第15章商用通信系统

1、 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统1第5章商用通信系统 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统2 城市轨道交通的移动通信系统分为专用移动通信城市轨道交通的移动通信系统分为专用移动通信系统与公用（商用或民用）移动通信系统。专用移动系统与公用（商用或民用）移动通信系统。专用移动通信系统为城市轨道交通内部的运行、调度和管理服通信系统为城市轨道交通内部的运行、调度和管理服务，一般是指城市轨道交通中的无线集群系统。公用务，一般是指城市轨道交通中的无线集群系统。公用移动通信系统即公众网电信运营商的移动通信系统即公众网电信运营商的GSM、CDMA

2、或或3G移动通信系统。移动通信系统。 对城市轨道交通地面和高架部分，车站与列车中对城市轨道交通地面和高架部分，车站与列车中的乘客可利用公众移动通信网的地面覆盖进行通信；的乘客可利用公众移动通信网的地面覆盖进行通信；而移动通信的地面电磁波不可能直接进入地下部分，而移动通信的地面电磁波不可能直接进入地下部分，故故需要在地下部分中建设公众移动通信网的覆盖系统，需要在地下部分中建设公众移动通信网的覆盖系统，即城市轨道交通地下部分的公共覆盖系统，也称为商即城市轨道交通地下部分的公共覆盖系统，也称为商用通信系统。因为在地下部分站厅、站台与隧道中电用通信系统。因为在地下部分站厅、站台与隧道中电磁波的传播特征

3、与自由空间传播特征相比较有其特殊磁波的传播特征与自由空间传播特征相比较有其特殊性。故在地下部分中，公共覆盖的天馈（天线、馈线）性。故在地下部分中，公共覆盖的天馈（天线、馈线）系统部分，需针对地下部分的特殊环境进行设计与施系统部分，需针对地下部分的特殊环境进行设计与施工。工。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统3知识点知识点 1商用通信系统的需求；商用通信系统的需求； 2商用通信系统的构成。商用通信系统的构成。 技能目标技能目标 1掌握商用通信系统的组成结构及掌握商用通信系统的组成结构及其功能；其功能； 2掌握多系统接入平台的使用。掌握多系统接入平台的使用。 信号

4、与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统415.1 商用通信系统的需求商用通信系统的需求 近年，移动电话以极高的速度发展，我国近年，移动电话以极高的速度发展，我国的移动电话用户近年成倍增长，用户对移动通的移动电话用户近年成倍增长，用户对移动通信的要求也越来越高，但是作为日流量达几十信的要求也越来越高，但是作为日流量达几十万甚至上百万人次的城市轨道交通，移动通信万甚至上百万人次的城市轨道交通，移动通信不可能直接进入到地下部分，移动通信到此往不可能直接进入到地下部分，移动通信到此往往不通，变成信号盲区，众多用户深表不满，往不通，变成信号盲区，众多用户深表不满，甚至难以容忍，地

5、铁甚至难以容忍，地铁“扫盲扫盲”已成为广大用户已成为广大用户的共同心声，迫切要求改变地铁不通移动电的共同心声，迫切要求改变地铁不通移动电话的不合理现状。话的不合理现状。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统5 在地铁建设中，地铁公司起初只考虑到地在地铁建设中，地铁公司起初只考虑到地铁自身的无线调度通信系统，对公众移动通信铁自身的无线调度通信系统，对公众移动通信系统并无明文要求。世界上许多国家和地区以系统并无明文要求。世界上许多国家和地区以往也只是在地铁开通运营后，才陆续建设地铁往也只是在地铁开通运营后，才陆续建设地铁移动通信系统，以致许多运营公司各自为政，移动通信

6、系统，以致许多运营公司各自为政，形成地铁内有多个网络系统设备、传输天线和形成地铁内有多个网络系统设备、传输天线和传输电缆，不仅增加了施工难度，而且由于重传输电缆，不仅增加了施工难度，而且由于重复建设，费用巨大。而现有的商用移动通信网复建设，费用巨大。而现有的商用移动通信网络繁多，有络繁多，有GSM900、DCS1800、CDMA800和和PHS，还有，还有TD - SCDMA、WCDMA、DMA2000等等3C网络，不可能允许每个电信运网络，不可能允许每个电信运营商都在城市轨道的地下铺设相应的电缆等，营商都在城市轨道的地下铺设相应的电缆等，同时由于地铁移动通信系统造价高昂，除地铁同时由于地铁移

