第一篇：地鐵移動通信系統切換設計解析

地鐵移動通信系統切換設計

摘 要 結合廣州地鐵1、2號線工程經驗,對地鐵移動通信系統的各種條件下的切換方案設計進行探討,包括隧道間小區切換、換乘站的上下層切換、站內和站外切換、隧道和地面切換等。關鍵詞 地鐵 移動通信 切換 基站

為了實現地鐵移動通信信號的覆蓋,必須在地鐵內部建立專門的無線信號覆蓋系統,由于存在多個基站來實現對地鐵的信號覆蓋,同時,移動用戶經常是在移動的列車中或地鐵出入口通信,因此,必然存在切換問題,下面結合廣州地鐵1、2號線的工程經驗,對地鐵移動通信系統切換方案設計進行探討。1 切換的概念

切換是指在蜂窩系統中,移動臺從一個信道或基站切換到另一個信道或基站的過程。這種切換操作過程不僅要識別新基站,還要將話音和信令信號分派到新基站的信道上。在小區內分配空閑信道時,用戶的切換請求優于用戶初始呼叫請求。切換是在不被用戶察覺的情況下實現這個過程的,且一旦切換完成,移動臺不應立即再切換。切換發生的門限值是在系統安裝時進行初調的,且初始參數設置取決于系統性能要求,不能隨意改變。切換的目的就是維持高質量的信號質量、平衡小區之間的業務量及恢復出現故障的控制信道,切換主要有以下三種形式。

1)信號質量切換

當基站接收到的移動臺信號電平低于預分配門限值時就開始進行切換過程,服務基站通知移動業務交換中心(MSC),請求鄰近所有其他小區,以便確定可最佳接收移動臺信號的某小區,然后就把新的信道號通知給服務基站,以便移動臺進行切換。

2)業務量平衡切換

本切換方式主要是為了平衡不同小區之間的負荷,以使每個小區不會出現過載現象。當相鄰小區間重疊范圍很大時,負載平衡是最有效的,這種平衡的實現可用“引導切換”技術來完成。

3)控制信道出現故障切換

在控制信道出現故障,此時可用一個話音信道作為備份控制信道。該特性設計的系統在控制信道出現故障時,如果移動臺正在使用原指定的備份控制信道通話,則此時要求移動臺切換到另一個話音信道工作,由故障引起切換的主要目的就是將此信道釋放話音業務而準備控制信道。

切換的種類主要有小區內切換、基站控制器(BSC)內切換、移動交換中心(MSC)內切換、移動交換中心(MSC)間切換、網絡間切換等。

在數字蜂窩系統中,是否切換是由移動臺來輔助完成的。在移動臺輔助切換中,每個移動臺監測根據周圍基站發出的信號進行無線測量,包括測量功率、距離和話音質量,這三個指標決定切換的門限。無線測量結果通過信令信道報告給基站子系統中的基站收發信臺,經過預處理后傳送給基站控制器,基站控制器對綜合功率、距離和話音質量進行計算且與切換門限值進行比較,然后再決定是否進行切換。

數字蜂窩系統中的切換有時也稱為硬切換。但在CDMA蜂窩系統中,由于不用按信道化的無線系統那樣在切換期間分配一個不同的無線信道,擴頻通信用戶在每個小區里都共享相同的信道。因此,切換并不意味著所分配信道上的物理改變,而是由不同的基站來處理無線通信任務。通過同時估算多個相鄰基站接收到的同一個用戶的信號,MSC能夠及時判斷出任何時刻用戶信號的最佳情況。

從不同基站接收到的瞬時信號中進行選擇的處理稱為軟處理。軟切換與硬切換的差別在于:硬切換需要先中斷與原基站的聯系,再在一指定時間內與新基站取得聯系;而軟切換就是當移動臺需要與一個新基站通信時,并不需要先中斷與原基站的聯系。軟切換只能在相同頻率的CDMA信道間進行。2 地鐵移動通信切換方案考慮

地鐵站內的切換形式一般是信號質量切換,多數為MSC內切換,其類型主要有隧道間小區切換、換乘站上下層切換、站內和站外切換、隧道和地面切換等。2·1 隧道間小區切換

地鐵內移動通信系統與地面移動通信系統之間的最大區別是全部在地下,而且大部分在隧道里面。這樣一來,在隧道里面,在運行的車輛上保證越區切換的順利進行就成了一個重要問題。

由于地鐵隧道區間是鏈狀覆蓋網,一般基站(BTS)頻率復用都采用隔站復用,因此列車行進方向的切換(本小區與鄰小區)位于區間中部,而此時列車的車速也達到最高,同時列車又是金屬外殼,這些都給切換帶來了困難。由于隧道是地下一個封閉的圓柱形空間,隧道效應使高頻信號衰減很快,為了保證隧道內的信號均勻分布,隧道內都使用漏泄同軸電纜(LCX)。

為了保證移動通信可通率大于等于98%,保證切換順利進行的一個有效手段就是正確設計場強的覆蓋,或者說,在系統場強覆蓋設計時著重從以下兩個方面考慮選用系統及設備的參數。

(1)在漏泄電纜場強覆蓋區段,為滿足無線通信覆蓋可通率大于等于98%的系統要求,首先應正確選用漏泄電纜的95%接收概率的耦合損耗值(因為廠家提供的產品指標只有95%接收概率的耦合損耗值),該值與漏泄電纜LCX型號及頻段有關(50%接收概率耦合損耗值與95%接收概率耦合損耗值相差3~14dB),然后再加一定的余量(對應于可通率98%,系統場強余量應再增加1.4dB)。具體計算如下[1]:

式中,P{x≥Pmin}為接收信號大于接收機輸入端要求的最低保護功率電平Pmin的通信概率,Md為通信概率為98%時接收機輸入端要求的中值信號電平,σ為位置分布和時間分布的標準偏差[2]。由式(1)可得

Pmin+2.05×7.5=Pmin+15.4dB

其中,σ為7.5dB(900MHz城市、混合路徑標準偏差)。

由此可見,為滿足98%的時間、地點通信概率,系統余量,應在50%的概率上增加15.4dB;與為滿足95%的時間、地點通信概率,系統余量應增加14dB,相差1.4dB。故在漏泄電纜覆蓋區段,為達到98%的時間、地點概率,系統余量應在95%概率值下再增加1.4dB。此理論數據值與在深圳地鐵竹子林隧道實測的漏泄電纜95%與98%接收概率耦合損耗差值(0.8~2.3dB)非常接近。

還有一個工程措施,即讓區間中點的漏泄電纜LCX聯通,使兩邊基站來的信號盡量形成較多的重疊區,保證在列車高速運行下的切換順利進行。

由于在設計中保證了98%以上區域各信號的最弱電平為-80dB(m),保證了切換時不會因為信號變化太快造成掉話。還有一個工程措施,即讓區間中點的漏泄電纜LCX聯通,使兩邊基站來的信號盡量形成較多的重疊區,當列車高速運行經過隧道中段時,原小區信號逐漸減弱,切入小區的信號逐漸增強,沒有信號突然消失的情況,避免了移動臺因為切換時間不足造成掉話。通過在網絡中設置相應參數,將各隧道的覆蓋場強調整到合適的水平,可以使切換更加平滑。

一般情況下小區間進行正常切換需要6~10s時間,對于切換區應滿足12s切換的最低要求,而列車在隧道中段最高速度為80km/h,12s內行進的距離為

在理想情況下,本小區與相鄰小區的信號在LCX中傳輸損耗是相同的,因此它們的場強衰減特性曲線相對于它們的交點是對稱的,所以LCX的越區切換損耗余量可由本小區與相鄰小區各負擔一半,即1/2×267m=133m。對應于LCX傳輸損耗24dB/km,越區切換損耗余量為24×(1/1000)×133=3.1dB,參見圖1。

所以,要保證隧道中的切換區長度超過266.7m。根據漏纜指標計算得知:900MHz信號在133m的漏纜中共衰減3.1dB,所以在最壞情況下原小區的900MHz信號將衰減到-80-3.1=-83.1dB(m),將駛入小區的900MHz信號強度增強到-80+3.1=-76.9dB(m),所以信號強度相差超過6dB,可保證通過場強比較的方式進行切換。2·2 換乘站切換

對于天線的配置,換乘站應統一規劃信號切換區域,如換乘站是一次建成的,則盡量考慮用一個基站的信號來完成覆蓋;如因工期或其他各種原因無法在一個基站范圍內來完成信號覆蓋的,則需在可能情況下,做出優化方案:①盡量減少重疊區域;②盡量減少短時間切換區域;③重疊區效應影響下的乒乓切換盡量安排在相對寬敞的區域,以盡量避免多徑影響下的乒乓切換。

在廣州地鐵公園前地鐵站,是1、2號線的換乘站,1號線站廳部分在1999年就投入使用,2號線站廳部分在2003年才投入使用,因此在站廳就需要1號線和2號線基站的信號才能完成覆蓋。在工程設計中,考慮了以上的重點,如盡量減少重疊區域等,實現了各個區域的平滑切換。2·3 車站出入口切換

