(yè)，共25頁(yè)。在本例中，為保證多系統(tǒng)、多頻段信號(hào)集中傳輸?shù)男枰?，采用在城市軌道交通地下部分的沿線(xiàn)地下車(chē)站通信設(shè)備用房?jī)?nèi)，由各運(yùn)營(yíng)商放置信號(hào)源設(shè)備（基站）的方式，將各運(yùn)營(yíng)商的信源信號(hào)（不同制式、不同頻段的載頻信號(hào)）經(jīng)多系統(tǒng)接人合路平臺(tái)(POI)合路后，再經(jīng)過(guò)天饋分布系統(tǒng)將能量傳播出去，完成對(duì)地下站廳、站臺(tái)、商業(yè)街及隧道的覆蓋。其中，站臺(tái)、隧道利用漏泄電纜覆蓋，站廳采用全向天線(xiàn)分布覆蓋。由于系統(tǒng)需將多個(gè)運(yùn)營(yíng)商基站載頻信號(hào)進(jìn)行多個(gè)頻段信號(hào)的集中傳輸與輻射，為避免多頻段系統(tǒng)之間的頻率干擾，增加收、發(fā)信隔離度，在本例中采用收、發(fā)天饋系統(tǒng)（包括天線(xiàn)與漏泄電纜）分開(kāi)的方式。第二十頁(yè)，共25頁(yè)。在站臺(tái)中，各運(yùn)營(yíng)商的基站發(fā)射機(jī)所發(fā)射的信號(hào)，經(jīng)下行POI合路后，分別送入上行與下行車(chē)道（包括站臺(tái)與隧道）的左右兩側(cè)的共四段發(fā)送漏纜，其中的兩段漏纜還提供站臺(tái)部分的下行公共覆蓋；在上行方向，將來(lái)自上行與下行車(chē)道（包括站臺(tái)與隧道）的左右兩側(cè)的共四段接收漏纜，送人上行POI將射頻信號(hào)分路后，分別送各電信運(yùn)營(yíng)商基站的接收機(jī)，其中的兩段漏纜還提供站臺(tái)部分的上行公共覆蓋。第二十一頁(yè)，共25頁(yè)。若有A、B、C三個(gè)車(chē)站，其中A、B（或B、C）車(chē)站之間隧道由兩個(gè)車(chē)站POI所連接的漏纜共同覆蓋。為了解決手機(jī)在隧道中平滑切換的問(wèn)題，A車(chē)站所連接的漏纜與B車(chē)站所連接的漏纜需有一段互相重疊（或直通）。其中的B車(chē)站需提供上