隧道覆蓋解決方案研究-文庫(kù)吧
2025-05-17 01:57 本頁(yè)面
【正文】 方式、隧道類(lèi)型，研究隧道覆蓋的總體解決方案；隧道覆蓋方案研究報(bào)告2(4) 對(duì)未來(lái)隧道覆蓋問(wèn)題提出建議。二. 隧道覆蓋特性及分析1. 隧道類(lèi)型隧道覆蓋主要分為鐵路隧道、公路隧道、地鐵隧道等多種。每種隧道有著不同的特點(diǎn)，一般來(lái)說(shuō)公路隧道一般比較寬敞，在隧道里面的覆蓋狀況在有車(chē)通過(guò)時(shí)與沒(méi)有車(chē)通過(guò)時(shí)差別不大。車(chē)輛通過(guò)時(shí)，隧道內(nèi)剩余空間較大，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇尺寸大一些的天線(xiàn)，以獲取較高的增益，使得覆蓋范圍更大。而鐵路隧道一般來(lái)說(shuō)要狹窄一些，特別是當(dāng)火車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)，被火車(chē)填充后所剩余的空間很小，火車(chē)對(duì)隧道的填充對(duì)信號(hào)傳播會(huì)有較大的影響。并且天線(xiàn)系統(tǒng)的安裝空間有限，這樣天線(xiàn)的尺寸和增益也必然會(huì)受到很大的限制。不管是哪種隧道，都存在長(zhǎng)短不一的狀況。短的隧道只有幾百米，而長(zhǎng)的隧道有十幾公里。在解決短隧道的覆蓋時(shí)，可采用較多靈便經(jīng)濟(jì)的手段，如在隧道口附近用普通的天線(xiàn)往隧道里進(jìn)行覆蓋等。而這些手段可能在解決長(zhǎng)隧道覆蓋時(shí)不起作用，對(duì)于長(zhǎng)隧道的覆蓋必須采取另外一些手段。因此對(duì)于每段隧道的解決方案可能都會(huì)有所區(qū)別，必須根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選定覆蓋解決方案。2. 隧道無(wú)線(xiàn)傳播特性 隧道無(wú)線(xiàn)傳播的波導(dǎo)效應(yīng)無(wú)線(xiàn)電波在隧道中傳播時(shí)具有隧道效應(yīng)，信號(hào)傳播是墻壁反射與直射的結(jié)果，直射為主要分量。基于 ITU－R 建議，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)傳播模型進(jìn)行了修正，得出一套適用于工程應(yīng)用的簡(jiǎn)化的隧道傳播模型，用來(lái)進(jìn)行隧道覆蓋估算。該傳播模型為：Lpathloss = 20logF + 30logD28其中： Lpathloss為路徑損耗，單位 dBF 為中心頻率，單位 MHzD 為傳播距離，單位米下圖為上述模型的預(yù)測(cè)值和在深圳梧桐山隧道的實(shí)測(cè)值對(duì)比圖：隧道覆蓋方案研究報(bào)告3圖 隧道傳播預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值對(duì)比圖從上圖可以看出，實(shí)測(cè)和預(yù)測(cè)僅在隧道口損耗相差較大，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中天線(xiàn)放在距隧道口約 40 米處，而模型計(jì)算時(shí)，是考慮將天線(xiàn)放在隧道口，因此在隧道口兩種情況的路徑損耗相差較大。但在過(guò)了 100 米以后，兩者的差別就較小。實(shí)驗(yàn)證明上述傳播模型適于隧道覆蓋預(yù)測(cè)。 列車(chē)進(jìn)入隧道導(dǎo)致的填充效應(yīng)列車(chē)進(jìn)入隧道時(shí)對(duì)于隧道的填充，使得隧道成為兩個(gè)空間不同（阻抗不同）的波導(dǎo)，這期間使得信號(hào)迅速下降，降幅在 20～40db 之間，有些文章稱(chēng)之為填充損耗。為了得到列車(chē)填充的影響，在某鐵路隧道進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試方法如下圖所示。圖 列車(chē)隧道填充測(cè)試示意圖（1）在隧道口安裝 GSM 信號(hào)源、兩付發(fā)射天線(xiàn)（分別覆蓋隧道內(nèi)外），信號(hào)源設(shè)置為 900M 頻段的 18 號(hào)頻點(diǎn)，發(fā)射功率 30dBm。設(shè)備的連接和擺放如下圖所示。