地铁移动通信系统切换设计解析

第一篇：地铁移动通信系统切换设计解析

地铁移动通信系统切换设计

摘 要 结合广州地铁1、2号线工程经验,对地铁移动通信系统的各种条件下的切换方案设计进行探讨,包括隧道间小区切换、换乘站的上下层切换、站内和站外切换、隧道和地面切换等。关键词 地铁 移动通信 切换 基站

为了实现地铁移动通信信号的覆盖,必须在地铁内部建立专门的无线信号覆盖系统,由于存在多个基站来实现对地铁的信号覆盖,同时,移动用户经常是在移动的列车中或地铁出入口通信,因此,必然存在切换问题,下面结合广州地铁1、2号线的工程经验,对地铁移动通信系统切换方案设计进行探讨。1 切换的概念

切换是指在蜂窝系统中,移动台从一个信道或基站切换到另一个信道或基站的过程。这种切换操作过程不仅要识别新基站,还要将话音和信令信号分派到新基站的信道上。在小区内分配空闲信道时,用户的切换请求优于用户初始呼叫请求。切换是在不被用户察觉的情况下实现这个过程的,且一旦切换完成,移动台不应立即再切换。切换发生的门限值是在系统安装时进行初调的,且初始参数设置取决于系统性能要求,不能随意改变。切换的目的就是维持高质量的信号质量、平衡小区之间的业务量及恢复出现故障的控制信道,切换主要有以下三种形式。

1)信号质量切换

当基站接收到的移动台信号电平低于预分配门限值时就开始进行切换过程,服务基站通知移动业务交换中心(MSC),请求邻近所有其他小区,以便确定可最佳接收移动台信号的某小区,然后就把新的信道号通知给服务基站,以便移动台进行切换。

2)业务量平衡切换

本切换方式主要是为了平衡不同小区之间的负荷,以使每个小区不会出现过载现象。当相邻小区间重叠范围很大时,负载平衡是最有效的,这种平衡的实现可用“引导切换”技术来完成。

3)控制信道出现故障切换

在控制信道出现故障,此时可用一个话音信道作为备份控制信道。该特性设计的系统在控制信道出现故障时,如果移动台正在使用原指定的备份控制信道通话,则此时要求移动台切换到另一个话音信道工作,由故障引起切换的主要目的就是将此信道释放话音业务而准备控制信道。

切换的种类主要有小区内切换、基站控制器(BSC)内切换、移动交换中心(MSC)内切换、移动交换中心(MSC)间切换、网络间切换等。

在数字蜂窝系统中,是否切换是由移动台来辅助完成的。在移动台辅助切换中,每个移动台监测根据周围基站发出的信号进行无线测量,包括测量功率、距离和话音质量,这三个指标决定切换的门限。无线测量结果通过信令信道报告给基站子系统中的基站收发信台,经过预处理后传送给基站控制器,基站控制器对综合功率、距离和话音质量进行计算且与切换门限值进行比较,然后再决定是否进行切换。

数字蜂窝系统中的切换有时也称为硬切换。但在CDMA蜂窝系统中,由于不用按信道化的无线系统那样在切换期间分配一个不同的无线信道,扩频通信用户在每个小区里都共享相同的信道。因此,切换并不意味着所分配信道上的物理改变,而是由不同的基站来处理无线通信任务。通过同时估算多个相邻基站接收到的同一个用户的信号,MSC能够及时判断出任何时刻用户信号的最佳情况。

从不同基站接收到的瞬时信号中进行选择的处理称为软处理。软切换与硬切换的差别在于:硬切换需要先中断与原基站的联系,再在一指定时间内与新基站取得联系;而软切换就是当移动台需要与一个新基站通信时,并不需要先中断与原基站的联系。软切换只能在相同频率的CDMA信道间进行。2 地铁移动通信切换方案考虑

地铁站内的切换形式一般是信号质量切换,多数为MSC内切换,其类型主要有隧道间小区切换、换乘站上下层切换、站内和站外切换、隧道和地面切换等。2·1 隧道间小区切换

地铁内移动通信系统与地面移动通信系统之间的最大区别是全部在地下,而且大部分在隧道里面。这样一来,在隧道里面,在运行的车辆上保证越区切换的顺利进行就成了一个重要问题。

由于地铁隧道区间是链状覆盖网,一般基站(BTS)频率复用都采用隔站复用,因此列车行进方向的切换(本小区与邻小区)位于区间中部,而此时列车的车速也达到最高,同时列车又是金属外壳,这些都给切换带来了困难。由于隧道是地下一个封闭的圆柱形空间,隧道效应使高频信号衰减很快,为了保证隧道内的信号均匀分布,隧道内都使用漏泄同轴电缆(LCX)。

为了保证移动通信可通率大于等于98%,保证切换顺利进行的一个有效手段就是正确设计场强的覆盖,或者说,在系统场强覆盖设计时着重从以下两个方面考虑选用系统及设备的参数。

(1)在漏泄电缆场强覆盖区段,为满足无线通信覆盖可通率大于等于98%的系统要求,首先应正确选用漏泄电缆的95%接收概率的耦合损耗值(因为厂家提供的产品指标只有95%接收概率的耦合损耗值),该值与漏泄电缆LCX型号及频段有关(50%接收概率耦合损耗值与95%接收概率耦合损耗值相差3~14dB),然后再加一定的余量(对应于可通率98%,系统场强余量应再增加1.4dB)。具体计算如下[1]:

式中,P{x≥Pmin}为接收信号大于接收机输入端要求的最低保护功率电平Pmin的通信概率,Md为通信概率为98%时接收机输入端要求的中值信号电平,σ为位置分布和时间分布的标准偏差[2]。由式(1)可得

Pmin+2.05×7.5=Pmin+15.4dB

其中,σ为7.5dB(900MHz城市、混合路径标准偏差)。

由此可见,为满足98%的时间、地点通信概率,系统余量,应在50%的概率上增加15.4dB;与为满足95%的时间、地点通信概率,系统余量应增加14dB,相差1.4dB。故在漏泄电缆覆盖区段,为达到98%的时间、地点概率,系统余量应在95%概率值下再增加1.4dB。此理论数据值与在深圳地铁竹子林隧道实测的漏泄电缆95%与98%接收概率耦合损耗差值(0.8~2.3dB)非常接近。

还有一个工程措施,即让区间中点的漏泄电缆LCX联通,使两边基站来的信号尽量形成较多的重叠区,保证在列车高速运行下的切换顺利进行。

由于在设计中保证了98%以上区域各信号的最弱电平为-80dB(m),保证了切换时不会因为信号变化太快造成掉话。还有一个工程措施,即让区间中点的漏泄电缆LCX联通,使两边基站来的信号尽量形成较多的重叠区,当列车高速运行经过隧道中段时,原小区信号逐渐减弱,切入小区的信号逐渐增强,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。通过在网络中设置相应参数,将各隧道的覆盖场强调整到合适的水平,可以使切换更加平滑。

一般情况下小区间进行正常切换需要6~10s时间,对于切换区应满足12s切换的最低要求,而列车在隧道中段最高速度为80km/h,12s内行进的距离为

在理想情况下,本小区与相邻小区的信号在LCX中传输损耗是相同的,因此它们的场强衰减特性曲线相对于它们的交点是对称的,所以LCX的越区切换损耗余量可由本小区与相邻小区各负担一半,即1/2×267m=133m。对应于LCX传输损耗24dB/km,越区切换损耗余量为24×(1/1000)×133=3.1dB,参见图1。

所以,要保证隧道中的切换区长度超过266.7m。根据漏缆指标计算得知:900MHz信号在133m的漏缆中共衰减3.1dB,所以在最坏情况下原小区的900MHz信号将衰减到-80-3.1=-83.1dB(m),将驶入小区的900MHz信号强度增强到-80+3.1=-76.9dB(m),所以信号强度相差超过6dB,可保证通过场强比较的方式进行切换。2·2 换乘站切换

对于天线的配置,换乘站应统一规划信号切换区域,如换乘站是一次建成的,则尽量考虑用一个基站的信号来完成覆盖;如因工期或其他各种原因无法在一个基站范围内来完成信号覆盖的,则需在可能情况下,做出优化方案:①尽量减少重叠区域;②尽量减少短时间切换区域;③重叠区效应影响下的乒乓切换尽量安排在相对宽敞的区域,以尽量避免多径影响下的乒乓切换。

在广州地铁公园前地铁站,是1、2号线的换乘站,1号线站厅部分在1999年就投入使用,2号线站厅部分在2003年才投入使用,因此在站厅就需要1号线和2号线基站的信号才能完成覆盖。在工程设计中,考虑了以上的重点,如尽量减少重叠区域等,实现了各个区域的平滑切换。2·3 车站出入口切换