(1)交疊區保證:車站出入口附近一定要設置天線,使站廳信號與站外信號的交疊區盡量在出入口通道附近。

(2)梯度/平滑性的保證:出入口附近站內信號的梯度及平滑性容易保證;站外信號的梯度及平滑性受多徑效應及地面多個基站天線的覆蓋規劃因素的影響較大,如有問題應與運營商共同協調解決。

在廣州地鐵2號線的個別車站,雖然在出入口附近布置了天線,但在出站時仍然無法實現與站外基站的正常切換,后經與運營商協調,通過其網絡優化解決了切換問題。2·4 隧道與地面切換

隧道與地面切換情況如圖2所示,要保證有足夠的信號交疊區,可采用以下措施:

(1)延長LCX方式或洞口設置定向天線(延長洞內信號,使交疊區向外);

(2)設置直放站方式(延長洞內信號,使交疊區向外);

(3)隧道引入地面信號,使交疊區向內,由于各運營商地面基站設置的不同、向隧道引入地面信號實現起來相對復雜。

延長LCX、設置隧道口直放站方式均要注意,延長區域應足夠長,使地面到隧道切換交疊區選擇在一個穩定區域內。如果相鄰地面車站需要覆蓋,就可使其信號向隧道方向延伸,取得切換信號的“優勢鎖定”。實施中應兼顧上、下行行車方向,并與運營商做好切換規劃的配合。在廣州地鐵1號線坑口地面站與花地灣站隧道入口處,場強覆蓋就是采用了這種方式,將覆蓋區域向外增加100m左右,避免了初期進出隧道時經常出現的掉線現象。結語

為保證在隧道內無線信號的順利切換,應保證98%以上區域各信號的最弱電平為-80dBm,同時讓區間中點的漏泄電纜LCX聯通,使兩邊基站來的信號盡量形成較多的重疊區。換乘站應盡量減少重疊區域及短時間切換區域,重疊區效應影響下的乒乓切換應盡量安排在相對寬敞的區域,以盡量避免多徑影響下的乒乓切換。車站出入口應保證交疊區及信號的梯度/平滑性,隧道與地面應保證有足夠的信號交疊區。

通過以上切換方案考慮,就能保證在地鐵站內移動通信的順利切換,保證通信的可靠性及連續性。參考文獻[1]楊留清,張閩申,徐菊英.數字移動通信系統[M].北京:人民郵電出版社,1995.[2]郭梯云,鄔國揚,張厥盛.移動通信[M].西安:西安電子科技大學出版社,1995.[3]竺南直,肖輝,劉景波.碼分多址(CDMA)移動通信系統[M].北京:電子工業出版社,1999.[4]龔小聰.地鐵移動電話引入系統設計探討[J].地鐵與輕軌,2002(1).[5]徐華林,馬建萍.地鐵中漏泄同軸電纜的選擇和配置[J].都市快軌交通,2005,18(1).

第二篇：移動通信技術切換技術課外設計報告

題目： 移動通信技術的切換技術

課外設計報告

專 業

通信專業

屆 別

2011

學 號

1008511270522 姓 名

張楠 指導老師 劉海波

2013.1.15

日期：

目錄 緒論...........................................................................2 1.1 課題研究的背景...........................................................3 1.2 課題研究的目的和意義.....................................................3 2 切換的基本簡介..................................................................4 2.1切換簡述..................................................................4 2.2 引起切換的原因 ?????????????????????????????..5 2.3切換的分類………………………………………………………………………………………5 2.4切換方案的要求............................................................6 3 越區切換的基本分類..............................................................6 3.1.1 硬切換..............................................................6 3.1.2軟切換..............................................................6 3.1.3更軟切換............................................................7 3.1.4接力切換............................................................7 3.1.5垂直切換............................................................7 3.2 越區切換的基本準則........................................................8 3.2.1基本準則............................................................8 3.2.2過程控制????????????????????????????? ?8 3.2.3注意事項............................................................9 4 移動通信系統的切換技術..........................................................9 4.1 第二代移動通信系統的切換技術..............................................9 4.1.1 技術流程............................................................9 4.1.2 對GSM系統切換優缺點的討論.........................................10 4.2 IS-95CDMA 系統的切換技術.................................................10 4.2.1 技術流程...........................................................10 4.2.2 軟切換的主要優缺點.................................................10 4.3第三代移動通信系統的切換技術.............................................11 4.3.1 基本簡介...........................................................11 4.3.2歐洲和日本的WCDMA的切換...........................................11 4.3.3北美的CDMA2000的切換..............................................11 4.3.4中國的TD-SCDMA的切換..............................................12 5 各種蜂窩移動通信系統的切換.................................................12 5.1 GSM系統中的切換.....................................................12 5.2 CDMA2000系統中的切換................................................12 5.3移動IP中的切換......................................................13 5.3．1切換方式綜述....................................................13 結論.....................................................................14

第一章 緒論

1.1 課題研究的背景

移動通信以其特有的靈活、便捷的優點符合了現代社會人們對通信技術的要求，成[1]為80年代中期以來發展最為迅速的通信方式。移動通信技術經歷了從模擬調制到數字調制技術的發展。第一代采用頻分多址（FDMA）模擬調制方式，其主要代表有美國的AMPS、[2]英國的TACS、北歐的NMT等。這種系統的主要缺點是頻譜利用率低，信令干擾話音業務。第二代蜂窩系統采用時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）的數字調制方式，提高了系統容量，并采用獨立信道傳送信令，使系統性能大為改善。TDMA的兩個典型代表是北美的IS－54系統和歐洲的GSM系統。

TDMA方式的主要缺點是：（1）系統容量仍不理想；（2）和FDMA方式一樣，TDMA

[3]方式的越區切換性能仍不完善。為克服FDMA和TDMA兩種多址方式的缺點，產生了即將試用的第三代移動通信技術CDMA(碼分多址)。

隨著移動通信的發展，運營商和用戶對業務拓展的需求不斷增強，移動通信正在向著以CDMA為基礎，以寬帶化通信為特征的第三代3G技術發展。鑒于CDMA技術的優越性，3G的三大主流標準CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA都是基于CDMA技術的。3G投入正式運營

[4]后，3G用戶將獲得寬帶多媒體和高速率數據的無線移動通信服務。

1.2 課題研究的目的和意義

由于移動通信系統采用蜂窩結構，所以，移動臺在跨越空間劃分的小區時，必然要進行切換，即完成移動臺到基站的空中接口的轉移。因此切換技術成為無線資源管理中的重要研究內容之一。切換技術是移動終端在眾多通信系統、移動小區之間建立可靠移動通信的基礎和重要技術，適用于移動終端在不同移動小區之間、不同頻率之間通信或者信號降低信道選擇等情況。在移動通信系統中，切換的目的有2種可能，一種是實現漫游，另一種是為了提高網絡服務質量，即降低掉話率，降低擁塞率。

切換參數的選擇將影響到網絡的性能和服務質量。對于運營商來說，移動網絡的系統性能和服務質量是非常重要的。運營商的競爭將是網絡質量的競爭。因為優質的網絡服務是建立在良好的網絡質量之上的。網絡參數的分析和調整是網絡優化工作的重要內容之一，尤其對于網絡質量和參數設置密切相關的碼分多址系統來說，切換控制參數僅僅是其中的一小部分，但卻是對網絡質量影響很大的一部分。切換策略和控制參數的性能優化將得到廣泛的重視。細致、完善的網絡優化，可以充分降低全網的干擾水平，改善網絡性能，提高呼叫接通率，降低掉話率，提高網絡的數據業務吞吐能力，提高網絡容量。如今所廣泛采用的第二代時分多址移動通信系統中，切換方式為硬切換，硬切換發生在使用不同載頻的相鄰小區間，在城區，小區面積較小，又由于頻分系統的特性，用戶

[5]在通信過程中由于移動而產生頻繁的硬切換是不可能避免的。而硬切換是先中斷與原基 3

站的聯系，調諧到新的頻率上，再與新基站取得聯系。屬于“先斷開后切換”，如在切換過程中受到干擾等因素的影響，很容易導致切換失敗，引起掉話；當硬切換區域面積狹窄時，會出現新基站與原基站之間來回切換的“乒乓效應”，影響業務信道的傳輸，進而影響網絡的性能和質量。

在第三代移動通信中，WCDMA和CDMA2000是碼分多址系統，在同頻小區間所采用的[6]是軟切換。而我國唯一具有技術知識產權的標準TD-SCDMA采用了創新的接力切換。接力切換與軟切換的不同之處在于接力切換并不需要同時有多個基站為一個移動臺服務，因而克服了軟切換需要占用的信道資源比較多，信令復雜導致系統負荷加重，以及增加下行鏈路干擾等缺點。而與硬切換相比，接力切換克服了傳統硬切換掉話率較高、切換成功率較低的缺點。接力切換突出了切換成功率高和信道高利用率的優點。

但是，接力切換參數的設置同樣很重要，如果設置的不恰當則無法體現出接力切換的優點，反而有可能會加重系統負擔、掉話、或者造成對其他小區的干擾增加等等問題，對網絡性能和質量造成不好的影響。

