摘要：青岛胶州湾海底隧道是目前我国长度第一、世界第三的海底公路隧道，全长7800米，跨海域部分4095米，最深处位于海平面-81.2米，设计使用年限100年，机电设备设施总投资2亿元，设备大类12类、子类54类，设备种类杂、数量多。由于沿线岩石较多，且气候较为寒冷，在建设过程中，隧道工程是重中之重。对于城市高速公路无线信号覆盖来说，隧道内无线信号覆盖占有重要的一环。基于此，本文主要对隧道内无线信号覆盖问题进行分析探讨。
关键词：隧道；无线信号；覆盖问题
1、隧道无线电环境评估
本项目为改造项目，在原有的系统上，对调度、公安、消防系统进行改造。由于技术复杂度高，本次改造要求投标单位需对现场无线电环境有深入了解，在对该系统深入了解的前提下，进行投标文件编写（技术方案编写）以及系统设计。
对现场无线电环境进行详细的测评和分析。主要内容包含以下几方面：
1）漏缆查看情况。
2）直放站信号在漏缆中的传输覆盖情况。
3）机房主机安装现场查看情况。
4）隧道内电磁环境检测。
5）隧道内各无线电系统分析。
6）隧道内各类无线电信号的覆盖情况。
7）现有射频光缆光衰情况和敷设情况。
8）待建机房选址现场勘察。
9）建设前的样机测试。
针对以上几条，要求提供书面现场勘查报告，作为投标文件的一部分。由于现场勘察的深度、关键设备的现场测试情况将决定了本项目的施工质量，若不提供现场勘察报告，不进行关键设备现场测试情况说明，则视为投标无效。
2、高速环境下的无线信号覆盖重点问题
2.1无线信号覆盖的场强问题
在隧道中，无线电波在传播过程中，存在隧道波导效用，是隧道壁直射信号与反射信号叠加的结果，其中主分量为直射信号。由于该方式将是在隧道口或内侧安装天线，所以就会出现一定的偏差。在隧道内安装泄漏电缆，大量的工程实践表明，信号源功率单方向覆盖的距离超过2倍信号源用功分器时，则也就出现一定的偏差。
2.2隧道内、外切换问题
隧道内外切换问题，包括两个方面：一是隧道内小区切换，长隧道可能需两个以上的小区信号覆盖，用于从中段经过时，原小区信号强度减弱，而目标小区信号强度增强，防止出现信号突然消失的现象，避免由于切换判决时间错误而出现问题；而是隧道内、外小区切换问题，在无线网络中，实现不掉线的方法分为两种：将隧道外信号引入隧道内或者将隧道内信号引道隧道外。
2.3多普勒频移问题
移动台在快速移动中，会出现多普勒频移现象，频移大小与速度成正比。而为了消除这一现象，可采用增强AFC算法的方式。其中，AFC是一宗诊断快速移动基站的频率校正算法，通过测算高速移动中出现的频率偏移，提高无线链路的稳定性，也就是提高了解调性能。
3、高速公路隧道内无线信号覆盖方案的实施
3.1洞内分布方案的实施
采用这一方案实现无线覆盖，首先是选择信号源，而信号源的选择，需要结合隧道附近的无线信号覆盖话务、现网设备与传输等，一般包括宏蜂窝基站、微蜂窝基站与直放站等信号源类型。而在实际选择时，还需考虑基站、话务分布、隧道长短、建站条件等多重因素，合理选择信号源。由于各大高速公路沿线多山地，也需要合理选择传输方式。目前，传输方式包括三种，即无线移频传输方式、光纤有线传输方式与微波传输方式。3种传输方式各有优缺点，需根据实际情况加以选择。
最后是选择隧道覆盖天馈线系统，一种是同轴电缆无源分布式天线系统：该系统设计灵活，价格低，便于安装，且损耗小。在条件允许的情况下，可选择增益高的天线，适用于短隧道。一种是光纤有源分布式天馈系统，在较复杂的隧道中，可采用该系统，不仅设计更加灵活，而且还能避免电磁干扰。
3.2洞外投射方案的实施