(1)交叠区保证:车站出入口附近一定要设置天线,使站厅信号与站外信号的交叠区尽量在出入口通道附近。

(2)梯度/平滑性的保证:出入口附近站内信号的梯度及平滑性容易保证;站外信号的梯度及平滑性受多径效应及地面多个基站天线的覆盖规划因素的影响较大,如有问题应与运营商共同协调解决。

在广州地铁2号线的个别车站,虽然在出入口附近布置了天线,但在出站时仍然无法实现与站外基站的正常切换,后经与运营商协调,通过其网络优化解决了切换问题。2·4 隧道与地面切换

隧道与地面切换情况如图2所示,要保证有足够的信号交叠区,可采用以下措施:

(1)延长LCX方式或洞口设置定向天线(延长洞内信号,使交叠区向外);

(2)设置直放站方式(延长洞内信号,使交叠区向外);

(3)隧道引入地面信号,使交叠区向内,由于各运营商地面基站设置的不同、向隧道引入地面信号实现起来相对复杂。

延长LCX、设置隧道口直放站方式均要注意,延长区域应足够长,使地面到隧道切换交叠区选择在一个稳定区域内。如果相邻地面车站需要覆盖,就可使其信号向隧道方向延伸,取得切换信号的“优势锁定”。实施中应兼顾上、下行行车方向,并与运营商做好切换规划的配合。在广州地铁1号线坑口地面站与花地湾站隧道入口处,场强覆盖就是采用了这种方式,将覆盖区域向外增加100m左右,避免了初期进出隧道时经常出现的掉线现象。结语

为保证在隧道内无线信号的顺利切换,应保证98%以上区域各信号的最弱电平为-80dBm,同时让区间中点的漏泄电缆LCX联通,使两边基站来的信号尽量形成较多的重叠区。换乘站应尽量减少重叠区域及短时间切换区域,重叠区效应影响下的乒乓切换应尽量安排在相对宽敞的区域,以尽量避免多径影响下的乒乓切换。车站出入口应保证交叠区及信号的梯度/平滑性,隧道与地面应保证有足够的信号交叠区。

通过以上切换方案考虑,就能保证在地铁站内移动通信的顺利切换,保证通信的可靠性及连续性。参考文献[1]杨留清,张闽申,徐菊英.数字移动通信系统[M].北京:人民邮电出版社,1995.[2]郭梯云,邬国扬,张厥盛.移动通信[M].西安:西安电子科技大学出版社,1995.[3]竺南直,肖辉,刘景波.码分多址(CDMA)移动通信系统[M].北京:电子工业出版社,1999.[4]龚小聪.地铁移动电话引入系统设计探讨[J].地铁与轻轨,2002(1).[5]徐华林,马建萍.地铁中漏泄同轴电缆的选择和配置[J].都市快轨交通,2005,18(1).

第二篇：移动通信技术切换技术课外设计报告

题目： 移动通信技术的切换技术

课外设计报告

专 业

通信专业

届 别

2011

学 号

1008511270522 姓 名

张楠 指导老师 刘海波

2013.1.15

日期：

目录 绪论...........................................................................2 1.1 课题研究的背景...........................................................3 1.2 课题研究的目的和意义.....................................................3 2 切换的基本简介..................................................................4 2.1切换简述..................................................................4 2.2 引起切换的原因 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„..5 2.3切换的分类………………………………………………………………………………………5 2.4切换方案的要求............................................................6 3 越区切换的基本分类..............................................................6 3.1.1 硬切换..............................................................6 3.1.2软切换..............................................................6 3.1.3更软切换............................................................7 3.1.4接力切换............................................................7 3.1.5垂直切换............................................................7 3.2 越区切换的基本准则........................................................8 3.2.1基本准则............................................................8 3.2.2过程控制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ „8 3.2.3注意事项............................................................9 4 移动通信系统的切换技术..........................................................9 4.1 第二代移动通信系统的切换技术..............................................9 4.1.1 技术流程............................................................9 4.1.2 对GSM系统切换优缺点的讨论.........................................10 4.2 IS-95CDMA 系统的切换技术.................................................10 4.2.1 技术流程...........................................................10 4.2.2 软切换的主要优缺点.................................................10 4.3第三代移动通信系统的切换技术.............................................11 4.3.1 基本简介...........................................................11 4.3.2欧洲和日本的WCDMA的切换...........................................11 4.3.3北美的CDMA2000的切换..............................................11 4.3.4中国的TD-SCDMA的切换..............................................12 5 各种蜂窝移动通信系统的切换.................................................12 5.1 GSM系统中的切换.....................................................12 5.2 CDMA2000系统中的切换................................................12 5.3移动IP中的切换......................................................13 5.3．1切换方式综述....................................................13 结论.....................................................................14

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

移动通信以其特有的灵活、便捷的优点符合了现代社会人们对通信技术的要求，成[1]为80年代中期以来发展最为迅速的通信方式。移动通信技术经历了从模拟调制到数字调制技术的发展。第一代采用频分多址（FDMA）模拟调制方式，其主要代表有美国的AMPS、[2]英国的TACS、北欧的NMT等。这种系统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰话音业务。第二代蜂窝系统采用时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的数字调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传送信令，使系统性能大为改善。TDMA的两个典型代表是北美的IS－54系统和欧洲的GSM系统。

TDMA方式的主要缺点是：（1）系统容量仍不理想；（2）和FDMA方式一样，TDMA

[3]方式的越区切换性能仍不完善。为克服FDMA和TDMA两种多址方式的缺点，产生了即将试用的第三代移动通信技术CDMA(码分多址)。

随着移动通信的发展，运营商和用户对业务拓展的需求不断增强，移动通信正在向着以CDMA为基础，以宽带化通信为特征的第三代3G技术发展。鉴于CDMA技术的优越性，3G的三大主流标准CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA都是基于CDMA技术的。3G投入正式运营

[4]后，3G用户将获得宽带多媒体和高速率数据的无线移动通信服务。

1.2 课题研究的目的和意义

由于移动通信系统采用蜂窝结构，所以，移动台在跨越空间划分的小区时，必然要进行切换，即完成移动台到基站的空中接口的转移。因此切换技术成为无线资源管理中的重要研究内容之一。切换技术是移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术，适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。在移动通信系统中，切换的目的有2种可能，一种是实现漫游，另一种是为了提高网络服务质量，即降低掉话率，降低拥塞率。

切换参数的选择将影响到网络的性能和服务质量。对于运营商来说，移动网络的系统性能和服务质量是非常重要的。运营商的竞争将是网络质量的竞争。因为优质的网络服务是建立在良好的网络质量之上的。网络参数的分析和调整是网络优化工作的重要内容之一，尤其对于网络质量和参数设置密切相关的码分多址系统来说，切换控制参数仅仅是其中的一小部分，但却是对网络质量影响很大的一部分。切换策略和控制参数的性能优化将得到广泛的重视。细致、完善的网络优化，可以充分降低全网的干扰水平，改善网络性能，提高呼叫接通率，降低掉话率，提高网络的数据业务吞吐能力，提高网络容量。如今所广泛采用的第二代时分多址移动通信系统中，切换方式为硬切换，硬切换发生在使用不同载频的相邻小区间，在城区，小区面积较小，又由于频分系统的特性，用户

[5]在通信过程中由于移动而产生频繁的硬切换是不可能避免的。而硬切换是先中断与原基 3

站的联系，调谐到新的频率上，再与新基站取得联系。属于“先断开后切换”，如在切换过程中受到干扰等因素的影响，很容易导致切换失败，引起掉话；当硬切换区域面积狭窄时，会出现新基站与原基站之间来回切换的“乒乓效应”，影响业务信道的传输，进而影响网络的性能和质量。

在第三代移动通信中，WCDMA和CDMA2000是码分多址系统，在同频小区间所采用的[6]是软切换。而我国唯一具有技术知识产权的标准TD-SCDMA采用了创新的接力切换。接力切换与软切换的不同之处在于接力切换并不需要同时有多个基站为一个移动台服务，因而克服了软切换需要占用的信道资源比较多，信令复杂导致系统负荷加重，以及增加下行链路干扰等缺点。而与硬切换相比，接力切换克服了传统硬切换掉话率较高、切换成功率较低的缺点。接力切换突出了切换成功率高和信道高利用率的优点。

但是，接力切换参数的设置同样很重要，如果设置的不恰当则无法体现出接力切换的优点，反而有可能会加重系统负担、掉话、或者造成对其他小区的干扰增加等等问题，对网络性能和质量造成不好的影响。