所以，本文通過仿真結合接力切換算法，說明各個參數對接力切換效果的影響，并根據仿真得出的數據分析從而選擇出最佳的切換參數方案。切換的基本簡介

2.1切換簡述

在蜂窩移動通信網中，切換是保證移動用戶在移動狀態下實現不間斷通信，切換也是為了在移動臺與網絡之間保持一個可以接受的通信質量，防止通信中斷，是適應移動衰落信道特性的必不可少的措施。特別是由網絡發起的切換，其目的是為了平衡服務區內各小區的業務量，降低高用戶小區的呼損率的有力措施。這是適應移動衰落信道特性的必不可少的措施切換技術是移動通信網絡提供移動服務所需的技術，它使移動終端可以在任何時候、任何地方都能得到在線連接和服務，是實現無縫漫游的重要機制。

2.2 引起切換的原因

引起切換的主要原因是空中接口（Um）的鏈接無法 滿足需要,表現為: 1.1 信號強度引起切換

當基站或移動臺接收到的信號較弱, 或是移動臺進入另一個小區,或是同一小區的不同扇區有質量更好的鏈路時, 可能引起切換。當服務基站增加發射功率提高接收電平,或是移動臺增加發射功率,信號電平依然低于門限值時就必須啟動切換。尤其是3G 中,由于CDMA 是自干擾系統, 增加發射功率會提高信號質量但會影響系統覆蓋能力,更需考慮切換的重要性。

1.2 信道質量引起切換

若信道受到較大干擾影響引起信道質量較大衰減,前向糾錯功能不能滿足信道質量要求的最低水平, 即使原信道的信號電平較強,也必須切換到質量較好的新信道。

1.3 移動臺與基站之間的距離引起切換

網絡規劃中規定的小區半徑的數值與小區中的移動臺和基站之間的半徑距離限制都被存儲在基站數據庫中, 系統不斷檢測比較移動臺與基站之間的距離和極限距離,若超過極限距離將引起切換。

1.4 話務量飽和引起切換

移動交換中心發現一些小區的的話務量即將達到飽和值,而相鄰小區話務量較小時,可命令高話務量小區降低導頻信道的發射功率使本小區邊緣用戶提前切換到相鄰小區,以調和各小區的負荷量,稱為小區呼吸。

2.3切換的分類

切換包括測量、判斷和執行三個過程。

可根據四種情況來區分不同種類的切換：

(1)切換功能定位 可分為網絡發起的切換和終端因移動而發起的切換(2)涉及的網絡單元 可分為小區內、小區之間和網絡之間切換；

(3)活動連接數目 可分為硬切換和軟切換兩種，硬切換在任何時候都只存在一個連接，軟切換可在切換時同時存在幾個連接；

(4)轉移的數據類型 電路交換數據和分組交換數據。

2.4切換方案的要求

一種切換方案必須符合的基本要求如下：

(1)等待時間 實現切換所需的時間，即從開始切換到正常傳輸數據的時間，必須適合終端移動速度；

(2)靈活性切換程序應能支持同一小區內切換、不同基站之間切換或者不同網絡之間切換；(3)最小急速下降和快速恢復；

(4)服務質量(QOS)能夠在切換時維持某種級別的QOS，并能在切換完成后重新協商；(5)最小附加信令。此外，移動臺通常都是電池供電，因此功率管理值得考慮，例如不能認為移動臺接收機總是保持在供電狀態。

3越區切換的基本分類

3.1.1 硬切換

硬切換最主要的特點就是移動臺在硬切換情況下，同一時刻只

越區切換

占用一個無線信道，它必須在一個指定時間內，先中斷與原基站的聯系，調諧到新的頻率上，再與新基站取得聯系，在切換過程中可能會發生通信短時中斷。硬切換主要是不同頻率的基站和扇區之間的切換。在硬切換中，為了使中斷時間盡量短，在網絡中要預先建立新的鏈路。硬切換的一個主要優點是在同一時刻，移動臺只占用一個無線信道。硬切換的缺點是通信過程會出現短時的傳輸中斷，因此硬切換在一定程度上會影響通話質量。而且如果在中斷時間內受到干擾或切換參數設置不合理等因素的影響，會導致切換失敗，引起掉話；當硬切換區域面積狹窄時，會出現新基站與原基站之間來回切換的“乒乓效應”，影響業務信道的傳輸。硬切換主要用于GSM系統中。

3.1.2軟切換

在軟切換過程中，兩條鏈路及相對應的兩個數據流在一個相對較長的時間內同時被激活，一直到進入新基站并測量到新基站的傳輸質量滿足指標要求后，才斷開與原基站的連接。軟切換是同一頻率下不同基站之間的切換。不管是從移動臺的角度還是從網絡的角度看，兩條鏈路傳輸的是同一個數據流，保證了通信不會發生中斷。在軟切換中，移動臺只有在取得了與新基站的鏈接之后，才會中斷與原基站的聯系，因此在切換過程中沒有中斷，不會影響通話質量；軟切換由于是在頻率相同的基站交界處，移動臺同時與多個基站通信，起前向業務信道和反向業務信道的路徑分集的作用，因而可大大減少切換造成的掉話。而且在軟切換中移動臺和基站均采用分集技術和反向功率控制，能很好的提高系統的性能。但是軟切換同時也存在需要占用的信道資源較多、信令復雜導致系統負荷加重、增加下行鏈路干擾、增加設備投資和系統背板的復雜性等的缺點。軟切換主要用于CDMA系統中。

3.1.3更軟切換

在CDMA 系統中，移動臺在扇區化小區的同一小區的不同扇區之間進行的軟切換稱 6

為更軟切換。實際上是相同信道板上的導頻之間的切換。這種切換是由BSC 完成的，并不通知MSC。

3.1.4接力切換

接力切換流程接力切換是一種基于智能天線的切換方案。接力切換是利用精確的定位技術，在對移動臺的距離和方位進行定位的基礎上，根據移動臺方位和距離作為輔助信息來判斷移動臺是否移動到了可進行切換的相鄰基站臨近區域。如果移動臺進入這個切換區，則RNC（無線網絡控制器）通知該基站做好切換的準備，從而實現快速、可靠和高效切換。這樣既節省信道資源、簡化信令、減少系統負荷，也適應不同頻率小區之間的切換。在第三代移動通信標準中TD-SCDMA中采用了接力切換。實現接力切換的必要條件是：網絡要準備獲得移動臺的位置信息，包括移動臺的信號到達方向以及移動臺與基站的距離。

3.1.5垂直切換

上面介紹的幾種切換方式按照切換的方向來分都可以歸為水平切換，而與此相對應，還存在一種切換方式，即垂直切換。可以這樣來概括水平切換和垂直切換：移動臺在相同系統的基站（扇區、信道）之間的切換稱為水平切換，而移動臺在不同系統的基站（扇區、信道）之間的切換就稱為垂直切換。在移動通信系統中，通過在宏蜂窩下引入微蜂窩從而形成分級小區結構，從而解決網絡內的“盲點”和“熱點”，同時也針對用戶的不同運動狀態，用不同級別的小區提供通信能力。宏蜂窩主要滿足以高速移動的移動終端或由于缺乏信道而不能由微蜂窩服務的移動終端，因此可以降低切換的速率并同時增加系統的容量。移動終端通話時，它同時保持與宏蜂窩、信號最強的相鄰微蜂窩的連接。并不斷地測量宏蜂窩和相鄰的微蜂窩的信號強度，報告基站系統控制器，基站系統控制器調整移動臺與它自己相鄰的微蜂窩的連接。當移動終端低速移動發生切換時，基站根據移動終端測量的信號強度，優先把移動終端切換到信號最強的微蜂窩，由于移動終端一直都保持與信號最強的微蜂窩的連接，所以切換速度很快，切換完成后才調整移動終端與微蜂窩的連接。當然移動終端快速移動發生切換時，基站根據移動終端的速度，優先把移動終端切換到宏蜂窩，這樣移動終端連續經過微蜂窩的時候都不會發生切換，減少了切換的發生；當移動終端速度降低到一定程度時，基站又把移動終端切換到信號最強的微蜂窩，保證用戶得到最好的通信質量與提高系統的容量

3.2 越區切換的基本準則 3.2.1基本準則

⑴依靠接收信號載波電平判定。當信號載波電平低于門限電平（例如－100dBm），則進行切換。

⑵依接收信號載/干比判定。當載/干比低于給定值時，則進行切換。

⑶依移動臺到基站的距離判定。當距離大于給定值時，則進行切換。實際上，在通話過 7

程中測量接收信號載/干比有一定的困難；而用距離判定時，則距精度有時很難保證。所以，一般常用的時第一種。

3.2.2過程控制

過程控制主要有三種： ① 移動臺控制的越區切換

移動臺連續監測當前基站和幾個越區時的候選基站的信號強度和質量，當滿足某種越區切換準則后，移動臺選擇具有可用業務信道的最佳候選基站，并發送越區切換請求。

DECT等小系統常采用，在大系統中容易引起切換沖突。② 網絡控制的越區切換

基站監測來自移動臺的信號強度和質量，當信號低于某個門限后，網絡開始安排向另一個基站的越區切換。缺點：若MS失去聯系，將造成信號中斷。第一代模擬系統采用此方法切換時間長，可達10S。③ 移動臺輔助的越區切換