洞外投射方案是在隧道口或隧道外安装天馈系统，适用于中、短隧道，且隧道宽度大，无弧度。关于该方案信号源的选择，需根据无线覆盖环境、现网设备、传输与话务等条件来确定。目前，常见的信号源类型包括：直放站与微蜂窝基站。其中，微蜂窝基站为微蜂窝基站+定向天线，另外还有有线光纤直放站+定向天线类型。同样，在工程建设中，需根据隧道长度、话务分布和建站条件等情况合理选择。而洞外投射方案可选择的传输方式，也有3种：无线微波传输方式、有线光纤传输方式与无线移频传输方式。在实际选择时，需根据隧道周围地形、传输资源与新建传输条件等因素加以选择。
该方案天馈系统是采用同轴电缆无源分布式天线覆盖方案，主要是因为该方案设计灵活，且安装方便，价格低。天线增益的选择，由安装条件决定，在条件许可的情况下，选择增加高的天线，以增加覆盖距离。这是一种成本较低的方案。短距离隧道可在隧道口或隧道内实现信号覆盖，并根据安装条件、基站分布与隧道长度等，选择合适的信号覆盖方式。
3.3漏电电缆方案的实施
漏电电缆方案信号源主要是根据现网设备、话务与传输等条件，常用的信号源为微蜂窝基站，当前议案采用BBU+RRU的DBS3900分布式基站。由于高速公路隧道内的话务量少，采用次信号源比较合适，且费用低、设备占的空间小，安装方便。漏电电缆方案传输方式包括两种，一种是有线光纤传输方式，一种是无线微波传输方式，适用于基站。而在隧道无线覆盖天馈系统的选择，采用的方式为泄漏电缆，这是常用的天馈线系统，该系统的优点是：信号波动范围小、降低信号的遮挡与阴影，且泄漏电源为宽带系统，多种无线系统信号可合路共享同一泄漏电缆，降低安装的难度。此外，泄漏电缆覆盖技术成熟、简单。但是缺点是成本相对较高。
4、隧道覆盖其他问题
4.1隧道内切换
原则上尽量避免在隧道内，或隧道口设置小区边缘，但对于超长隧道无法避免，必须考虑设置两个小区的切换保护带，从图1中可以看出，1小区和2小区在隧道内切换，即上端浅色和深色重叠区为切换区。在设备1和设备2的中间处再安装同样的设备分别向相对方向进行覆盖保护。这样虽然加大了投资成本，但可以大大降低在隧道内切换时出现重选失败、切换掉话等现象，保证了隧道内无掉话的目的。长隧道需要在隧道内增加远端设备，而且光缆需要穿过隧道，其施工难度与安全系数较高，需要铁道部门的同意与合作。
图1
4.2杆塔建设
在实际勘测中，应根据各个远端站周围的地理环境选择适宜的杆塔，包括抱杆、增高架、四角塔等，如隧道口铁路旁路面高出铁路，则可能需要建设增高架，以便覆盖不被遮挡而增加损耗；如遇铁路通过桥梁等路段，而桥梁高出地面许多，则需建设四角塔以便达到相应高度覆盖等。实际问题实际分析，需要在勘查中仔细分析当地的地理环境以便做出正确的建设规划。
5、结束语
如果隧道沿线多山地，则可能出现各种隧道场景。因此，在进行隧道内无线信号覆盖规划时，需根据隧道的实际情况，灵活设计无线信号覆盖方案，从全局考虑信号覆盖方案的选择。在本文中，笔者根据相关的文献与高速公路实际，提出了以上三种覆盖方案：漏电电缆方案、洞内分布方案和洞外投射方案，以供参考。
参考文献：
[1]华为技术有限公司．华为GSM高铁覆盖解决方案．2008．
[2]中国移动通信集团有限公司．京信BTS+GRRU技术和华为BBU+RRU技术对比．2010．
[3]中国移动通信集团河北有限公司邢台分公司．河北高速铁路覆盖解决方案课题报告[R]．2009．
论文作者:于鹏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/9/18
标签：隧道论文; 信号论文; 信号源论文; 方案论文; 基站论文; 方式论文; 系统论文; 《基层建设》2018年第26期论文;