所以，本文通过仿真结合接力切换算法，说明各个参数对接力切换效果的影响，并根据仿真得出的数据分析从而选择出最佳的切换参数方案。切换的基本简介

2.1切换简述

在蜂窝移动通信网中，切换是保证移动用户在移动状态下实现不间断通信，切换也是为了在移动台与网络之间保持一个可以接受的通信质量，防止通信中断，是适应移动衰落信道特性的必不可少的措施。特别是由网络发起的切换，其目的是为了平衡服务区内各小区的业务量，降低高用户小区的呼损率的有力措施。这是适应移动衰落信道特性的必不可少的措施切换技术是移动通信网络提供移动服务所需的技术，它使移动终端可以在任何时候、任何地方都能得到在线连接和服务，是实现无缝漫游的重要机制。

2.2 引起切换的原因

引起切换的主要原因是空中接口（Um）的链接无法 满足需要,表现为: 1.1 信号强度引起切换

当基站或移动台接收到的信号较弱, 或是移动台进入另一个小区,或是同一小区的不同扇区有质量更好的链路时, 可能引起切换。当服务基站增加发射功率提高接收电平,或是移动台增加发射功率,信号电平依然低于门限值时就必须启动切换。尤其是3G 中,由于CDMA 是自干扰系统, 增加发射功率会提高信号质量但会影响系统覆盖能力,更需考虑切换的重要性。

1.2 信道质量引起切换

若信道受到较大干扰影响引起信道质量较大衰减,前向纠错功能不能满足信道质量要求的最低水平, 即使原信道的信号电平较强,也必须切换到质量较好的新信道。

1.3 移动台与基站之间的距离引起切换

网络规划中规定的小区半径的数值与小区中的移动台和基站之间的半径距离限制都被存储在基站数据库中, 系统不断检测比较移动台与基站之间的距离和极限距离,若超过极限距离将引起切换。

1.4 话务量饱和引起切换

移动交换中心发现一些小区的的话务量即将达到饱和值,而相邻小区话务量较小时,可命令高话务量小区降低导频信道的发射功率使本小区边缘用户提前切换到相邻小区,以调和各小区的负荷量,称为小区呼吸。

2.3切换的分类

切换包括测量、判断和执行三个过程。

可根据四种情况来区分不同种类的切换：

(1)切换功能定位 可分为网络发起的切换和终端因移动而发起的切换(2)涉及的网络单元 可分为小区内、小区之间和网络之间切换；

(3)活动连接数目 可分为硬切换和软切换两种，硬切换在任何时候都只存在一个连接，软切换可在切换时同时存在几个连接；

(4)转移的数据类型 电路交换数据和分组交换数据。

2.4切换方案的要求

一种切换方案必须符合的基本要求如下：

(1)等待时间 实现切换所需的时间，即从开始切换到正常传输数据的时间，必须适合终端移动速度；

(2)灵活性切换程序应能支持同一小区内切换、不同基站之间切换或者不同网络之间切换；(3)最小急速下降和快速恢复；

(4)服务质量(QOS)能够在切换时维持某种级别的QOS，并能在切换完成后重新协商；(5)最小附加信令。此外，移动台通常都是电池供电，因此功率管理值得考虑，例如不能认为移动台接收机总是保持在供电状态。

3越区切换的基本分类

3.1.1 硬切换

硬切换最主要的特点就是移动台在硬切换情况下，同一时刻只

越区切换

占用一个无线信道，它必须在一个指定时间内，先中断与原基站的联系，调谐到新的频率上，再与新基站取得联系，在切换过程中可能会发生通信短时中断。硬切换主要是不同频率的基站和扇区之间的切换。在硬切换中，为了使中断时间尽量短，在网络中要预先建立新的链路。硬切换的一个主要优点是在同一时刻，移动台只占用一个无线信道。硬切换的缺点是通信过程会出现短时的传输中断，因此硬切换在一定程度上会影响通话质量。而且如果在中断时间内受到干扰或切换参数设置不合理等因素的影响，会导致切换失败，引起掉话；当硬切换区域面积狭窄时，会出现新基站与原基站之间来回切换的“乒乓效应”，影响业务信道的传输。硬切换主要用于GSM系统中。

3.1.2软切换

在软切换过程中，两条链路及相对应的两个数据流在一个相对较长的时间内同时被激活，一直到进入新基站并测量到新基站的传输质量满足指标要求后，才断开与原基站的连接。软切换是同一频率下不同基站之间的切换。不管是从移动台的角度还是从网络的角度看，两条链路传输的是同一个数据流，保证了通信不会发生中断。在软切换中，移动台只有在取得了与新基站的链接之后，才会中断与原基站的联系，因此在切换过程中没有中断，不会影响通话质量；软切换由于是在频率相同的基站交界处，移动台同时与多个基站通信，起前向业务信道和反向业务信道的路径分集的作用，因而可大大减少切换造成的掉话。而且在软切换中移动台和基站均采用分集技术和反向功率控制，能很好的提高系统的性能。但是软切换同时也存在需要占用的信道资源较多、信令复杂导致系统负荷加重、增加下行链路干扰、增加设备投资和系统背板的复杂性等的缺点。软切换主要用于CDMA系统中。

3.1.3更软切换

在CDMA 系统中，移动台在扇区化小区的同一小区的不同扇区之间进行的软切换称 6

为更软切换。实际上是相同信道板上的导频之间的切换。这种切换是由BSC 完成的，并不通知MSC。

3.1.4接力切换

接力切换流程接力切换是一种基于智能天线的切换方案。接力切换是利用精确的定位技术，在对移动台的距离和方位进行定位的基础上，根据移动台方位和距离作为辅助信息来判断移动台是否移动到了可进行切换的相邻基站临近区域。如果移动台进入这个切换区，则RNC（无线网络控制器）通知该基站做好切换的准备，从而实现快速、可靠和高效切换。这样既节省信道资源、简化信令、减少系统负荷，也适应不同频率小区之间的切换。在第三代移动通信标准中TD-SCDMA中采用了接力切换。实现接力切换的必要条件是：网络要准备获得移动台的位置信息，包括移动台的信号到达方向以及移动台与基站的距离。

3.1.5垂直切换

上面介绍的几种切换方式按照切换的方向来分都可以归为水平切换，而与此相对应，还存在一种切换方式，即垂直切换。可以这样来概括水平切换和垂直切换：移动台在相同系统的基站（扇区、信道）之间的切换称为水平切换，而移动台在不同系统的基站（扇区、信道）之间的切换就称为垂直切换。在移动通信系统中，通过在宏蜂窝下引入微蜂窝从而形成分级小区结构，从而解决网络内的“盲点”和“热点”，同时也针对用户的不同运动状态，用不同级别的小区提供通信能力。宏蜂窝主要满足以高速移动的移动终端或由于缺乏信道而不能由微蜂窝服务的移动终端，因此可以降低切换的速率并同时增加系统的容量。移动终端通话时，它同时保持与宏蜂窝、信号最强的相邻微蜂窝的连接。并不断地测量宏蜂窝和相邻的微蜂窝的信号强度，报告基站系统控制器，基站系统控制器调整移动台与它自己相邻的微蜂窝的连接。当移动终端低速移动发生切换时，基站根据移动终端测量的信号强度，优先把移动终端切换到信号最强的微蜂窝，由于移动终端一直都保持与信号最强的微蜂窝的连接，所以切换速度很快，切换完成后才调整移动终端与微蜂窝的连接。当然移动终端快速移动发生切换时，基站根据移动终端的速度，优先把移动终端切换到宏蜂窝，这样移动终端连续经过微蜂窝的时候都不会发生切换，减少了切换的发生；当移动终端速度降低到一定程度时，基站又把移动终端切换到信号最强的微蜂窝，保证用户得到最好的通信质量与提高系统的容量

3.2 越区切换的基本准则 3.2.1基本准则

⑴依靠接收信号载波电平判定。当信号载波电平低于门限电平（例如－100dBm），则进行切换。

⑵依接收信号载/干比判定。当载/干比低于给定值时，则进行切换。

⑶依移动台到基站的距离判定。当距离大于给定值时，则进行切换。实际上，在通话过 7

程中测量接收信号载/干比有一定的困难；而用距离判定时，则距精度有时很难保证。所以，一般常用的时第一种。

3.2.2过程控制

过程控制主要有三种： ① 移动台控制的越区切换

移动台连续监测当前基站和几个越区时的候选基站的信号强度和质量，当满足某种越区切换准则后，移动台选择具有可用业务信道的最佳候选基站，并发送越区切换请求。

DECT等小系统常采用，在大系统中容易引起切换冲突。② 网络控制的越区切换

基站监测来自移动台的信号强度和质量，当信号低于某个门限后，网络开始安排向另一个基站的越区切换。缺点：若MS失去联系，将造成信号中断。第一代模拟系统采用此方法切换时间长，可达10S。③ 移动台辅助的越区切换