網絡要求移動臺測量其周圍基站的信號并把結果報告給舊基站，網絡根據測試結果決定何時進行越區切換以及切換到哪一個基站。第二代系統GSM，CDMA都采用此方法。特點：時間快，切換過程1s~2s，信號中斷<1s。

3.2.3注意事項

在微小區，高速移動用戶僅有很少時間就需切換，對系統壓力太大，一種宏小區與微小區相結合的傘狀小區結構，切換時采用宏小區信道可解決上述問題。

越區切換準則：

準則1：相對信號準則。在任何時間都選擇具有最強接收信號的基站。這種準則的缺點是：在原基站的信號強度仍滿足要求的情況下，會引發太多不必要的越區切換。

準則2：具有門限規定的相對信號強度準則。僅允許移動用戶在當前基站的信號足夠弱(低于某一門限)，且新基站的信號強于本基站的信號情況下，才可以進行越區切換。

準則3：具有滯后余量的相對信號強度準則。僅允許移動用戶在新基站的信號強度比原基站信號強度強很多(即大于滯后余量)的情況下進行越區切換。該技術可以防止由于信號波動引起的移動臺在兩個基站之間來回重復切換，即“乒乓效應”。

準則4：具有滯后余量和門限規定的相對信號強度準則。僅允許移動用戶在當前基站的信號電平低于規定門限并且新基站的信號強度高于當前基站一個給定滯后余量時進行越區切換。移動通信系統的切換技術

4.1 第二代移動通信系統的切換技術

第二代移動通信系統是指數字蜂窩移動通信系統，其典型系統為以GSM為代表的TDMA（時分多址）數字蜂窩網和IS-95窄帶CDMA（碼分多址）數字蜂窩網

4.1.1 技術流程 GSM系統采用移動臺輔助越區切換（MAHO）。其主導思想是把切換的檢測和處理等功能部分的分散到各個移動臺，由移動臺來測量基站和周圍基站的信號強度，把測量結果送給MSC分析處理，做出有關切換的決策。信息的傳遞在慢速輔助控制信道（SACHH）中完成。SACCH是基站和移動太之間的一條雙向的點對點的控制信道，移動臺不斷的報告正在服務的基站和鄰近基站的廣播控制信道（BCCH）的信號強度，SACCH可與一個獨立專用控制信道或業務信道聯用，實現輔助功能SACCH位于26個TDMA幀構成的業務復幀的第13幀。

TDMA技術和MAHO提供了條件。GSM系統在一幀8個時隙中,MS最多占用兩個時隙分別進行發射和接受，在其他時隙內，可以對周圍基站的BCCH進行信號強度的測量，當發現信號變弱，達不到或已接近信噪比的最低門限值而又發現周圍某個基站的信號很強時，他就可以發出切換的請求，由此來啟動切換。

4.1.2 對GSM系統切換優缺點的討論

GSM系統采用了MAHO技術，能明顯加快切換速度。其小區半徑可以減少至0.5Km，因為系統熔煉可以得到提高，設置多種控制信道，增強系統控制熔煉可以得到提高，設置多種控制信道，增強系統控制能力，不會在通信中中斷話音，較之第一代大大改善了通話質量，但由于采用硬切換，扔會產生“乒乓效應”，通信高峰期還會出現掉話。

4.2 IS-95CDMA 系統的切換技術 4.2.1 技術流程

以往的系統都采用硬切換，而CDMA系統采用軟切換，在硬切換中，切換與否有一個明確的選擇。對于軟切換來說，是否進行切換是一個有條件的選擇。根據來自兩個或多個基站導頻信號強度的變化，最終確定與其中一個進行通信。在過度期間，用虎與所候選基站保持業務信道的通信。軟切換只能在同頻率的CDMA信道間進行，因此切換只改變地址嗎，不改變頻率。他在兩個基站覆蓋區的交界處起到了分集作用。這樣減少了由于切換造成的掉話（據統計，模擬系統，TDMA系統中無線信道上的90%掉話是在切換過程中發生的），保證了通信的可靠性。

4.2.2 軟切換的主要優缺點

1:優點

a：無縫切換，保持通話連續性，有效控制了“乒乓效應” b：減少掉話的可能性；

c：切換區域的移動臺發射功率降低。減少發送功率是通過分集接受來實現的，降低發送功率有利于增加反向容量，減少干擾。另外發射功率的降低意味著延長了手機電池的使用時間，也就延長了通話時間，具有實際意義。

d：軟切換為在CDMA系統中實現分集接收提供了條件，提高了通信質量。2：缺點

a:導致硬件設備增加； b：降低了前向信道容量；

c：對系統性能和網絡資源產生消極的影響。在前向鏈路中，過多切換降低了系統性能；在反向鏈路上，過多切換會占用更多的網絡資源（回程連接）

4.3第三代移動通信系統的切換技術 4.3.1 基本簡介

第三代移動通信系統是以實現世界范圍的個人通信為目標，實現IT網絡全球化，業務綜合化和通信個人化，把“服務到終端”推向“服務到個人”。

第二代系統中，由于全球各國采用標準不同，在全球范圍內無法漫游。而在第三代系統中，以全球為著眼點，以“地球村”為理念，將實現全球無縫隙覆蓋和漫游。

關于第三代系統的標準問題，目前仍有很多爭議。但是寬帶CDMA以其特有的優勢，成為第三代移動通信的技術主流。目前，形成了幾個代表；歐洲和日本的WCDMA，北美的CDMA2000，中國大唐電信研制的TD-SCDMA。這標志著我國提出的移動通信建議在白天通信史上第一次成為國際電信聯盟采用的技術標準。

4.3.2歐洲和日本的WCDMA的切換

WCDMA是基于GSM的第三代技術。我國擁有世界上最大的GSM網絡，運營商只需要添加一些軟硬件，即可使GSM升級為WCDMA，保護已有的GSM投資。

WCDMA的切換，在進入軟切換之前，移動臺從兩個基站測量下行鏈路。SCH的時間差，并向服務基站報告時間差。在一用宏小區，微小區，和微微小區的分層結構時需要頻率間的切換。當熱點地區有高容量的要求時也可以采取幾個載頻間的切換。為了完成頻率間的切換，當在現有的頻率上運行時，就需要一個有效的方法在其他頻率上進行測量。測量采用雙接受機的劃分時隙的兩種方法。

4.3.3北美的CDMA2000的切換

CDMA2000這一標準由美國提出，是基于IS-95CDMA的寬帶CDMA技術，可以保護基于IS-95窄帶CDMA的投資，其切換與IS-95中的軟切換類似。

4.3.4中國的TD-SCDMA的切換

TD-SCDMA系統在切換方面的技術特色為實行接力切換；利用移動臺的位置信息，準確的將移動臺切換到新小區，避免了頻繁的切換，大大提高了系統的容量。采用接力切換的有點是與CDMA軟切換相比，簡化了用戶終端設計，克服了軟切換長期占用網絡資源和基站下行容量的資源缺點 各種蜂窩移動通信系統的切換

5.1 GSM系統中的切換

在GSM 系統中，有兩種基本切換類型：(1)內部切換

小區內切換：在同一小區內，呼叫從一個信道轉移到另一個信道；

小區間切換：呼叫從一個小區轉移到另一小區，兩個小區都在同一基站控制器(BSC)的控制下。

(2)外部切換

MSC內切換：呼叫在不同基站控制器之間轉移，但屬于同一移動服務交換中心(MSC)；

MSC間切換：呼叫在不同MSC之間轉移。原先的MSC稱為錨定MSC，新的MSC 稱為中繼MSC。切換由終端或MSC發起。GSM 系統終端以TDMA方式掃描l6個鄰域節點的廣播控制信道，并建立一個有6個最佳小區的列表，由信號強度決定切換到哪個小區。GSM 系統使用兩種切換算法：(1)最小可接受的性能：在這種算法里，功率控制優先考慮；(2)功率預算算法：在這種算法里發起切換，維持可以接受的信號強度和功率級別。GSM系統根據移動的地點和類型，劃分切換任務和定位切換流量。

5.2 CDMA2000系統中的切換

cdma2000系統使用其物理層，可支持現存IS．95B系統的業務標準(如話音、數據、激活業務和空中準備)。在下列情況下，cdma2000支持話音、數據和其它業務從IS-95B系統到c&ua2000系統的切換：

(1)在切換邊界與單個頻帶內；

(2)在切換邊界與頻帶間(假定移動臺支持多頻帶工作)；(3)在同一小區和同一頻帶內；

(4)在同一小區內和不同頻帶間(假定移動臺支持多頻帶工作)。此外，cdma2000還支持從cdma2000系統到IS-95B系統的切換。切換有四種基本類型：

(1)扇區間切換或更軟切換移動臺與同一小區的兩個扇區保持通信；

(2)小區間切換或軟切換 移動臺與不同小區的兩個或三個扇區保持通信；(3)軟／更軟切換移動臺與一小區的兩個扇區以及另一小區的扇區進行通信；(4)硬切換連接斷開之前就先斷開的方式。切換過程：

