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摘要：針對目前城市綜合管廊的功能需求，研究隧道區(qū)間常見的無線通信設(shè)計方案，分析400M虛擬集群方案和無線局域網(wǎng)（WLAN）方案的優(yōu)勢和適用場景。

關(guān)鍵詞：綜合管廊；400M虛擬集群；無線局域網(wǎng)

無線信號覆蓋系統(tǒng)作為移動通信的設(shè)備之一，為管廊移動用戶與移動用戶之間提供可靠的通信手段，對于日常檢修、提高運營效率和管理水平、保證服務(wù)質(zhì)量、應(yīng)對突發(fā)事件提供重要保證。本文根據(jù)綜合管廊功能需求研究400MHz虛擬集群方案和無線局域網(wǎng)（WLAN）方案，對比隧道區(qū)間內(nèi)常見的無線通信方案，分析不同方案的優(yōu)勢和適用場景。

1綜合管廊無線通信功能需求分析

綜合管廊對于無線通信系統(tǒng)的主要功能需求是語音通信，另外無線通信系統(tǒng)還可以提供一部分擴展性的功能，主要定位于輔助管廊內(nèi)部的監(jiān)測和運營管理，包括人員定位和管廊內(nèi)移動設(shè)備（如巡檢機器人）的監(jiān)測數(shù)據(jù)采集以及回傳等。無線通信系統(tǒng)面向的用戶主要是現(xiàn)場固定周期（間隔一至兩周）巡檢和維修的工作人員和少量的內(nèi)部管理人員。

2400MHz虛擬集群方案

400MHz虛擬集群系統(tǒng)屬于窄帶無線傳輸,由分布式對講中繼覆蓋（DRS）基站和天饋分布系統(tǒng)兩部分組成。DRS基站作為系統(tǒng)的核心部件，可以根據(jù)天線的數(shù)量分區(qū)部署基站，并將基站利用無線網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)連到統(tǒng)一的無線中繼網(wǎng)絡(luò)，DRS基站將接收到的對講機信號在基站之間中繼，回送到對講機終端，起到對講機之間的橋接作用。天饋分布系統(tǒng)使信號覆蓋管廊各個位置，通過天線來發(fā)射和接收附近對講機終端的信息，考慮綜合管廊的實際需求和投資成本，本文并不考慮采用泄露電纜做信號覆蓋。主要功能：為對講機提供多個信道的呼叫（半雙工）的功能，支持對講終端編號，分組；支持群呼，組呼，監(jiān)聽，強插，強拆通話調(diào)度；支持第三方軟件供應(yīng)商開發(fā)軟件實現(xiàn)的平臺管理功能；支持多個基站和工作站的IP跨區(qū)域互聯(lián)；相比高頻段的無線傳輸方案，400MHz無線設(shè)備信號強，傳輸距離長，穿透、繞射能力強，傳輸過程衰減較小。同時400MHz方案結(jié)構(gòu)功能簡單，天線和基站設(shè)備投資成本較低。同時單個天線覆蓋距離長，在無繞射無防火門遮擋的管廊綜合艙區(qū)間內(nèi)能達到3公里。電力，燃氣等艙室常見的防火分區(qū)間距在數(shù)百米的量級，一般用單個天線滿足覆蓋要求。無線對講系統(tǒng)可以滿足管廊現(xiàn)場的語音通訊和日常運營管理需求，但是受到窄帶傳輸協(xié)議的限制，輔助的監(jiān)控功能和智能化的可擴展性低。