网络要求移动台测量其周围基站的信号并把结果报告给旧基站，网络根据测试结果决定何时进行越区切换以及切换到哪一个基站。第二代系统GSM，CDMA都采用此方法。特点：时间快，切换过程1s~2s，信号中断<1s。

3.2.3注意事项

在微小区，高速移动用户仅有很少时间就需切换，对系统压力太大，一种宏小区与微小区相结合的伞状小区结构，切换时采用宏小区信道可解决上述问题。

越区切换准则：

准则1：相对信号准则。在任何时间都选择具有最强接收信号的基站。这种准则的缺点是：在原基站的信号强度仍满足要求的情况下，会引发太多不必要的越区切换。

准则2：具有门限规定的相对信号强度准则。仅允许移动用户在当前基站的信号足够弱(低于某一门限)，且新基站的信号强于本基站的信号情况下，才可以进行越区切换。

准则3：具有滞后余量的相对信号强度准则。仅允许移动用户在新基站的信号强度比原基站信号强度强很多(即大于滞后余量)的情况下进行越区切换。该技术可以防止由于信号波动引起的移动台在两个基站之间来回重复切换，即“乒乓效应”。

准则4：具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则。仅允许移动用户在当前基站的信号电平低于规定门限并且新基站的信号强度高于当前基站一个给定滞后余量时进行越区切换。移动通信系统的切换技术

4.1 第二代移动通信系统的切换技术

第二代移动通信系统是指数字蜂窝移动通信系统，其典型系统为以GSM为代表的TDMA（时分多址）数字蜂窝网和IS-95窄带CDMA（码分多址）数字蜂窝网

4.1.1 技术流程 GSM系统采用移动台辅助越区切换（MAHO）。其主导思想是把切换的检测和处理等功能部分的分散到各个移动台，由移动台来测量基站和周围基站的信号强度，把测量结果送给MSC分析处理，做出有关切换的决策。信息的传递在慢速辅助控制信道（SACHH）中完成。SACCH是基站和移动太之间的一条双向的点对点的控制信道，移动台不断的报告正在服务的基站和邻近基站的广播控制信道（BCCH）的信号强度，SACCH可与一个独立专用控制信道或业务信道联用，实现辅助功能SACCH位于26个TDMA帧构成的业务复帧的第13帧。

TDMA技术和MAHO提供了条件。GSM系统在一帧8个时隙中,MS最多占用两个时隙分别进行发射和接受，在其他时隙内，可以对周围基站的BCCH进行信号强度的测量，当发现信号变弱，达不到或已接近信噪比的最低门限值而又发现周围某个基站的信号很强时，他就可以发出切换的请求，由此来启动切换。

4.1.2 对GSM系统切换优缺点的讨论

GSM系统采用了MAHO技术，能明显加快切换速度。其小区半径可以减少至0.5Km，因为系统熔炼可以得到提高，设置多种控制信道，增强系统控制熔炼可以得到提高，设置多种控制信道，增强系统控制能力，不会在通信中中断话音，较之第一代大大改善了通话质量，但由于采用硬切换，扔会产生“乒乓效应”，通信高峰期还会出现掉话。

4.2 IS-95CDMA 系统的切换技术 4.2.1 技术流程

以往的系统都采用硬切换，而CDMA系统采用软切换，在硬切换中，切换与否有一个明确的选择。对于软切换来说，是否进行切换是一个有条件的选择。根据来自两个或多个基站导频信号强度的变化，最终确定与其中一个进行通信。在过度期间，用虎与所候选基站保持业务信道的通信。软切换只能在同频率的CDMA信道间进行，因此切换只改变地址吗，不改变频率。他在两个基站覆盖区的交界处起到了分集作用。这样减少了由于切换造成的掉话（据统计，模拟系统，TDMA系统中无线信道上的90%掉话是在切换过程中发生的），保证了通信的可靠性。

4.2.2 软切换的主要优缺点

1:优点

a：无缝切换，保持通话连续性，有效控制了“乒乓效应” b：减少掉话的可能性；

c：切换区域的移动台发射功率降低。减少发送功率是通过分集接受来实现的，降低发送功率有利于增加反向容量，减少干扰。另外发射功率的降低意味着延长了手机电池的使用时间，也就延长了通话时间，具有实际意义。

d：软切换为在CDMA系统中实现分集接收提供了条件，提高了通信质量。2：缺点

a:导致硬件设备增加； b：降低了前向信道容量；

c：对系统性能和网络资源产生消极的影响。在前向链路中，过多切换降低了系统性能；在反向链路上，过多切换会占用更多的网络资源（回程连接）

4.3第三代移动通信系统的切换技术 4.3.1 基本简介

第三代移动通信系统是以实现世界范围的个人通信为目标，实现IT网络全球化，业务综合化和通信个人化，把“服务到终端”推向“服务到个人”。

第二代系统中，由于全球各国采用标准不同，在全球范围内无法漫游。而在第三代系统中，以全球为着眼点，以“地球村”为理念，将实现全球无缝隙覆盖和漫游。

关于第三代系统的标准问题，目前仍有很多争议。但是宽带CDMA以其特有的优势，成为第三代移动通信的技术主流。目前，形成了几个代表；欧洲和日本的WCDMA，北美的CDMA2000，中国大唐电信研制的TD-SCDMA。这标志着我国提出的移动通信建议在白天通信史上第一次成为国际电信联盟采用的技术标准。

4.3.2欧洲和日本的WCDMA的切换

WCDMA是基于GSM的第三代技术。我国拥有世界上最大的GSM网络，运营商只需要添加一些软硬件，即可使GSM升级为WCDMA，保护已有的GSM投资。

WCDMA的切换，在进入软切换之前，移动台从两个基站测量下行链路。SCH的时间差，并向服务基站报告时间差。在一用宏小区，微小区，和微微小区的分层结构时需要频率间的切换。当热点地区有高容量的要求时也可以采取几个载频间的切换。为了完成频率间的切换，当在现有的频率上运行时，就需要一个有效的方法在其他频率上进行测量。测量采用双接受机的划分时隙的两种方法。

4.3.3北美的CDMA2000的切换

CDMA2000这一标准由美国提出，是基于IS-95CDMA的宽带CDMA技术，可以保护基于IS-95窄带CDMA的投资，其切换与IS-95中的软切换类似。

4.3.4中国的TD-SCDMA的切换

TD-SCDMA系统在切换方面的技术特色为实行接力切换；利用移动台的位置信息，准确的将移动台切换到新小区，避免了频繁的切换，大大提高了系统的容量。采用接力切换的有点是与CDMA软切换相比，简化了用户终端设计，克服了软切换长期占用网络资源和基站下行容量的资源缺点 各种蜂窝移动通信系统的切换

5.1 GSM系统中的切换

在GSM 系统中，有两种基本切换类型：(1)内部切换

小区内切换：在同一小区内，呼叫从一个信道转移到另一个信道；

小区间切换：呼叫从一个小区转移到另一小区，两个小区都在同一基站控制器(BSC)的控制下。

(2)外部切换

MSC内切换：呼叫在不同基站控制器之间转移，但属于同一移动服务交换中心(MSC)；

MSC间切换：呼叫在不同MSC之间转移。原先的MSC称为锚定MSC，新的MSC 称为中继MSC。切换由终端或MSC发起。GSM 系统终端以TDMA方式扫描l6个邻域节点的广播控制信道，并建立一个有6个最佳小区的列表，由信号强度决定切换到哪个小区。GSM 系统使用两种切换算法：(1)最小可接受的性能：在这种算法里，功率控制优先考虑；(2)功率预算算法：在这种算法里发起切换，维持可以接受的信号强度和功率级别。GSM系统根据移动的地点和类型，划分切换任务和定位切换流量。

5.2 CDMA2000系统中的切换

cdma2000系统使用其物理层，可支持现存IS．95B系统的业务标准(如话音、数据、激活业务和空中准备)。在下列情况下，cdma2000支持话音、数据和其它业务从IS-95B系统到c&ua2000系统的切换：

(1)在切换边界与单个频带内；

(2)在切换边界与频带间(假定移动台支持多频带工作)；(3)在同一小区和同一频带内；

(4)在同一小区内和不同频带间(假定移动台支持多频带工作)。此外，cdma2000还支持从cdma2000系统到IS-95B系统的切换。切换有四种基本类型：

(1)扇区间切换或更软切换移动台与同一小区的两个扇区保持通信；

(2)小区间切换或软切换 移动台与不同小区的两个或三个扇区保持通信；(3)软／更软切换移动台与一小区的两个扇区以及另一小区的扇区进行通信；(4)硬切换连接断开之前就先断开的方式。切换过程：