(1)移動輔助軟切換(MASHO)過程移動臺監控鄰域基站前向導頻信道(FPICH)的電平值，并向網絡報告穿越一系列給定門限值的FPICH，移動臺用RAKE接收機對多徑信號進行相干合并；(2)動態調整軟切換門限軟切換提高了整個系統的性能，但在前向鏈路中過多的切換會降低系統性能，而在反向鏈路中過多的切換會占用更多網絡資源。小區內的有些位置只能接收較弱的FPICH，需要較低的切換門限，而其它位置能夠接收到一些較強的和主要的

FPICH，要求較高的切換參數。這些可通過動態調整切換門限來實現。

5.3移動IP中的切換

移動IP 是一種使用分組封裝和重定向的技術，建立在本地代理和外地代理的基礎上。本地代理維護著一個本地移動終端數據庫，當移動節點從本地移動到外地，本地代理更新數據庫，包含節點所在外地代理的地址。當 包發送給移動節點時，首先到達本地代理。本地代理把該 包與移動節點所在外地代理的地址進行封裝，再發送給外地代理。外地代理接收到封裝的 包后，去除 報頭信息，將包送給移動終端。對于這種方案，雖然移動節點到固定主機的路由是最佳的，但是固定主機到移動節點的路由卻不是最佳的。在支持移動性方面，IPv6比IPv4加強許多，包括無狀態地址自動配置和鄰域發現。IPv6中的移動性支持同樣采用了本地網絡、本地代理和包封裝傳送給移動節點所在網絡的思路，同樣需要一個轉交地址。移動節點使用無狀態地址自動配置和鄰域發現來配置轉交地址，因此IPv6的移動性支持并不需要外地代理。通過采用源路由，可有效地克服移動的三角路由問題。

5.3.1切換方式綜述

綜上所述，不同的移動通信網絡支持不同的切換方式或切換時使用相應的策略，一般來說，一個網絡應能支持網絡發起的切換和終端移動性引起的切換。對于網絡切換的支持，應包括一些基本功能：

(1)基站端對上行鏈路信號強度和E。／I。的測量；(2)命令終端對其它基站的測量；(3)硬切換和軟切換。

對于終端移動性切換的支持，應包括一些基本功能：(1)下行鏈路信號強度和E。／Io的測量；(2)終端能夠提取基站信息；(3)硬切換和軟切換。

心得：未來移動通信系統中切換技術與移動性管理結合得越來越緊密, 由于未來移動通信系統的核心網為IP網, 這勢必會給移動用戶的切換帶來新的問題和挑戰。現有的切換算法是針對峰窩移動通信系統設計, Interne t協議開始并不是針對無線通信環境所設計, 要使得未來移動通信系統中切換技術得以實現, 必須對現有的切換技術進行修改。移動通信網絡是在不斷飛速發展的，因此新技術、新問題將會不斷出現，只有通過不斷的學習和經驗積累，特別是針對新技術的了解和知識儲備，才能跟上技術的發展步伐，通過切換技術的提升，使移動通信網絡質量也隨之提升。

第三篇：地鐵移動通信系統共建設計難點簡析

地鐵移動通信系統共建設計難點簡析

【摘 要】結合地鐵場景的需求特點，論證指出運營商共建移動通信系統的必要性和可行性，并重點就共建設計的2個關鍵難點問題展開詳細分析，最后給出了建議解決方案。

【關鍵詞】地鐵 移動通信 共建引言

2009年國務院批復22個大中城市投資高達8 800余億元地鐵建設規劃，隨著規劃地鐵陸續開建和運營，地鐵將成為大中城市主力公共交通工具。

地鐵主要運行于地下，地面無線電波難以有效穿透覆蓋，因此地鐵場景需進行專項網絡覆蓋建設。由于建設成本高昂、可用空間等資源稀缺及共建共享推進政策要求，新建地鐵中普遍采用民用移動通信系統多運營商共建（以下簡稱地鐵共建）方式。下面將就地鐵共建方案設計中需關注的關鍵難點問題進行分析。地鐵建筑結構特點

地鐵建筑結構包括2個主要部分：列車隧道和候車站廳/站臺。列車隧道是長方體形封閉區間，一般長十幾公里到幾十公里、寬4m左右。候車站廳/站臺一般為二/三層結構：候車站廳為購票場所，位于地下一層，與出入口相連，面積較大；候車站臺為候車場所，位于地下二層或換乘站的地下三層，站臺一般長100m至200m、寬20m左右，兩邊為列車隧道，空間開闊。

地鐵建筑結構如圖1所示。地鐵移動通信系統共建的必要性和可

行性

隨著我國移動通信進入4G（LTE）時代，新建地鐵提供4G覆蓋已成為基本選項。根據工信部頻譜和牌照許可，目前運營商所獲主要頻譜概況如表1所示。

由此可見，各運營商在4G時代均需滿足2G/3G/4G多網絡需求、兼容FDD和TDD多制式、提供800MHz―2.6GHz區間多頻段覆蓋能力[1]。

由于技術趨同，運營商在地鐵場景中覆蓋需求也基本一致，運營商共建方案因滿足共建網絡技術要求投入的成本遠小于因共建分攤而節約的成本，且共建大幅減少對地鐵公司公共資源占用，可進一步節約網絡建設和運營成本。

此外，2014年7月由中國移動、中國聯通和中國電信共同出資設立中國鐵塔股份有限公司，主營鐵塔建設、維護和運營，兼營基站機房、電源、空調配套設施和室內分布系統的建設、維護、運營及基站設備的維護。預期今后運營商地鐵共建工作將轉交“鐵塔公司”統籌推進，以往運營商共建時面臨的運營商間溝通低效率、采購建設維護模式不一致、成本分攤協商難等管理難題將得到明顯改善，不再成為阻礙運營商共建推進的主要制約因素[2]。因此，地鐵移動通信系統共建技術可實現成本有節約、機制能保障，既必要又可行！地鐵共建方案設計技術要點

地鐵除出入口外，其它區域與室外隔離好，不受外部信號干擾。站廳/站臺較空曠，電波傳播接近自由空間模式，損耗較小。地鐵內人流密集且流動性大，對語音和數據業務都有很大的需求，尤其是上下班高峰期話務量劇增。

相應地，地鐵共建設計需關注如下技術要點：

（1）地鐵站廳/站臺主要采用分布系統建設覆蓋方式，以天花板安裝全頻段吸頂全向天線覆蓋為主。方案設計需特別關注站廳出入口與地面大網的協同效應（重點是干擾控制和切換設置）、地鐵站臺與經停列車之間的切換關系等。

（2）地鐵列車沿狹長隧道行駛時車體對于信號阻擋嚴重，通常采用支持多頻段的泄漏電纜覆蓋方案，保障隧道內場強分布均勻，并需重點考慮隧道內切換帶設置。

（3）地鐵共建控制系統間干擾為設計重點和難點。地鐵（尤其是隧道內）安裝空間有限，一般通過定制POI（Point Of Interface，多系統合路平臺）、隧道內泄漏電纜收/發分纜、選用符合特定隔離度和互調指標要求的高品質無源器件等方式控制干擾[3]。

（4）地鐵作為骨干公共交通工具，投入運營后無法預留足夠時間用于民用通信系統網絡建設和改造，運營期只有深夜短時間可用于設備檢修維護。故要求地鐵通信系統共建設計滿足建設實施一步到位，檢修維護需求高的設備盡量在站臺機房安裝，隧道內安裝設備需滿足快速檢修維護要求。

（5）地鐵覆蓋場景容量需求大，通常選取BBU+

RRU等主設備作為信號源[4]，適當預留擴容需求。地鐵共建方案設計難點

地鐵共建設計技術要點均可在詳細設計中提供較成熟的實施方案，但為保障共建設計方案整體合理有效，還需解決以下2個關鍵難點：

（1）統籌兼顧運營商需求，合理設定共建目標。

（2）共建設計與地鐵總體設計高效銜接，保障實施。

5.1 地鐵移動通信系統共建構成

地鐵移動通信系統共建由于運營商間制式、頻段、覆蓋、容量方面存在特定細節差異，需要統籌考慮各運營商需求，求同容異，合理設定整體共建目標。

地鐵移動通信系統共建構成如圖2所示：

圖2 地鐵移動通信系統共建構成簡圖

結合共建構成簡圖分析如下：

（1）核心網、無線BSC/RNC、網管/監控一般由運營商獨立建設，不在地鐵內設置，但其接入地鐵內的傳輸線路需共建設計確定路由。

（2）考慮運營商靈活配置容量需求，主設備信源一般由運營商獨立建設并配置容量；考慮傳輸網組網要求，和大網直接相連的傳輸接入設備一般也由運營商獨立配置。但主設備信源、傳輸接入設備安裝位置、供電要求、走線路由等由共建設計確定。

（3）機房/隧道安裝位置和空間、天線安裝點位、漏纜敷設位置、外配電容量、接地及管孔、橋架、走道等走線路由等需使用地鐵方公共配套設施資源的，共建設計中統籌明確需求方案，由地鐵方配合提供。

