GSM-R系統弱場強區的解決方案探討

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1、GSM-R系統弱場強區的解決方案探討【摘要】針對GSM-R系統的使用環境和場強要求，提岀采用漏纜、光纖直放站、無線直放站的方案來解決弱場強區問題，並結合一工程實例進行具體說明【關鍵詞】GSM-R電磁場強覆蓋方案GSM-R(GSMforRailway)是在GSM蜂窩系統上增加鐵路調度通信功能及適應高速環境下使用的要素，能滿足國際鐵路聯盟提出的鐵路專用調度通信的要求。隨著中國鐵路跨越式發展，新一代中國鐵路移動通信GSM-R系統將在中國鐵路上廣泛應用並在運輸安全生產中發揮重要作用，同時，對場強覆蓋的技術支撐也提出更高的要求。因此，必須解決好GSM-R系

2、統的弱場強區問題-GSM-R網絡概況1•中國GSM-R網絡規劃GSM-R是一個全新的鐵路無線通信系統，已在歐洲鐵路得到較好的應用，在中國也將廣泛應用。目前，我國的青藏、大秦、膠濟鐵路線已相繼開通使用。近期將在六大繁忙幹線重要樞紐地區同步建設,2008-2020年中長期建設規劃中，將在既有線與調度集中(CTC)同步，與鐵路中長期路網新線同步建設，並逐步擴大無線覆蓋范圍，建成中國鐵路GSM-R網絡2・網絡特點典型的GSM-R數字移動通信網是由沿鐵路線或鐵路車站范小區由一個或多個基本通信站構成。一個通信基站控制器(BSC)負責管理與其相連的若幹個蜂窩小

3、區，基站控制器與移動交換中心MSC相連，交換中心提供內部通信系統的連接和與其他網絡互聯的接口GSM-R系統是鐵路運輸指揮專用調度系統其網絡和業務具有調度通信網絡所要求的封閉性、安全性、可靠性和實時性的特點。在中輸指揮業務的需要，與鐵路專用網、鐵路各種信息網互連互通,但與公眾通信網的互連互通受到限制3.場強覆蓋方式一般地說,GSM-R網絡的場強覆蓋是在沿鐵路軌道方向安裝定向天線，形成沿路軌大橢圓形小區，但在話務量較大而速度要求較低的編組站內采用扇形小區覆蓋，而在人口密度不高的低速路段和軌道交織處一般是無CTCS(ChineseTrainContro

4、lSystem)系統的農村地區采用全向小區覆蓋。鐵路帶狀的特點，決定瞭鐵路場強覆蓋采用線狀覆蓋方式4.場強覆蓋指標不同的線路情況及等級要求，無線設計指標有所不同。列控系統對GSM-R網絡有很高的QoS(QualityofService)需求，在設計中應考慮一定的覆蓋餘量。對於基站的覆蓋要求，在直轄市、省會城市和計劃單列市的城區，GSM-R系統協調的覆蓋范圍應小於鐵路軌道兩側各2Km;在其他地域協調的覆蓋范圍應小於鐵路軌道兩側各6Kmo根據CGSM-R系統網絡規劃（討論稿》,無線設計覆蓋指標見表1二場強覆蓋問題電磁波在空中傳播時，信號的強度會受到各

5、種因素的影響而產生衰減。如物理地形、建築物、植被、天氣情況及人為幹擾等都會對電磁波產生影響，從而產生傳播損耗、反射損耗、繞射損耗等，使信號的能量發生衰減，出現盲區、弱場強區場強覆蓋受地形及建築物影響最為明顯。鐵路是一個狹長的帶狀區域，其沿途經過的地方一般地形復雜、自然條件差，在鐵路沿線的隧道、路塹、高大建築物等區域往往容易形成弱場強區。存在的主要場強覆蓋問題有：鐵路經過山區，由於受群山阻隔,出現盲區或弱場區，不能保證場強連續覆蓋；鐵路穿越隧道，由於無線信號受山體遮擋及隧道中傳播衰減，出現盲區；路塹、溝塹、樹林的屏蔽，形成弱場區或盲區；城區的高大建

6、築物的遮擋,形成弱場區或盲區三弱場區的解決方案1•基本思路解決弱場強問題的辦法雖可增加新的基站，但新建基站投資大，且受地形限制。目前對弱場問題的解決方案還有：安裝蜂窩直放站、塔頂放大器、微蜂窩放大器、遠端天線系統及高增益多波束定向天線等，但對於鐵路線路，采用直放站是一種經濟的選擇。直放站按傳輸方式可分為無線直放站和有線直放站(光纖直放站)根據GSM-R應用環境的特點，一般地，對於山體阻擋及路塹等弱場強區，可采用增加光纖直放站的解決方案；對於隧道弱場強區，可采用增加光纖直放站、漏纜+天線的解決方案；對於特大橋隧，可采用光纖直放站及漏纜+天線的組合解

7、決方案；對開闊地域，既可采用基站，也可采用無線直放站或光纖直放站的解決方案。目前，對弱場處理的方案較多，既可采用單獨方案解決，也可采用組合方案解決；既要考慮QoS因素，也要考慮方案的經濟性；既要考慮方案的可靠性，也要考慮日常維護管理的方便性。總之，弱場處理要結合實際，在規劃、勘測及工程施工經驗基礎上，不斷總結與修正，找岀適合鐵路線路特點的行之有效的解決方案2.實現機理(1)漏泄電纜。漏泄電纜是一種開放型傳輸線，既可發射信號,也可接收信號。其收發機理是通過減小橫向屏蔽，使電磁能量可以部分地從電纜內穿透到電纜外，同時，電纜外的電磁能量也可以感應到電纜

8、內，從而有效地解決隧道、高樓大廈等場強難以覆蓋的環境，使固定點與移動點之間隨時進行通信聯系(1)光纖直放站。光纖直放站的施主天線通過耦合