(1)移动辅助软切换(MASHO)过程移动台监控邻域基站前向导频信道(FPICH)的电平值，并向网络报告穿越一系列给定门限值的FPICH，移动台用RAKE接收机对多径信号进行相干合并；(2)动态调整软切换门限软切换提高了整个系统的性能，但在前向链路中过多的切换会降低系统性能，而在反向链路中过多的切换会占用更多网络资源。小区内的有些位置只能接收较弱的FPICH，需要较低的切换门限，而其它位置能够接收到一些较强的和主要的

FPICH，要求较高的切换参数。这些可通过动态调整切换门限来实现。

5.3移动IP中的切换

移动IP 是一种使用分组封装和重定向的技术，建立在本地代理和外地代理的基础上。本地代理维护着一个本地移动终端数据库，当移动节点从本地移动到外地，本地代理更新数据库，包含节点所在外地代理的地址。当 包发送给移动节点时，首先到达本地代理。本地代理把该 包与移动节点所在外地代理的地址进行封装，再发送给外地代理。外地代理接收到封装的 包后，去除 报头信息，将包送给移动终端。对于这种方案，虽然移动节点到固定主机的路由是最佳的，但是固定主机到移动节点的路由却不是最佳的。在支持移动性方面，IPv6比IPv4加强许多，包括无状态地址自动配置和邻域发现。IPv6中的移动性支持同样采用了本地网络、本地代理和包封装传送给移动节点所在网络的思路，同样需要一个转交地址。移动节点使用无状态地址自动配置和邻域发现来配置转交地址，因此IPv6的移动性支持并不需要外地代理。通过采用源路由，可有效地克服移动的三角路由问题。

5.3.1切换方式综述

综上所述，不同的移动通信网络支持不同的切换方式或切换时使用相应的策略，一般来说，一个网络应能支持网络发起的切换和终端移动性引起的切换。对于网络切换的支持，应包括一些基本功能：

(1)基站端对上行链路信号强度和E。／I。的测量；(2)命令终端对其它基站的测量；(3)硬切换和软切换。

对于终端移动性切换的支持，应包括一些基本功能：(1)下行链路信号强度和E。／Io的测量；(2)终端能够提取基站信息；(3)硬切换和软切换。

心得：未来移动通信系统中切换技术与移动性管理结合得越来越紧密, 由于未来移动通信系统的核心网为IP网, 这势必会给移动用户的切换带来新的问题和挑战。现有的切换算法是针对峰窝移动通信系统设计, Interne t协议开始并不是针对无线通信环境所设计, 要使得未来移动通信系统中切换技术得以实现, 必须对现有的切换技术进行修改。移动通信网络是在不断飞速发展的，因此新技术、新问题将会不断出现，只有通过不断的学习和经验积累，特别是针对新技术的了解和知识储备，才能跟上技术的发展步伐，通过切换技术的提升，使移动通信网络质量也随之提升。

第三篇：地铁移动通信系统共建设计难点简析

地铁移动通信系统共建设计难点简析

【摘 要】结合地铁场景的需求特点，论证指出运营商共建移动通信系统的必要性和可行性，并重点就共建设计的2个关键难点问题展开详细分析，最后给出了建议解决方案。

【关键词】地铁 移动通信 共建引言

2009年国务院批复22个大中城市投资高达8 800余亿元地铁建设规划，随着规划地铁陆续开建和运营，地铁将成为大中城市主力公共交通工具。

地铁主要运行于地下，地面无线电波难以有效穿透覆盖，因此地铁场景需进行专项网络覆盖建设。由于建设成本高昂、可用空间等资源稀缺及共建共享推进政策要求，新建地铁中普遍采用民用移动通信系统多运营商共建（以下简称地铁共建）方式。下面将就地铁共建方案设计中需关注的关键难点问题进行分析。地铁建筑结构特点

地铁建筑结构包括2个主要部分：列车隧道和候车站厅/站台。列车隧道是长方体形封闭区间，一般长十几公里到几十公里、宽4m左右。候车站厅/站台一般为二/三层结构：候车站厅为购票场所，位于地下一层，与出入口相连，面积较大；候车站台为候车场所，位于地下二层或换乘站的地下三层，站台一般长100m至200m、宽20m左右，两边为列车隧道，空间开阔。

地铁建筑结构如图1所示。地铁移动通信系统共建的必要性和可

行性

随着我国移动通信进入4G（LTE）时代，新建地铁提供4G覆盖已成为基本选项。根据工信部频谱和牌照许可，目前运营商所获主要频谱概况如表1所示。

由此可见，各运营商在4G时代均需满足2G/3G/4G多网络需求、兼容FDD和TDD多制式、提供800MHz―2.6GHz区间多频段覆盖能力[1]。

由于技术趋同，运营商在地铁场景中覆盖需求也基本一致，运营商共建方案因满足共建网络技术要求投入的成本远小于因共建分摊而节约的成本，且共建大幅减少对地铁公司公共资源占用，可进一步节约网络建设和运营成本。

此外，2014年7月由中国移动、中国联通和中国电信共同出资设立中国铁塔股份有限公司，主营铁塔建设、维护和运营，兼营基站机房、电源、空调配套设施和室内分布系统的建设、维护、运营及基站设备的维护。预期今后运营商地铁共建工作将转交“铁塔公司”统筹推进，以往运营商共建时面临的运营商间沟通低效率、采购建设维护模式不一致、成本分摊协商难等管理难题将得到明显改善，不再成为阻碍运营商共建推进的主要制约因素[2]。因此，地铁移动通信系统共建技术可实现成本有节约、机制能保障，既必要又可行！地铁共建方案设计技术要点

地铁除出入口外，其它区域与室外隔离好，不受外部信号干扰。站厅/站台较空旷，电波传播接近自由空间模式，损耗较小。地铁内人流密集且流动性大，对语音和数据业务都有很大的需求，尤其是上下班高峰期话务量剧增。

相应地，地铁共建设计需关注如下技术要点：

（1）地铁站厅/站台主要采用分布系统建设覆盖方式，以天花板安装全频段吸顶全向天线覆盖为主。方案设计需特别关注站厅出入口与地面大网的协同效应（重点是干扰控制和切换设置）、地铁站台与经停列车之间的切换关系等。

（2）地铁列车沿狭长隧道行驶时车体对于信号阻挡严重，通常采用支持多频段的泄漏电缆覆盖方案，保障隧道内场强分布均匀，并需重点考虑隧道内切换带设置。

（3）地铁共建控制系统间干扰为设计重点和难点。地铁（尤其是隧道内）安装空间有限，一般通过定制POI（Point Of Interface，多系统合路平台）、隧道内泄漏电缆收/发分缆、选用符合特定隔离度和互调指标要求的高品质无源器件等方式控制干扰[3]。

（4）地铁作为骨干公共交通工具，投入运营后无法预留足够时间用于民用通信系统网络建设和改造，运营期只有深夜短时间可用于设备检修维护。故要求地铁通信系统共建设计满足建设实施一步到位，检修维护需求高的设备尽量在站台机房安装，隧道内安装设备需满足快速检修维护要求。

（5）地铁覆盖场景容量需求大，通常选取BBU+

RRU等主设备作为信号源[4]，适当预留扩容需求。地铁共建方案设计难点

地铁共建设计技术要点均可在详细设计中提供较成熟的实施方案，但为保障共建设计方案整体合理有效，还需解决以下2个关键难点：

（1）统筹兼顾运营商需求，合理设定共建目标。

（2）共建设计与地铁总体设计高效衔接，保障实施。

5.1 地铁移动通信系统共建构成

地铁移动通信系统共建由于运营商间制式、频段、覆盖、容量方面存在特定细节差异，需要统筹考虑各运营商需求，求同容异，合理设定整体共建目标。

地铁移动通信系统共建构成如图2所示：

图2 地铁移动通信系统共建构成简图

结合共建构成简图分析如下：

（1）核心网、无线BSC/RNC、网管/监控一般由运营商独立建设，不在地铁内设置，但其接入地铁内的传输线路需共建设计确定路由。

（2）考虑运营商灵活配置容量需求，主设备信源一般由运营商独立建设并配置容量；考虑传输网组网要求，和大网直接相连的传输接入设备一般也由运营商独立配置。但主设备信源、传输接入设备安装位置、供电要求、走线路由等由共建设计确定。

（3）机房/隧道安装位置和空间、天线安装点位、漏缆敷设位置、外配电容量、接地及管孔、桥架、走道等走线路由等需使用地铁方公共配套设施资源的，共建设计中统筹明确需求方案，由地铁方配合提供。

（4）机房/隧道内电源设施、ODF/DDF、走线架、接地系统等配套设施、POI、干线分布系统、站台/站厅分布系统、隧道泄漏电缆系统等是共建的关键部分。共建设计方案应统筹考虑，一步到位进行设计。