（4）機房/隧道內電源設施、ODF/DDF、走線架、接地系統等配套設施、POI、干線分布系統、站臺/站廳分布系統、隧道泄漏電纜系統等是共建的關鍵部分。共建設計方案應統籌考慮，一步到位進行設計。

共建設計中應著重考慮需運營商共建部分，特別注意共建方案中需與地鐵方銜接的內容。

5.2 統籌兼顧運營商需求，合理設定共建目標

設定共建目標的重點是在結合各運營商計劃建設的移動通信系統制式、頻段、覆蓋、質量、容量目標基礎上整合優化，合理設定共建目標，以確保共建設計方案兼顧運營商需求，有效指導實施。

根據共建原則，信源獨立設置可保障容量目標實現的靈活性，因此共建設計重點關注覆蓋和質量目標。

根據設計靈活度要求的差異，共建系統的覆蓋和質量目標可粗略劃分為地鐵出入站口的覆蓋和質量目標、地鐵內系統的覆蓋和質量目標。

地鐵出入站口設計需重點關注與地面大網協同覆蓋和質量要求。由于各運營商地面網絡可優化調整空間大于地鐵內通信系統，因此協同覆蓋和質量目標實現主要依賴于各運營商通過大網優化調整方式保障，地鐵共建方案制定需特別關注不同運營商對于出入站口信號場強、切換設置、頻點選擇、干擾控制等方面的個性化需求，為運營商建設、維護和優化調整預留合理的靈活調整空間。

對于地鐵內系統，由于建設完成后優化調整實施難度大，宜按一步到位的要求，詳細設定不同區域（尤其是地鐵內站臺/站廳、隧道等關鍵區域）的覆蓋頻段、制式、LTE單/雙流要求、邊緣場強、切換設置、干擾控制等關鍵目標和設計原則，以保障后續設計方案實施的有效性。

另外，由于地鐵站臺/站廳為人群活動頻繁的區域，分布系統天線口輸出功率應符合國家標準“環境電磁波衛生標準”一級安全區的要求[5]。考慮電磁輻射要求，并適當預留載波擴容空間，站臺/站廳室內天線入口設計總功率上限宜不高于15dBm。在滿足輻射限制的前提下，運營商各頻段、不同制式系統的天線出口功率取值應考慮制式、頻段、傳播損耗、饋線損耗差異對覆蓋范圍的影響，合理設定天線入口設計功率，保障不同系統覆蓋范圍基本一致，以確保共建系統整體覆蓋效果。

5.3 共建設計與地鐵總體設計高效銜接，保障實施

由于地鐵工程的特殊性，地鐵移動通信系統共建實施運行必須確保地鐵運行安全，因此共建設計需根據地鐵總體設計方案優化，以確保節約成本、有效實施。

為保障與地鐵總體設計和實施高效銜接，在地鐵民用移動通信系統共建設計方案初步完成后，應重點關注與地鐵建筑專業、管線綜合專業、限界專業等眾多地鐵基礎設施專業的初步設計方案銜接。移動通信系統共建設計應根據對地鐵基礎設施專業方案銜接要求合理優化，及時提交對建筑專業、管線綜合專業、限界專業等資源預留和配合需求（簡稱“提資”），以確保地鐵各公共基礎設施專業施工圖設計階段能充分考慮移動通信系統共建實施要求。

由于地鐵建筑結構、限界、管線等專業設計、建設剛性約束較大，施工圖設計確定后變更的成本大、難度高，因此“提資”的合理性、完備性、準確性要求非常高，是移動通信系統共建設計應特別關注的環節。

共建設計“提資”環節需重點關注與以下專業間銜接內容：

（1）向建筑專業提資

通信機房面積要求：建議不小于60m2，資源緊張的情況下不宜小于55m2，以保障共建設備安裝、擴容和維護要求。

隧道區的中板開孔和設備區、公共區等墻體開孔要求：中板、墻體開孔主要是為了給通信機房電力電纜、光纜引出提供路由通道，開孔位置、數量、孔徑應符合共建實施要求。

走廊過道的鍍鋅鋼管的敷設路由：在設備區的走廊過道使用鍍鋅鋼管連通時，管徑需符合共建實施要求。

（2）向限界專業提資

限界是保障地鐵安全運行、限制車輛斷面尺寸、限制沿線設備安裝尺寸、確定建筑結構有效尺寸的圖形，其中設備限界是用于限制安裝設備不得侵入的控制線。

共建設計需向限界專業提供隧道區間設備的安裝位置、需安裝設備區范圍、托臂高度等，應確保相應設備安裝和維護符合地鐵限界要求，不得影響地鐵運行安全。

（3）向管線綜合專業提資

共建設計向管線綜合專業的提資重點是明確地面線路的光纜引入和GPS饋線由出入口經公共區至通信機房所需路由。由于地鐵建設實施中常有部分出入口不能在地鐵運營前全部完工的情況，提資時應要求每個出入口均預留通信電纜井，均有橋架連通至通信機房，以預留設計調整靈活度，避免因選定出入口進度延遲而影響共建實施進度。共建設計提資宜考慮光纜和GPS饋線布放盡量共用通號專業橋架，以有效節約成本。

（4）向電源專業提資

地鐵機房施工時通常會統一鋪設電力電纜到通信機房，并就近安裝地鐵交流配電箱。設計提資時應對進線電纜的載流量、設備需求功耗、配電分路等提出相應的需求，避免出現交流配電箱引入總量不夠、分路過小而導致無法支撐共建設備安裝和擴容需求。

5.4 地鐵移動通信系統共建設計實施建議

地鐵共建設計需要在確保地鐵運行安全的前提下充分利用地鐵公共設施，并結合地鐵特殊覆蓋場景統籌實現各運營商高質量、低成本的個性化建設目標，保障實施一步到位。設計方案制定的復雜度和難度遠高于常規移動通信網絡設計要求。

為保障共建設計低成本、高效率指導實施，建議由參建運營商（或承建地鐵共建實施的鐵塔公司）共同選定經驗豐富、綜合能力和專業技術能力符合要求的獨立第三方通信設計單位承接地鐵移動通信系統共建設計。由通信專業設計單位在地鐵總體設計約束條件下開展移動通信系統共建專業設計工作，以確保設計方案符合各運營商對地鐵內系統覆蓋、容量、質量需求及其與地面網絡間的協同要求，并盡可能地共用地鐵公共設施、共建通信基礎設施、設備和布線系統，以充分節約總體網絡建設和維護成本。結束語

國內大中城市地鐵陸續建成并投入運營，成本因素和政策要求使得地鐵移動通信系統共建成為優選方案。隨著4G時代技術發展和“鐵塔公司”預期承接，地鐵移動通信系統共建的技術難題和協調困局必將得到有效改善，共建有望更好推進實施。

地鐵移動通信系統共建設計的關鍵難點在于整合優化設定多運營商共建目標并低成本實現，共建設計與地鐵總體設計有機結合，高效銜接實現共贏。根據目前國內地鐵建設實施的實際情況，選擇專業第三方通信設計單位，在地鐵總體設計實施約束條件下有效開展移動通信系統共建專業設計工作是值得推薦的解決方式。

參考文獻：

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第四篇：地鐵通信廣播系統

北京地鐵亦莊線專用通信廣播系統

摘 要：廣播作為簡單、有效的通信手段，它始終為我們提供著不變的可靠服務。地鐵廣播系統是地鐵通信系統中的一個專用子系統，在地鐵行車組織、客運服務、防災救險、設備維護等方面具有十分重要的作用。地鐵廣播系統由于應用場合要求高，集中體現了現代廣播系統的全部技術特點，是現代高級廣播系統的典型應用。

關鍵詞：PA；廣播系統；地鐵廣播系統

公共廣播系統簡稱PA系統(PublicAddress)，廣泛用于車站、機場、樓宇等場所。提供背景音樂和作業廣播業務，義兼作緊急廣播。

地鐵廣播系統是地鐵通信系統中的一個專用子系統，在地鐵行車組織、客運服務、防災救險、設備維護等方面具有十分重要的作用。平時在地鐵車站的不同 域為售票、檢票、進站、候車、乘降、出站、換乘等播報不同的服務用語和有關注意事項，為提供各項服務．維持車站秩序，有效疏導乘客乘車先下后上，縮短列車站停時間，確保列車正點，創造了條件；在車輛段車場、隧道區間等地鐵作業場所為調度指揮、車場調車、車輛調試、設備檢修、線路維護、供電軌送斷電、設備送斷電等提供安全提示及告知等作業廣播服務；當發生重大活動、節日等引起地鐵客流激增時，作為實施應急客運組織的重要手段，為大客流運營組織提供保障：當遇事故災害等突發事件時，則作為緊急疏導、指揮救災的重要工具。廣播系統為地鐵客運、行車、防災、設備維護等部門提供功能完善的先進作業工具．提高了地鐵客運服務質量和處理突發事件的能力f。