隧道覆蓋方案研究報(bào)告4圖 設(shè)備的連接和擺放示意圖(2) 兩部測(cè)試終端分別位于 100 米和 250 米的隧道躲避洞內(nèi)，分別檢測(cè)記錄列車(chē)進(jìn)入隧道前后的信號(hào)變化；(3) 掃頻測(cè)試記錄儀在列車(chē)上掃頻測(cè)量記錄列車(chē)上的信號(hào)變化。表 測(cè)試結(jié)果與天線(xiàn)距離（米） 100 200 250 300隧道內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度（dbm） 列車(chē)進(jìn)入前 45 60 列車(chē)上信號(hào)強(qiáng)度（dbm） 隧道內(nèi) 77 83 94 100下圖分別為為列車(chē)進(jìn)入鐵路隧道過(guò)程中，隧道內(nèi) 100 米、250 米處測(cè)得的信號(hào)強(qiáng)度變化曲線(xiàn)。隧道覆蓋方案研究報(bào)告5圖 列車(chē)進(jìn)入隧道填充測(cè)試結(jié)果由上圖可以看出，在列車(chē)進(jìn)入隧道后，信號(hào)強(qiáng)度迅速下降，在列車(chē)車(chē)頭未到達(dá)測(cè)試點(diǎn)前，天線(xiàn)點(diǎn)與測(cè)試點(diǎn)之間形成寬窄不同的兩部分波導(dǎo)（阻抗不同），測(cè)試點(diǎn)信號(hào)較弱，有一定的波動(dòng)；在列車(chē)車(chē)頭超過(guò)測(cè)試點(diǎn)后，天線(xiàn)點(diǎn)與測(cè)試點(diǎn)之間形成窄波導(dǎo)，信號(hào)較之前有所提升，但仍不能達(dá)到無(wú)列車(chē)進(jìn)入前的信號(hào)強(qiáng)度。對(duì)于隧道的填充效應(yīng)，在鐵路、地鐵隧道覆蓋中需要考慮，在公路隧道中，由于隧道截面遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于車(chē)體截面，因此可以不考慮。3. 隧道覆蓋關(guān)鍵問(wèn)題分析在隧道覆蓋中，除了考慮隧道內(nèi)部的覆蓋問(wèn)題外，必須考慮終端移動(dòng)性帶來(lái)的切換和重選，以及隧道內(nèi)用戶(hù)帶來(lái)的容量需求。 移動(dòng)性問(wèn)題在隧道覆蓋過(guò)程中，除了考慮靜態(tài)的覆蓋外，必須考慮終端移動(dòng)性，如果隧道內(nèi)覆蓋和隧道外覆蓋采用不同的小區(qū)，則兩個(gè)小區(qū)必須有足夠的重疊覆蓋距離，以保證切換、重選的順利完成。下圖為某鐵路測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的由于重疊覆蓋距離不足導(dǎo)致的弱覆蓋實(shí)例。隧道覆蓋方案研究報(bào)告6圖 重疊覆蓋區(qū)域不足導(dǎo)致弱覆蓋實(shí)例在隧道外小區(qū)信號(hào)在隧道內(nèi)不能提供足夠的重疊覆蓋區(qū)域時(shí)，可以通過(guò)增加向外的覆蓋天線(xiàn)，將隧道內(nèi)的小區(qū)信號(hào)少量引出覆蓋隧道外，從而達(dá)到重疊覆蓋的目的。單向重疊覆蓋距離 d=max(切換時(shí)間，重選時(shí)間)*最大速度。除了重疊覆蓋距離外，必須檢查是否已經(jīng)設(shè)置合理的鄰區(qū)、切換、重選參數(shù)。 工程可實(shí)施性由于隧道環(huán)境的特殊性，在隧道內(nèi)的工程施工難度更大，因此在勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須對(duì)隧道的基本情況進(jìn)行仔細(xì)的勘察，從而確定可能的工程實(shí)施方案?？辈斓膬?nèi)容需要包括：(1) 隧道結(jié)構(gòu)：金屬結(jié)構(gòu)還是混凝土結(jié)構(gòu)(2) 隧道孔尺寸(3) AC/DC 是否可用，如何引入(4) 隧道入口處的信號(hào)電平大小(5) 隧道內(nèi)部已有信號(hào)電平大小(6) 隧道是否冬季需要除冰三. 隧道覆蓋總體解決方案1. 信號(hào)源選擇隧道覆蓋所采用的信號(hào)源主要是直放站和微蜂窩基站，有時(shí)候也會(huì)用到宏蜂窩基站，要根據(jù)安裝條件、傳輸情況、現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、覆蓋要求及容量要求進(jìn)行隧道覆蓋方案研究報(bào)告
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