共建设计中应着重考虑需运营商共建部分，特别注意共建方案中需与地铁方衔接的内容。

5.2 统筹兼顾运营商需求，合理设定共建目标

设定共建目标的重点是在结合各运营商计划建设的移动通信系统制式、频段、覆盖、质量、容量目标基础上整合优化，合理设定共建目标，以确保共建设计方案兼顾运营商需求，有效指导实施。

根据共建原则，信源独立设置可保障容量目标实现的灵活性，因此共建设计重点关注覆盖和质量目标。

根据设计灵活度要求的差异，共建系统的覆盖和质量目标可粗略划分为地铁出入站口的覆盖和质量目标、地铁内系统的覆盖和质量目标。

地铁出入站口设计需重点关注与地面大网协同覆盖和质量要求。由于各运营商地面网络可优化调整空间大于地铁内通信系统，因此协同覆盖和质量目标实现主要依赖于各运营商通过大网优化调整方式保障，地铁共建方案制定需特别关注不同运营商对于出入站口信号场强、切换设置、频点选择、干扰控制等方面的个性化需求，为运营商建设、维护和优化调整预留合理的灵活调整空间。

对于地铁内系统，由于建设完成后优化调整实施难度大，宜按一步到位的要求，详细设定不同区域（尤其是地铁内站台/站厅、隧道等关键区域）的覆盖频段、制式、LTE单/双流要求、边缘场强、切换设置、干扰控制等关键目标和设计原则，以保障后续设计方案实施的有效性。

另外，由于地铁站台/站厅为人群活动频繁的区域，分布系统天线口输出功率应符合国家标准“环境电磁波卫生标准”一级安全区的要求[5]。考虑电磁辐射要求，并适当预留载波扩容空间，站台/站厅室内天线入口设计总功率上限宜不高于15dBm。在满足辐射限制的前提下，运营商各频段、不同制式系统的天线出口功率取值应考虑制式、频段、传播损耗、馈线损耗差异对覆盖范围的影响，合理设定天线入口设计功率，保障不同系统覆盖范围基本一致，以确保共建系统整体覆盖效果。

5.3 共建设计与地铁总体设计高效衔接，保障实施

由于地铁工程的特殊性，地铁移动通信系统共建实施运行必须确保地铁运行安全，因此共建设计需根据地铁总体设计方案优化，以确保节约成本、有效实施。

为保障与地铁总体设计和实施高效衔接，在地铁民用移动通信系统共建设计方案初步完成后，应重点关注与地铁建筑专业、管线综合专业、限界专业等众多地铁基础设施专业的初步设计方案衔接。移动通信系统共建设计应根据对地铁基础设施专业方案衔接要求合理优化，及时提交对建筑专业、管线综合专业、限界专业等资源预留和配合需求（简称“提资”），以确保地铁各公共基础设施专业施工图设计阶段能充分考虑移动通信系统共建实施要求。

由于地铁建筑结构、限界、管线等专业设计、建设刚性约束较大，施工图设计确定后变更的成本大、难度高，因此“提资”的合理性、完备性、准确性要求非常高，是移动通信系统共建设计应特别关注的环节。

共建设计“提资”环节需重点关注与以下专业间衔接内容：

（1）向建筑专业提资

通信机房面积要求：建议不小于60m2，资源紧张的情况下不宜小于55m2，以保障共建设备安装、扩容和维护要求。

隧道区的中板开孔和设备区、公共区等墙体开孔要求：中板、墙体开孔主要是为了给通信机房电力电缆、光缆引出提供路由通道，开孔位置、数量、孔径应符合共建实施要求。

走廊过道的镀锌钢管的敷设路由：在设备区的走廊过道使用镀锌钢管连通时，管径需符合共建实施要求。

（2）向限界专业提资

限界是保障地铁安全运行、限制车辆断面尺寸、限制沿线设备安装尺寸、确定建筑结构有效尺寸的图形，其中设备限界是用于限制安装设备不得侵入的控制线。

共建设计需向限界专业提供隧道区间设备的安装位置、需安装设备区范围、托臂高度等，应确保相应设备安装和维护符合地铁限界要求，不得影响地铁运行安全。

（3）向管线综合专业提资

共建设计向管线综合专业的提资重点是明确地面线路的光缆引入和GPS馈线由出入口经公共区至通信机房所需路由。由于地铁建设实施中常有部分出入口不能在地铁运营前全部完工的情况，提资时应要求每个出入口均预留通信电缆井，均有桥架连通至通信机房，以预留设计调整灵活度，避免因选定出入口进度延迟而影响共建实施进度。共建设计提资宜考虑光缆和GPS馈线布放尽量共用通号专业桥架，以有效节约成本。

（4）向电源专业提资

地铁机房施工时通常会统一铺设电力电缆到通信机房，并就近安装地铁交流配电箱。设计提资时应对进线电缆的载流量、设备需求功耗、配电分路等提出相应的需求，避免出现交流配电箱引入总量不够、分路过小而导致无法支撑共建设备安装和扩容需求。

5.4 地铁移动通信系统共建设计实施建议

地铁共建设计需要在确保地铁运行安全的前提下充分利用地铁公共设施，并结合地铁特殊覆盖场景统筹实现各运营商高质量、低成本的个性化建设目标，保障实施一步到位。设计方案制定的复杂度和难度远高于常规移动通信网络设计要求。

为保障共建设计低成本、高效率指导实施，建议由参建运营商（或承建地铁共建实施的铁塔公司）共同选定经验丰富、综合能力和专业技术能力符合要求的独立第三方通信设计单位承接地铁移动通信系统共建设计。由通信专业设计单位在地铁总体设计约束条件下开展移动通信系统共建专业设计工作，以确保设计方案符合各运营商对地铁内系统覆盖、容量、质量需求及其与地面网络间的协同要求，并尽可能地共用地铁公共设施、共建通信基础设施、设备和布线系统，以充分节约总体网络建设和维护成本。结束语

国内大中城市地铁陆续建成并投入运营，成本因素和政策要求使得地铁移动通信系统共建成为优选方案。随着4G时代技术发展和“铁塔公司”预期承接，地铁移动通信系统共建的技术难题和协调困局必将得到有效改善，共建有望更好推进实施。

地铁移动通信系统共建设计的关键难点在于整合优化设定多运营商共建目标并低成本实现，共建设计与地铁总体设计有机结合，高效衔接实现共赢。根据目前国内地铁建设实施的实际情况，选择专业第三方通信设计单位，在地铁总体设计实施约束条件下有效开展移动通信系统共建专业设计工作是值得推荐的解决方式。

参考文献：

[1] 万俊青，刘昕，李?江.700MHz LTE网络部署探讨[J].移动通信，2014，38（16）： 39-40.[2] 万俊青.LTE网络室内分布系统共建共享探讨[J].移动通信，2013，37（6）： 19-20.[3] 王旭.地铁民用通信覆盖方案研究[J].移动通信，2013，37（8）： 9-13.[4] 许鸿锦，潘晓晨.杭州地铁多网融合无线方案探讨[J].移动通信，2013，37（6）： 36-40.[5] 中华人民共和国卫生部.GB 9175-1988环境电磁波卫生标准[S].北京： 中国标准出版社，1989.★

第四篇：地铁通信广播系统

北京地铁亦庄线专用通信广播系统

摘 要：广播作为简单、有效的通信手段，它始终为我们提供着不变的可靠服务。地铁广播系统是地铁通信系统中的一个专用子系统，在地铁行车组织、客运服务、防灾救险、设备维护等方面具有十分重要的作用。地铁广播系统由于应用场合要求高，集中体现了现代广播系统的全部技术特点，是现代高级广播系统的典型应用。

关键词：PA；广播系统；地铁广播系统

公共广播系统简称PA系统(PublicAddress)，广泛用于车站、机场、楼宇等场所。提供背景音乐和作业广播业务，义兼作紧急广播。

地铁广播系统是地铁通信系统中的一个专用子系统，在地铁行车组织、客运服务、防灾救险、设备维护等方面具有十分重要的作用。平时在地铁车站的不同 域为售票、检票、进站、候车、乘降、出站、换乘等播报不同的服务用语和有关注意事项，为提供各项服务．维持车站秩序，有效疏导乘客乘车先下后上，缩短列车站停时间，确保列车正点，创造了条件；在车辆段车场、隧道区间等地铁作业场所为调度指挥、车场调车、车辆调试、设备检修、线路维护、供电轨送断电、设备送断电等提供安全提示及告知等作业广播服务；当发生重大活动、节日等引起地铁客流激增时，作为实施应急客运组织的重要手段，为大客流运营组织提供保障：当遇事故灾害等突发事件时，则作为紧急疏导、指挥救灾的重要工具。广播系统为地铁客运、行车、防灾、设备维护等部门提供功能完善的先进作业工具．提高了地铁客运服务质量和处理突发事件的能力f。