北京地鐵亦莊線專用通信廣播系統，總體上根據國家和地方相關規范進行設計。配置和功能根據亦莊線招標需求進行了適應性設計。系統結構

1．1 亦莊線廣播系統

廣播系統拓撲結構圖，1。控制中心臨時控制中心圖1 廣播系統拓撲結構圖 亦莊線廣播系統，采用目前主流的控制中心與車站兩級控制結構。控制中心和車站之間通過網絡進行連接。控制中心的指令和音頻均經過網絡傳輸至車站，實現中心對車站的控制和廣播操作。廣播系統在控制中心配備了網管計算機，實現對整個系統的遙測、遙控。

按照亦莊線工程招標需求，亦莊線在臺湖車輛段設置了』臨時控制巾心。待小營控制中心建設完畢，臺湖臨時控制中心將轉入備用。

1．2 車站廣播系統

拓撲結構圖，地鐵廣播系統屬于現代高級廣播系統，主要包含音源、音源管理控制設備、功率放大器、輸出控制設備、聲音還原設備以及電源管理設備。

車站廣播系統采用總線制結構、模塊／板卡形式設備設計。所有模塊／板卡均能在線進行更換。具有配置靈活、維護方便、擴展性好等優點。車站廣播系統中所有模塊和設備均連接在內部的TBA總線之上，由中央控制模塊對總線資源進行統一的協調管理。當操作員在人機界面進行相關操作后，中央控制器將統一協調廣播系統的各功能模塊配合動作完成廣播功能。

前端信源輸入方式有多種方式，包括話筒實況廣播、預錄制語音端廣播、線路廣播等等。并且能夠將其他系統提供的音頻廣播到目標廣播區。

1．3 中心廣播系統中心

廣播系統拓撲圖。

中心廣播系統能夠完成對全線各站的選站選區．進行廣播或者監聽操作。當前廣播系統的控制界面多由綜合監控系統進行集成。通過互相接口完成功能實現。

1．4 車輛段、停車場廣播系統

車輛段和停車場廣播系統的結構與車站相同，由于廣播分區較少，相應的設備數量也隨之減少。控制中心廣播系統對車輛段、停車場廣播系統只進行網管操作，不進行廣播操作。系統功能

1)中心廣播功能。控制中心操作人員能夠在權限內對所轄站、場進行廣播操作。

2)中心監聽功能。控制中心操作員可以在權限內監聽下轄各個車站廣播區的廣播內容。3)應急廣播功能。廣播系統中配置有應急廣播控制模塊，當系統設備出現故障情況時，可按下防災廣播控制盒的應急廣播按鍵進行應急廣播。

4)自動進站廣播。廣播系統接收信號系統發送的信息，在列車即將到達、到站、離站時，啟動數字語音合成模塊內的預存儲語音內容，進行自動廣播。

5)實況廣播(話筒口播)。f“播系統通過話筒實時拾取操作員的口播音頻實時的播放到目標廣播區 ．

6)背景音樂，‘播(BCM)。背景音樂作為一路單獨的音頻通過播放器接入到午站f ‘播機十臣。背景音樂掩蓋環境噪聲，創造與審內環境相適虛的氣氛，7)預錄制廣播。在車站配置有數字語音合成模塊．存儲、播放數字格式的音頻

8)監聽功能。廣播系統設置有監聽設備，有權限監聽下轄各廣播 播 的內容，監聽音量可調．

9)平行廣播功能。系統中設置音頻矩陣模塊．可以同時將不同的信源輸入連接到不 的廣播 輸?互不干擾，實現平行廣播的功能 10)優先級廣播功能。系統具有優九分級廣播功能。對于目標廣播 疊加、沖突的操作按照沒定的優先級進行協調。

11)功放故障門動檢測、自動切換主備機功能 廣播系統能夠實時儉測功率放大器的狀態。當功放?現故障時，巾央控制器發 切換控制信號，用備用功放替代故障功放的¨I 作，此過程不中斷廣播。j 將故障信息發送到網管終端

12)廣播 音量自動調節。廣播系統通過裝在站臺的傳感器檢測噪聲，根據檢測到的噪聲值自動調節廣播 域的音量，保持一定的信噪比。

13)廣播 自動釋放。某種廣播操作完成后，廣播系統會按照程序預沒的方式自動釋放廣播區。避免域無效占用

14)功放時序上電。為使揚聲器和電源不受功放啟動電流的沖擊，廣播系統對功放進行時序控制逐臺卜電

15)負載f)(保護。系統通過內部設備的采樣，配合軟件算法可對負載 狀態進行檢測。必要時將負載斷開．將損害隔絕存外部

16)循環廣播。廣播系統默認將語音合成模塊中特定編號語音段循環，‘播．．

17)廣播預示肯功能。除應急廣播外的所有廣播操作，都會以提示音作為開始，以提醒受眾注意。

18)口播錄音功能。廣播系統的錄音模塊能夠對廣播內容進行錄音，錄音【大J容可按編號進行查詢 錄音內容不能人T擦fII，循環記錄。

19)網管功能。網管終端吖對仝線廣播設備進行統一監控和管理，具有集巾維護和自診斷功能．可進行故障管理、性能管理、配置管理、安全管理。實時監測中心、車站、車輛段廣播設備的運行狀態。隧道與地下工程器；窶羹警 蠢i j魏露譽 0il魏 熊囂{翁薅酶蘸 接口

廣播系統接口方案靈活多樣，可選擇的方式有I／O十接點、RS一

422、以太網等方式文現與綜合監控、電話、無線、集中告警、FAS等等系統連接，將必要的音頻引入到廣播系統，方便了運營人員對場、站的管理 設備選型 4．1 揚聲器的選擇

公共廣播系統揚聲器的選用應根據環境選用不同規格的廣播揚聲器。如：在天花板吊頂的室內，宜用嵌入式的天花揚聲器，必要時可配備防火罩。僅有框架吊頂的室內，宜用吊裝式筒型青箱或有后罩的天花揚聲器。無吊頂的室內，則宦選用壁掛式揚聲器或室內音柱。室外，宜選用室外音柱或號角。

公共廣播系統揚聲器以均勻、分散的原則配置于廣播f)(，其分散的程度應保證廣播 內的信噪比不小于15 dB。一般除了繁華熱鬧的場所．大致把本底噪聲視為65～70 dB。故廣播 的聲壓級宜在80~85 dB以上。

在近似的計算中，揚聲器覆蓋 的盧壓級SPL同揚聲器的靈敏度級LM、饋給揚聲器的電功率P、聽音點與揚聲器的距離r等有如下關系：SPL=LM+101g尸一20lgrdb(1)由此近似計算，在天花板不高于3 m的場館內．吸頂揚聲器大體可以相互距離5～8 m均勻配置。另外在JGJ 16—2008民用建筑電氣設計規范中有關有線廣播及火災事故廣播設計安裝中有一些硬性規定：“走道、大廳、餐廳等公眾場所，揚聲器的配置數量，應能保證從本層任何部位到最近一個揚聲器的步行距離不超過15 m。在走道交叉處、拐彎處均應設揚聲器 走道末端最后一個揚聲器距墑不大于8 m”I 2】

4．2 功放的選擇

公共廣播系統選用的功放主要的特征之一是恒壓輸，這是南于廣播線路通常都相當長，須用高壓傳輸才能減少線路損耗。廣播功放選用多大的額定功率，須視廣播揚聲器的總功率而定。

廣播系統考慮到線路損耗、老化等因素。功放的額定輸m功率按下式計算：P=KlxK2xK3×尸n(2)式中ｐｏ： 為分區揚聲器的電功率和；

Ｐ１ 為線路衰耗補償系數，取1．26～1．58； Ｐ2為老化系數，取1．2～l_4；

Ｐ3為第v分 同時需要系數，背景音樂系統取0．5～0．6，業務性廣播取0．7～0．8，火災事故廣播取1．0。

4．3 揚聲器連接電纜的選型

公共廣播系統使用雙絞護套廣播電纜線。這樣可以有效地克服線問寄生電容的影響；同時纜線外層再包裹一層塑料外套，對內部雙絞線能夠起到保護作用，避免在施] 過程【flI線槽、橋架割傷、短路內部芯線。

綜合考慮性價比，廣播傳輸電纜規格可以參照表1選擇 I表l

地鐵行業選用的線纜均采崩低炯無肉阻燃型。5 結語

廣播系統目前正向著數字化處理、網絡化傳輸的趨勢發展。相比現階段的模擬與數字結合，下一代的廣播系統操作將更加靈活方便，系統穩定性、可靠性進一步提高，同時也將更加節能環保。相信在不久的將來下一代廣播系統會迅速應用于地鐵領域，為智能軌道交通提供智能的廣播手段。

2．4 與實際工程導流墻設置的比較

在實際T程中．設計人員大多采用導流埔的設置為：下游引伸長度，J等于導流墻半徑尺，為2 500 mlTl；偏心距為500 Iil111，其水流流速分布如圖7所示。

34e 0103e 0171e O139e O108e—】176e 0145e_01l3e—O181e O150e—O118e一．0187e 0155e～0114e 0192e-016oe一0129e Ol72e—O256e一02柏e 02O4e—O3網7 實際T稗設置的水流流速分布岡

通過同6和圖7的比較 知，文際設計的水流高速區 與有面積為67．43％，低于模擬的最優設置 故模擬的優化設置可以實現經濟節約，運行水流流態更好，最終實現污水處理優化的效果。結論

1)通過該模型氧化溝導流墻的Fluent模擬，比較速度面積百分比的大小，得 導流墻 兇素的優化設置參數：下游的引伸長度為2 500IIIITI，導流墻的半徑宜取1 500 Illm．偏心距為400 mill。

2)在實際T程沒計之前，應通過Huent軟件模擬，得 最優設計參數，指導T 程設計，文現污水處理構筑物效能的最大化。

第五篇：移動通信系統概念

移動通信系統
目錄[隱藏] 移動通信系統 1 ,蜂窩系統 2 ,集群系統 3 ,衛星通信系統 4,AdHoc 網絡系統 5,無線通信網 6,移動通信系統的特點 1 7,相關圖書信息內容簡介 1 圖書目錄

[編輯本段 移動通信系統 編輯本段]移動通信系統 編輯本段
移動通信系統主要有蜂窩系統,集群系統,AdHoc 網絡系統,衛星通信系統,分 組無線網,無繩電話系統,無線電傳呼系統等.

