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摘要：地铁运营线路的4G通信网络的出现，让通信质量得到了更高的保障。作为地下封闭空间，地铁的地下站厅、台层、和隧道内属于网络盲区，因此需求引进4G通信网络进行覆盖，为乘客及地铁运营工作人员之间的联系提供保障。本文主要对4G通信网络的特点与应用进行分析。
关键词：地铁；4G通信系统；特点；应用
前言
通信行业截止到目前均没有对于4G移动通信技术进行科学地、统一的定义。4G通信网络相比传统的2G\3G通信系统而言，其不受时间和地点的限制进行接入无障碍通信网络，这样一来对于用户提供了更便捷、更快速的网络体验，从而与其它通信网络互相适应。4G 移动通信系统的网络体系结构如图 1 所示。
图1 4G 移动通信系统的网络体系结构
一、4G移动通信组成部分与设计标准
4G移动通信最关键的技术是SA技术，主要对于外界的干扰进行抑制，调节数字波束等。而OFDM 技术起到信道的划分的作用，并实现高速数据信号并行低速子数据流的转变。而IPv6 技术主要为终端设备提供路由地址和网址，而其所具有的移动功能，确保设备在位置发生变化的情况下依然保持高质量的通信。
在进行民用通信建设应用时主要分成三大组成部分：（1）车站机房建设；每个地下车站在通信系统建设时所设置的通信机房不得小于70m2，如有几条相交时，各个线路的机房可以采取合建的方式，但相应的面积必须是X70m2，而设备房的宽度不得小于4.5m，同理，有几条相交时，可采取合建的方式进行。（2）机房及区间站点敷设；车辆段综合楼的综合监控机房,包括备品备件存放功能，合理的设置应是在民用通信机房旁。从民用通信机房经走廊、电缆井至综合楼天台应敷设一条镀锌金属电缆槽道，槽道规格为300mm（宽）*100mm（厚），槽道使用的板材厚度不小于2mm。而区间站点的电缆通过专用吊夹安装第一托和第五托顶端，间距依次在托臂上。区间盾构为降低对漏缆的弯折度，此处漏缆须加装钢吊线敷设，设备的选型方面必须考虑抗震及防腐蚀功能。
二、民用4G移动通信的引入建设
（1）POI多频合路平台
随着4G时代的到来，移动业务需求量出现了爆发性的增加，分组传输带宽有了更大的优势。如某地铁线路以往都是采用2.5G SDH构成MSTP环，只能满足于2G网络，现在很多采用PTN分组传网组成，其可以模拟2M等各种电路提供E1电口用于承载2G网络，同时也承载着3G及4G网络。目前已有多家运营商4G LTE信号全覆盖，经多频合路平台（POI）进行汇集，共用1套无线引入系统，各移动制式信号通过POI的不同支路覆盖相应的区域。形成POI合路多运营商共享的模式，达到了节能减排的目的，减少建设成本。
（2）系统间干扰分析
民用移动通信一共有三家运营商，4G通信室内系统的设计考虑了多系统间的干扰，包括邻道干扰、杂散干扰、互调干扰、交调干扰和阻塞干扰。地铁内部根据这几种系统间的干扰采取以下对策：（1）利用POI提高隔离度。当不同系统通过POI合路时，可以通过POI提供的隔离度实现不同系统之间的隔离。建议LTE(长期演进技术)与其他系统之间的隔离度至少为80dB。(2)天线的空间隔离。这是最常用也是最有效的一种的干扰保护手段:通过增大发射机与接收机之间的距离，达到系统间所需要的最小耦合损耗(MCL)，从而有效降低干扰信号的影响。建议上行链路天线与下行链路天线距离按1 m左右考虑。(3)在基站发射机端或接收机端加装带通滤波器。对十接收、阻塞及交调干扰，可以在被干扰系统端增加滤波器，抑制带外强信号的功率，以降低干扰。
三、地铁内移动通信信号的覆盖方式
（1）天馈设置方式
FDD(频分双工)方式的系统采用频率来区分上、下行链路，其上、下行链路天馈有共用和独立两种天馈方式。
FDD的方式系统利用频率对上、下行链路进行区分，链路天馈有共用和独立两种天馈方式。这种天线设置方式主要体现在安装空间及投资成本两方面，但由于考虑地铁内部有多家运营线路通信制式提供服务，且各通信制式间上行频点高端与下行频点低端的间隔较小，该方式通常不能满足系统间干扰隔离要求。上、下行链路独立天馈方式通过空间隔离增加收发隔离度，可有效提升系统间的抗干扰能力，因此从系统间抗干扰要求考虑，地铁内商用移动通信一般采用上、下行链路独立天馈方式。
（2）信号覆盖方式
从设备安装对环境的影响、工程造价、便于实施等方面分析，在地铁站内的站厅层、站台层、设备层、办公区域、人流通道内，一般采用吸顶天线进行信号覆盖。在隧道区间，信号覆盖可采用定向天线和泄漏电缆两种方式。地铁隧道的结构特点以及天线的辐射模式，决定了定向天线辐射模式不适用于商用通信系统使用环境;而安装于隧道壁上的泄漏电缆信号是通过均匀、致密的横向电磁辐射实现的，因此是商用通信系统使用环境中的理想传播媒价。因此，为确保覆盖质量，一般在隧道内(含站台)采用泄漏电缆方式进行信号覆盖，设上行、下行两根漏缆;漏缆高度基本与列车车窗的高度平行，漏缆开口方向基本垂直与车窗。
四、4G网络在地铁上的应用效果
4G通信网络系统应用于地铁后，其通信质量和效率得到了大幅度的提高。信号源非常强大，根据调查，4G通信网络系统的通信速度是3G的20倍之多，各个接入能力体现非常强大，解决了传统通信网络的传输问题。在智能化方面也体现了自主选择和自主处理的功能，比如用户可以在手机中设定提醒，当手机检测到相应内容时便会自动提醒。此外，4G 移动通信技术还能实现手机与电能之间的互联互通，能通过手机观看电脑中的视频，提高了手机的融合性、兼容性，简化了终端平台。 另外便是信号源， 3G网络给用户提供了实实在在的便捷服务，但是信号覆盖方面存在一定的问题，难以实现全方面的覆盖；同时3G技术也存在问题，导致通信质量受到影响。4G的出现是对3G技术的升级和完善，一可以实现多功能信号传输，二具有强大的融入力度，可以承担海量的信号内容。为用户提供了优质的服务。
五、结束语
民用通信系统作为地铁建设时的必备系统之一，是地面的通信系统向地铁地下空间的一个延伸，在乘客体验高质量的通信服务的同时，也为地铁带来了科室的资源开发收入。由于我国有三大运营商，在地铁建设时应尽早和三大运营商进行谈判，签订相关协议，为民用通信及今后的运营提供更加优质的服务。
参考文献：
【1】兰明浅析地铁建设中的民用通信系统[J]科技信息，2010,2
【2】李伟章，徐幼铭等城市轨道交通通信[M ]北京:中国铁道出版社，2008
论文作者:王春葭
论文发表刊物:《科技中国》2016年5期
论文发表时间:2016/7/26
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