北京地铁亦庄线专用通信广播系统，总体上根据国家和地方相关规范进行设计。配置和功能根据亦庄线招标需求进行了适应性设计。系统结构

1．1 亦庄线广播系统

广播系统拓扑结构图，1。控制中心临时控制中心图1 广播系统拓扑结构图 亦庄线广播系统，采用目前主流的控制中心与车站两级控制结构。控制中心和车站之间通过网络进行连接。控制中心的指令和音频均经过网络传输至车站，实现中心对车站的控制和广播操作。广播系统在控制中心配备了网管计算机，实现对整个系统的遥测、遥控。

按照亦庄线工程招标需求，亦庄线在台湖车辆段设置了』临时控制巾心。待小营控制中心建设完毕，台湖临时控制中心将转入备用。

1．2 车站广播系统

拓扑结构图，地铁广播系统属于现代高级广播系统，主要包含音源、音源管理控制设备、功率放大器、输出控制设备、声音还原设备以及电源管理设备。

车站广播系统采用总线制结构、模块／板卡形式设备设计。所有模块／板卡均能在线进行更换。具有配置灵活、维护方便、扩展性好等优点。车站广播系统中所有模块和设备均连接在内部的TBA总线之上，由中央控制模块对总线资源进行统一的协调管理。当操作员在人机界面进行相关操作后，中央控制器将统一协调广播系统的各功能模块配合动作完成广播功能。

前端信源输入方式有多种方式，包括话筒实况广播、预录制语音端广播、线路广播等等。并且能够将其他系统提供的音频广播到目标广播区。

1．3 中心广播系统中心

广播系统拓扑图。

中心广播系统能够完成对全线各站的选站选区．进行广播或者监听操作。当前广播系统的控制界面多由综合监控系统进行集成。通过互相接口完成功能实现。

1．4 车辆段、停车场广播系统

车辆段和停车场广播系统的结构与车站相同，由于广播分区较少，相应的设备数量也随之减少。控制中心广播系统对车辆段、停车场广播系统只进行网管操作，不进行广播操作。系统功能

1)中心广播功能。控制中心操作人员能够在权限内对所辖站、场进行广播操作。

2)中心监听功能。控制中心操作员可以在权限内监听下辖各个车站广播区的广播内容。3)应急广播功能。广播系统中配置有应急广播控制模块，当系统设备出现故障情况时，可按下防灾广播控制盒的应急广播按键进行应急广播。

4)自动进站广播。广播系统接收信号系统发送的信息，在列车即将到达、到站、离站时，启动数字语音合成模块内的预存储语音内容，进行自动广播。

5)实况广播(话筒口播)。f“播系统通过话筒实时拾取操作员的口播音频实时的播放到目标广播区 ．

6)背景音乐，‘播(BCM)。背景音乐作为一路单独的音频通过播放器接入到午站f ‘播机十臣。背景音乐掩盖环境噪声，创造与审内环境相适虚的气氛，7)预录制广播。在车站配置有数字语音合成模块．存储、播放数字格式的音频

8)监听功能。广播系统设置有监听设备，有权限监听下辖各广播 播 的内容，监听音量可调．

9)平行广播功能。系统中设置音频矩阵模块．可以同时将不同的信源输入连接到不 的广播 输⋯互不干扰，实现平行广播的功能 10)优先级广播功能。系统具有优九分级广播功能。对于目标广播 叠加、冲突的操作按照没定的优先级进行协调。

11)功放故障门动检测、自动切换主备机功能 广播系统能够实时俭测功率放大器的状态。当功放⋯现故障时，巾央控制器发 切换控制信号，用备用功放替代故障功放的¨I 作，此过程不中断广播。j 将故障信息发送到网管终端

12)广播 音量自动调节。广播系统通过装在站台的传感器检测噪声，根据检测到的噪声值自动调节广播 域的音量，保持一定的信噪比。

13)广播 自动释放。某种广播操作完成后，广播系统会按照程序预没的方式自动释放广播区。避免域无效占用

14)功放时序上电。为使扬声器和电源不受功放启动电流的冲击，广播系统对功放进行时序控制逐台卜电

15)负载f)(保护。系统通过内部设备的采样，配合软件算法可对负载 状态进行检测。必要时将负载断开．将损害隔绝存外部

16)循环广播。广播系统默认将语音合成模块中特定编号语音段循环，‘播．．

17)广播预示肯功能。除应急广播外的所有广播操作，都会以提示音作为开始，以提醒受众注意。

18)口播录音功能。广播系统的录音模块能够对广播内容进行录音，录音【大J容可按编号进行查询 录音内容不能人T擦fII，循环记录。

19)网管功能。网管终端吖对仝线广播设备进行统一监控和管理，具有集巾维护和自诊断功能．可进行故障管理、性能管理、配置管理、安全管理。实时监测中心、车站、车辆段广播设备的运行状态。隧道与地下工程器；窭羹警 蠢i j魏露誉 0il魏 熊嚣{翁薅酶蘸 接口

广播系统接口方案灵活多样，可选择的方式有I／O十接点、RS一

422、以太网等方式文现与综合监控、电话、无线、集中告警、FAS等等系统连接，将必要的音频引入到广播系统，方便了运营人员对场、站的管理 设备选型 4．1 扬声器的选择

公共广播系统扬声器的选用应根据环境选用不同规格的广播扬声器。如：在天花板吊顶的室内，宜用嵌入式的天花扬声器，必要时可配备防火罩。仅有框架吊顶的室内，宜用吊装式筒型青箱或有后罩的天花扬声器。无吊顶的室内，则宦选用壁挂式扬声器或室内音柱。室外，宜选用室外音柱或号角。

公共广播系统扬声器以均匀、分散的原则配置于广播f)(，其分散的程度应保证广播 内的信噪比不小于15 dB。一般除了繁华热闹的场所．大致把本底噪声视为65～70 dB。故广播 的声压级宜在80~85 dB以上。

在近似的计算中，扬声器覆盖 的卢压级SPL同扬声器的灵敏度级LM、馈给扬声器的电功率P、听音点与扬声器的距离r等有如下关系：SPL=LM+101g尸一20lgrdb(1)由此近似计算，在天花板不高于3 m的场馆内．吸顶扬声器大体可以相互距离5～8 m均匀配置。另外在JGJ 16—2008民用建筑电气设计规范中有关有线广播及火灾事故广播设计安装中有一些硬性规定：“走道、大厅、餐厅等公众场所，扬声器的配置数量，应能保证从本层任何部位到最近一个扬声器的步行距离不超过15 m。在走道交叉处、拐弯处均应设扬声器 走道末端最后一个扬声器距墒不大于8 m”I 2】

4．2 功放的选择

公共广播系统选用的功放主要的特征之一是恒压输，这是南于广播线路通常都相当长，须用高压传输才能减少线路损耗。广播功放选用多大的额定功率，须视广播扬声器的总功率而定。

广播系统考虑到线路损耗、老化等因素。功放的额定输m功率按下式计算：P=KlxK2xK3×尸n(2)式中ｐｏ： 为分区扬声器的电功率和；

Ｐ１ 为线路衰耗补偿系数，取1．26～1．58； Ｐ2为老化系数，取1．2～l_4；

Ｐ3为第v分 同时需要系数，背景音乐系统取0．5～0．6，业务性广播取0．7～0．8，火灾事故广播取1．0。

4．3 扬声器连接电缆的选型

公共广播系统使用双绞护套广播电缆线。这样可以有效地克服线问寄生电容的影响；同时缆线外层再包裹一层塑料外套，对内部双绞线能够起到保护作用，避免在施] 过程【flI线槽、桥架割伤、短路内部芯线。

综合考虑性价比，广播传输电缆规格可以参照表1选择 I表l

地铁行业选用的线缆均采崩低炯无肉阻燃型。5 结语

广播系统目前正向着数字化处理、网络化传输的趋势发展。相比现阶段的模拟与数字结合，下一代的广播系统操作将更加灵活方便，系统稳定性、可靠性进一步提高，同时也将更加节能环保。相信在不久的将来下一代广播系统会迅速应用于地铁领域，为智能轨道交通提供智能的广播手段。

2．4 与实际工程导流墙设置的比较

在实际T程中．设计人员大多采用导流埔的设置为：下游引伸长度，J等于导流墙半径尺，为2 500 mlTl；偏心距为500 Iil111，其水流流速分布如图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网7 实际T稗设置的水流流速分布冈

通过同6和图7的比较 知，文际设计的水流高速区 与有面积为67．43％，低于模拟的最优设置 故模拟的优化设置可以实现经济节约，运行水流流态更好，最终实现污水处理优化的效果。结论

1)通过该模型氧化沟导流墙的Fluent模拟，比较速度面积百分比的大小，得 导流墙 凶素的优化设置参数：下游的引伸长度为2 500IIIITI，导流墙的半径宜取1 500 Illm．偏心距为400 mill。

2)在实际T程没计之前，应通过Huent软件模拟，得 最优设计参数，指导T 程设计，文现污水处理构筑物效能的最大化。

第五篇：移动通信系统概念

移动通信系统
目录[隐藏] 移动通信系统 1 ,蜂窝系统 2 ,集群系统 3 ,卫星通信系统 4,AdHoc 网络系统 5,无线通信网 6,移动通信系统的特点 1 7,相关图书信息内容简介 1 图书目录

[编辑本段 移动通信系统 编辑本段]移动通信系统 编辑本段
移动通信系统主要有蜂窝系统,集群系统,AdHoc 网络系统,卫星通信系统,分 组无线网,无绳电话系统,无线电传呼系统等.