[編輯本段 編輯本段]1 , 蜂窩系統 編輯本段
蜂窩系統是覆蓋范圍最廣的陸地公用移動通信系統.在蜂窩系統中,覆蓋區域一 般被劃分為類似蜂窩的多個小區.每個小區內設置固定的基站,為用戶提供接入和信 息轉發服務.移 動用戶 之間以及移動用 戶和非 移動用戶之間的 通信均 需通過基站進 行.基站則一般通過有線線路連接到主要由交換機構成的骨干交換網絡.蜂窩系統是 一種有連接網絡, 一旦一個信道被分配給某個用戶, 通常此信道可一直被此用戶使用.蜂窩系統一般用于語音通信.

[編輯本段 編輯本段]2 , 集群系統 編輯本段
集群系統與蜂窩系統類似,也是一種有連接的網絡,一般屬于專用網絡,規模不 大,主要為移動用戶提供語音通信.

[編輯本段 編輯本段]3 , 衛星通信系統 編輯本段
衛星通信系統的通信范圍最廣,可以為全球每個角落的用戶提供通信服務.在此 系統中, 衛星起著與基站類似的功能.衛星通信系統按衛星所處位置可分為靜止軌道, 中軌道和低軌道3種.衛星通信系統存在成本高,傳輸延時大,傳輸帶寬有限等不足.

上述移動通信系統都需要有線網絡通信基礎設施的支持,如基站,交換機,衛星 等.這些設施的建立和運轉需要大量的人力和物力,因此成本比較高,同時建設的周 期也長.Ad Hoc 網絡不需要基站的支持,由主機自己組網,因此,網絡建立的成本 低,同時時間短,一般只要幾秒鐘或幾分鐘.上述通信系統中,移動終端之間并不直 接通信,并且移動終端只具備收發功能,不具備轉發功能.而 Ad Hoc 網絡由移動主 機構成,移動主機之間可以直接通信,而移動主機不僅收發數據,同時還轉發數據.此外目前的移動通信系統主要為用戶提供語音通信功能,通常采用電路交換,拓撲結 構比較穩定.而 Ad Hoc 網絡使用分組轉發技術,主要為用戶提供數據通信服務,拓 撲結構易于變化.

[編輯本段 , AdHoc 網絡系統 編輯本段]4, 編輯本段
Hoc 網絡是一種沒有有線基礎設施支持的移動網絡, 網絡中的節點均由移動 Hoc 網絡最初應用于軍事領域,它的研究起源于戰場環境下分組無線

Ad

主機構成.Ad

網數據通信項目,該項目由DARPA資助,其后,又在1983年和1994年進行了抗 毀可適應網絡SURAN(Survivable Adaptive Networ k)和全球移動信息系統GloMo(Global Information S y

stem)項目的研究.由于無線通信和終端技術的不斷發展,Ad Hoc 網絡在民 用環境下也得到了發展,如需要在沒有有線基礎設施的地區進行臨時通信時,可以很 方便地通過搭建 Ad Hoc 網絡實現.在 Ad Hoc 網絡中,當兩個移動主機(如圖1中的主機A和B)在彼此的通信覆 蓋范圍內時,它們可以直接通信.但是由于移動主機的通信覆蓋范圍有限,如果兩個 相距較遠的主機(如圖1中的主機A和C)要進行通信,則需要通過它們之間的移動 主機B的轉發才能實現.因此在 Ad Hoc 網絡中,主機同時還是路由器,擔負著尋找 路由和轉發報文的工作.在 Ad Hoc 網絡中,每個主機的通信范圍有限,因此路由一 般都由多跳組成,數據通過多個主機的轉發才能到達目的地.故 Ad Hoc 網絡也被稱 為多跳無線網絡.其結構如圖2所示.Ad Hoc 網絡可以看作是移動通信和計算機網絡的交叉.在 Ad Hoc 網絡中,使 用計算機網絡的分組交換機制,而不是電路交換機制.通信的主機一般是便攜式計算 機,個人數字助理(PDA)等移動終端設備.Ad Hoc 網絡不同于目前因特網環境 中的移動 IP 網絡.在移動 IP 網絡中,移動主機可以通過固定有線網絡,無線鏈路和 撥號線路等方式接入網絡,而在 Ad Hoc 網絡中只存在無線鏈路一種連接方式.在移 動 IP 網絡中,移動主機通過相鄰的基站等有線設施的支持才能通信,在基站和基站(代理和代理)之間均為有線網絡,仍然使用因特網的傳統路由協議.而 Ad Hoc 網 絡沒有這些設施的支持.此外,在移動 IP 網絡中移動主機不具備路由功能,只是一 個普通的通信終端.當移動主機從一個區移動到另一個區時并不改變網絡拓撲結構, 而 Ad Hoc 網絡中移動主機的移動將會導致拓撲結構的改變.

[編輯本段 , 無線通信網 編輯本段]5, 編輯本段

分組無線網是一種利用無線信道進行分組交換的通信網絡,即網絡中傳送的信息 要以“分組”或者稱“信包”為基本單元.分組是由若干比特組成的信息段.通常包含“包頭”和“正文”兩部分.包頭中含有 該分組的源地址,宿地址和有關路由等信息等.正文是真正需要傳送的信息.適用特點:分組無線網特別適用于實時性要求不嚴和短消息比較多的數據通信.網絡結構:星形結構 分布式結構

[編輯本段 , 移動通信系統的特點 編輯本段]6, 編輯本段
1.移動通信必須利用無線電波進行信息傳輸 移動通信必須利用無線電波進行信息傳輸 這種傳播煤質允許通信中的用戶可以在一定范圍內自由活動,其位置不受束縛, 不過無線電波的傳播特性一般要受到諸多因素的影響.移動通信的 運行環 境十分復雜,電 波不僅 會隨著傳播距離 的增加 而發生彌散消 耗,并且會受到地形,地物的遮蔽而發生“陰影效應”,而且信號經過多點

反射,會從 多條路徑到達接收地點,這種多徑信號的幅度,相位和到達時間都不一樣,它們互相 疊加會產生電平衰落和時延擴展.移動通信常常在快速移動中進行,這不僅會引起多普勒頻移,產生隨機調頻,而 且會使得電波傳輸特性發生快速的隨機起伏,嚴重影響通信質量.故移動通信系統須 根據移動信道的特征,進行合理的設計.2, 通信是在復雜的干擾環境中運行的 , 移動通信系統是采用多信道共用技術,在一個無線小區內,同時通信者會有成百 上千,基站會有多部收發信機同時在同一地點工作,會產生許多干擾信號,還有各種 工業干擾和認為干擾.歸納起來有通道干擾,互調干擾,鄰道干擾,多址干擾等,以 及近基站強信號會壓制遠基站弱信號,這種現象稱為“遠近效應”.在移動通信中,將 采用多種抗干擾,抗衰落技術措施以減少這些干擾信號的影響.3, 移動通信業務量的需求與日俱增 , 移動通信可 以利用 的頻譜資源非常 有限, 但不斷地擴大移 動通信 系統的通信容 量,始終是移動通信發展中的焦點.要解決這一難題,一方面要開辟和啟動新的頻段, 另一方面要研究發展新技術和新措施,提高頻譜利用率.因此,有限頻譜合理分配和 嚴格管理是有效利用頻譜資源的前提,這是國際上和各國頻譜管理機構和組織的重要 職責.4, 移動通信系統的網絡結構多種多樣 , 網絡管理和控制必須有效 , 根據通信地區的不同需要,移動通信網路結構多種多樣,為此,移動通信網絡必 須具備很強的管理和控制能力,如用戶登記和定位,通信(呼叫)鏈路的建立和拆除, 信道分配和管理,通信計費,鑒權,安全和保密管理以及用戶過境切換和漫游控制等.5, 移動通信設備(主要是 移動臺)必須適于在移動環境中使用 , 移動通信設備(主要是移動臺 移動通信設備要求體積小,重量輕,省電,攜帶方便,操作簡單,可靠耐用和維 護方便,還應保證在振動,沖擊,高低溫環境變化等惡劣條件下能夠正常工作.