3無線局域網(wǎng)（WLAN）方案

WLAN是短距離無線線傳輸技術(shù)，是一種全世界公開通用使用的無線頻段，全球各種無線產(chǎn)品均可以使用這個頻段。正是由于這種特性，目前大部分無線路由器等無線產(chǎn)品都在這個頻段上工作。方案的主要設(shè)備包括接入控制器（AC）和接入點（AP），采用集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),采用AC旁掛于監(jiān)控中心核心交換機一側(cè)，集中管理整個管廊內(nèi)部的AP,目前主流的AC具有強大的多AP管理能力，可以通過多AC互為備份保障整個WLAN系統(tǒng)的可靠性。無繞射無遮擋的管廊區(qū)間結(jié)構(gòu)下，AP可達到200米的布置間隔，在區(qū)間轉(zhuǎn)彎處增加接入點調(diào)整間距。主要功能：可承載多媒體業(yè)務(wù)IP分組數(shù)據(jù)，支持自助設(shè)備（BYOD）的專用客戶端軟件，提供通話監(jiān)聽、語音視頻會議、錄音等基本通訊要求。系統(tǒng)管理功能：支持系統(tǒng)配置管理，支持用戶管理，支持統(tǒng)計報告等。支持通過WiFi終端人員定位；支持移動監(jiān)控設(shè)備（如巡檢機器人）的接入。通過AC統(tǒng)一配置，對用戶業(yè)務(wù)實施優(yōu)先級分組、調(diào)度、阻斷、限速等策略控制。AP間負載均衡：按照用戶數(shù)量和用戶流量，將用戶分配到同一組但負載不同的AP上，實現(xiàn)不同AP之間的負載分擔，保證AP性能的穩(wěn)定性。安全特性1）：支持包括WEP、WPA/WPA2–PSK、WPA/WPA2–802.1X、WAPI四種認證/加密方式來保證無線網(wǎng)絡(luò)安全。2）終端無線接入加密：可以對無線鏈路的數(shù)據(jù)進行加密，以保證無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)只被所期望的用戶接收和理解。3）非法設(shè)備監(jiān)測：支持WIDS/WIPS攻擊檢測，對非法設(shè)備進行監(jiān)測、識別、防范、反制，精細化管理控制。就管廊內(nèi)部的用戶數(shù)量和業(yè)務(wù)需求而言，雙頻WLAN傳輸標準帶寬很大，其中2.4G整體頻寬優(yōu)于其它無線頻段，使得整體數(shù)據(jù)傳輸速率提高。WLAN不限于無線語音和短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，通過業(yè)務(wù)工作站和管理工作站，WLAN系統(tǒng)方案自身有完善的中心平臺管理功能，可以提高系統(tǒng)的運營管理效率。而且由于協(xié)議的開放性具有很高的可擴展性，WLAN方案可以拓展綜合管廊輔助監(jiān)控功能和智能化功能。

4方案對比

800MHz頻段TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)和400MHz虛擬集群系統(tǒng)同為窄帶無線傳輸，同時民用通信LTE傳輸和WLAN同為寬帶無線傳輸。把兩者加入對比可以闡明400MHz虛擬集群系統(tǒng)和WLAN在不同的管廊應(yīng)用需求下的優(yōu)勢。TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)穩(wěn)定性很高，在指揮調(diào)度方面考慮的比較多，可完成話音、電路數(shù)據(jù)、分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的通信及以上業(yè)務(wù)的直通模式，廣泛應(yīng)用于水利、電力、民航、鐵路等部門。但是，不同于400MHz虛擬集群系統(tǒng)的通用IP分組數(shù)據(jù)傳輸，TETRA系統(tǒng)采用專用的集群控制核心網(wǎng)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)對外互聯(lián)部分技術(shù)不完全開放，系統(tǒng)功能可擴展性和靈活性低。另外，TETRA的系統(tǒng)設(shè)備采購和建網(wǎng)成本高，天線覆蓋距離相對400M方案較小，集群控制核心網(wǎng)設(shè)備、終端設(shè)備和無線基站許可費用昂貴。作為一種寬帶的專用無線傳輸，民用通信LTE傳輸可以支持多運營商通話及多種業(yè)務(wù)。由于其很高的安全性，目前在軌道交通行業(yè)主要應(yīng)在于車地無線通信（CBTC）。民用通信移動通信基站的建設(shè)是我國移動通信運營商投資的重要部分，由移動運營商投資建設(shè)。通信基站的建設(shè)一般都是圍繞覆蓋面、通話質(zhì)量、投資效益、建設(shè)難易、維護方便等要素進行。LTE通信設(shè)備專用性強，設(shè)備及基站維護成本遠高于WLAN系統(tǒng)。另外，民用通信系統(tǒng)并非屬于管廊內(nèi)部專用系統(tǒng)，運營管理效率低，同時無法擴展人員定位等輔助監(jiān)控功能。結(jié)合上表分析，400MHz、800MHz方案僅能提供語音集群通訊，無法提供多媒體傳輸業(yè)務(wù)，但是400MHz虛擬集群方案投資成本更優(yōu)。民用通信建設(shè)投資成本高昂，同時引入必須運營商同意，并且需要運營商提供基站設(shè)備，無法提供綜合管廊專用的無線通信管理平臺。雖然WLAN系統(tǒng)投資成本較高，但是對于大規(guī)模管廊而言WLAN運營管理功能更完善，同時輔助監(jiān)控功能和智能化功能擴展性最強。

5結(jié)語

在一般的城市共和管廊應(yīng)用場景之下，400MHz虛擬集群系統(tǒng)和WLAN系統(tǒng)相比800MHz頻段TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)和民用通信LTE傳輸都有各自的優(yōu)勢。在綜合管廊建設(shè)過程中，兩者可以作為備選方案，結(jié)合管廊區(qū)間的形狀結(jié)構(gòu)和兩者覆蓋范圍、業(yè)務(wù)功能等設(shè)置無線覆蓋通信系統(tǒng)。

作者:曾登科 單位:廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司

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