[编辑本段 编辑本段]1 , 蜂窝系统 编辑本段
蜂窝系统是覆盖范围最广的陆地公用移动通信系统.在蜂窝系统中,覆盖区域一 般被划分为类似蜂窝的多个小区.每个小区内设置固定的基站,为用户提供接入和信 息转发服务.移 动用户 之间以及移动用 户和非 移动用户之间的 通信均 需通过基站进 行.基站则一般通过有线线路连接到主要由交换机构成的骨干交换网络.蜂窝系统是 一种有连接网络, 一旦一个信道被分配给某个用户, 通常此信道可一直被此用户使用.蜂窝系统一般用于语音通信.

[编辑本段 编辑本段]2 , 集群系统 编辑本段
集群系统与蜂窝系统类似,也是一种有连接的网络,一般属于专用网络,规模不 大,主要为移动用户提供语音通信.

[编辑本段 编辑本段]3 , 卫星通信系统 编辑本段
卫星通信系统的通信范围最广,可以为全球每个角落的用户提供通信服务.在此 系统中, 卫星起着与基站类似的功能.卫星通信系统按卫星所处位置可分为静止轨道, 中轨道和低轨道3种.卫星通信系统存在成本高,传输延时大,传输带宽有限等不足.

上述移动通信系统都需要有线网络通信基础设施的支持,如基站,交换机,卫星 等.这些设施的建立和运转需要大量的人力和物力,因此成本比较高,同时建设的周 期也长.Ad Hoc 网络不需要基站的支持,由主机自己组网,因此,网络建立的成本 低,同时时间短,一般只要几秒钟或几分钟.上述通信系统中,移动终端之间并不直 接通信,并且移动终端只具备收发功能,不具备转发功能.而 Ad Hoc 网络由移动主 机构成,移动主机之间可以直接通信,而移动主机不仅收发数据,同时还转发数据.此外目前的移动通信系统主要为用户提供语音通信功能,通常采用电路交换,拓扑结 构比较稳定.而 Ad Hoc 网络使用分组转发技术,主要为用户提供数据通信服务,拓 扑结构易于变化.

[编辑本段 , AdHoc 网络系统 编辑本段]4, 编辑本段
Hoc 网络是一种没有有线基础设施支持的移动网络, 网络中的节点均由移动 Hoc 网络最初应用于军事领域,它的研究起源于战场环境下分组无线

Ad

主机构成.Ad

网数据通信项目,该项目由DARPA资助,其后,又在1983年和1994年进行了抗 毁可适应网络SURAN(Survivable Adaptive Networ k)和全球移动信息系统GloMo(Global Information S y

stem)项目的研究.由于无线通信和终端技术的不断发展,Ad Hoc 网络在民 用环境下也得到了发展,如需要在没有有线基础设施的地区进行临时通信时,可以很 方便地通过搭建 Ad Hoc 网络实现.在 Ad Hoc 网络中,当两个移动主机(如图1中的主机A和B)在彼此的通信覆 盖范围内时,它们可以直接通信.但是由于移动主机的通信覆盖范围有限,如果两个 相距较远的主机(如图1中的主机A和C)要进行通信,则需要通过它们之间的移动 主机B的转发才能实现.因此在 Ad Hoc 网络中,主机同时还是路由器,担负着寻找 路由和转发报文的工作.在 Ad Hoc 网络中,每个主机的通信范围有限,因此路由一 般都由多跳组成,数据通过多个主机的转发才能到达目的地.故 Ad Hoc 网络也被称 为多跳无线网络.其结构如图2所示.Ad Hoc 网络可以看作是移动通信和计算机网络的交叉.在 Ad Hoc 网络中,使 用计算机网络的分组交换机制,而不是电路交换机制.通信的主机一般是便携式计算 机,个人数字助理(PDA)等移动终端设备.Ad Hoc 网络不同于目前因特网环境 中的移动 IP 网络.在移动 IP 网络中,移动主机可以通过固定有线网络,无线链路和 拨号线路等方式接入网络,而在 Ad Hoc 网络中只存在无线链路一种连接方式.在移 动 IP 网络中,移动主机通过相邻的基站等有线设施的支持才能通信,在基站和基站(代理和代理)之间均为有线网络,仍然使用因特网的传统路由协议.而 Ad Hoc 网 络没有这些设施的支持.此外,在移动 IP 网络中移动主机不具备路由功能,只是一 个普通的通信终端.当移动主机从一个区移动到另一个区时并不改变网络拓扑结构, 而 Ad Hoc 网络中移动主机的移动将会导致拓扑结构的改变.

[编辑本段 , 无线通信网 编辑本段]5, 编辑本段

分组无线网是一种利用无线信道进行分组交换的通信网络,即网络中传送的信息 要以“分组”或者称“信包”为基本单元.分组是由若干比特组成的信息段.通常包含“包头”和“正文”两部分.包头中含有 该分组的源地址,宿地址和有关路由等信息等.正文是真正需要传送的信息.适用特点:分组无线网特别适用于实时性要求不严和短消息比较多的数据通信.网络结构:星形结构 分布式结构

[编辑本段 , 移动通信系统的特点 编辑本段]6, 编辑本段
1.移动通信必须利用无线电波进行信息传输 移动通信必须利用无线电波进行信息传输 这种传播煤质允许通信中的用户可以在一定范围内自由活动,其位置不受束缚, 不过无线电波的传播特性一般要受到诸多因素的影响.移动通信的 运行环 境十分复杂,电 波不仅 会随着传播距离 的增加 而发生弥散消 耗,并且会受到地形,地物的遮蔽而发生“阴影效应”,而且信号经过多点

反射,会从 多条路径到达接收地点,这种多径信号的幅度,相位和到达时间都不一样,它们互相 叠加会产生电平衰落和时延扩展.移动通信常常在快速移动中进行,这不仅会引起多普勒频移,产生随机调频,而 且会使得电波传输特性发生快速的随机起伏,严重影响通信质量.故移动通信系统须 根据移动信道的特征,进行合理的设计.2, 通信是在复杂的干扰环境中运行的 , 移动通信系统是采用多信道共用技术,在一个无线小区内,同时通信者会有成百 上千,基站会有多部收发信机同时在同一地点工作,会产生许多干扰信号,还有各种 工业干扰和认为干扰.归纳起来有通道干扰,互调干扰,邻道干扰,多址干扰等,以 及近基站强信号会压制远基站弱信号,这种现象称为“远近效应”.在移动通信中,将 采用多种抗干扰,抗衰落技术措施以减少这些干扰信号的影响.3, 移动通信业务量的需求与日俱增 , 移动通信可 以利用 的频谱资源非常 有限, 但不断地扩大移 动通信 系统的通信容 量,始终是移动通信发展中的焦点.要解决这一难题,一方面要开辟和启动新的频段, 另一方面要研究发展新技术和新措施,提高频谱利用率.因此,有限频谱合理分配和 严格管理是有效利用频谱资源的前提,这是国际上和各国频谱管理机构和组织的重要 职责.4, 移动通信系统的网络结构多种多样 , 网络管理和控制必须有效 , 根据通信地区的不同需要,移动通信网路结构多种多样,为此,移动通信网络必 须具备很强的管理和控制能力,如用户登记和定位,通信(呼叫)链路的建立和拆除, 信道分配和管理,通信计费,鉴权,安全和保密管理以及用户过境切换和漫游控制等.5, 移动通信设备(主要是 移动台)必须适于在移动环境中使用 , 移动通信设备(主要是移动台 移动通信设备要求体积小,重量轻,省电,携带方便,操作简单,可靠耐用和维 护方便,还应保证在振动,冲击,高低温环境变化等恶劣条件下能够正常工作.