7、动通信系统造价高昂，除地铁本身的无线调度系统和公众寻呼系统外，非地本身的无线调度系统和公众寻呼系统外，非地铁公司一家所能承受。铁公司一家所能承受。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统6 因此，需要地铁公司、移动运营公司因此，需要地铁公司、移动运营公司共同研究协商，形成骐建移动电话系统共同研究协商，形成骐建移动电话系统的协议。这样在地铁建设过程中，地铁的协议。这样在地铁建设过程中，地铁移动通信系统建设也同步进行，地铁通移动通信系统建设也同步进行，地铁通车之日，移动电话在地铁全线也同时开车之日，移动电话在地铁全线也同时开通，这样也避免了日后设计施工的不便通，这样也避

8、免了日后设计施工的不便和浪费。联建地铁移动通信，将取得和浪费。联建地铁移动通信，将取得“双赢双赢”或者或者“多赢多赢”。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统7 由于目前我国的移动通信运营商有由于目前我国的移动通信运营商有中国移动、中国联通和中国电信三家，中国移动、中国联通和中国电信三家，为保证各运营商顺利接人无线信号，需为保证各运营商顺利接人无线信号，需要对各运营商的信号源进行统一建设。要对各运营商的信号源进行统一建设。城市轨道交通商用通信系统的覆盖，需城市轨道交通商用通信系统的覆盖，需要考虑特殊环境的特点，尤其是在隧道要考虑特殊环境的特点，尤其是在隧道中的覆盖

9、。站厅、站台的覆盖已非常成中的覆盖。站厅、站台的覆盖已非常成熟，但在隧道中的覆盖就要十分注意。熟，但在隧道中的覆盖就要十分注意。由于列车速度较快，由于列车速度较快，PHS在地下的车厢在地下的车厢中根本无法使用，只在站厅站台内实现中根本无法使用，只在站厅站台内实现了覆盖，而对于了覆盖，而对于GSM、CDMA和未来和未来3G的覆盖就要求做到均匀覆盖。的覆盖就要求做到均匀覆盖。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统815.2 城市轨道交通商用通信系统的构成城市轨道交通商用通信系统的构成1商用通信系统的基本组成商用通信系统的基本组成 城市轨道交通商用通信系统包括：电源配城

10、市轨道交通商用通信系统包括：电源配电系统、传输系统和无线覆盖系统。电系统、传输系统和无线覆盖系统。电源配电系统为无线覆盖系统设备及传输系电源配电系统为无线覆盖系统设备及传输系统设备等提供可靠的工作电源。统设备等提供可靠的工作电源。传输系统是一个基于光纤的宽带综合业务数传输系统是一个基于光纤的宽带综合业务数字传输网络，主要为商用通信运营商提供传输字传输网络，主要为商用通信运营商提供传输服务，在移动通信系统基站至信号引入站之间服务，在移动通信系统基站至信号引入站之间提供传输通道，同时可为无线覆盖系统网管监提供传输通道，同时可为无线覆盖系统网管监控提供传输通道。控提供传输通道。 信号与通信概论信号与

11、通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统9无线覆盖系统是城市轨道交通商用通信系统无线覆盖系统是城市轨道交通商用通信系统最重要的部分，它为各移动通信运营商提供地最重要的部分，它为各移动通信运营商提供地铁内的良好覆盖。目前，主要采用多系统接人铁内的良好覆盖。目前，主要采用多系统接人平台平台( POI)实现整合，频率范围为实现整合，频率范围为80 MHz -2.5 GHz主要满足数字音频广播、主要满足数字音频广播、GSM（中国移（中国移动、中国联通或其他运营商），动、中国联通或其他运营商），DCS（中国移（中国移动、中国联通或其他运营商），动、中国联通或其他运营商），CDMA（中国（中国电信或

12、其他运营商）以及电信或其他运营商）以及3G( CDMA2000、WCDMA、TD SCDMA)在地下车站和区间的在地下车站和区间的延伸和覆盖，并预留未来数字电视引入地下的延伸和覆盖，并预留未来数字电视引入地下的条件。条件。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统102天馈系统的组成天馈系统的组成 基于基于POI的天馈系统包括多系统接入平台的天馈系统包括多系统接入平台POI、漏泄电缆、全向吸顶天线。为使射频信、漏泄电缆、全向吸顶天线。为使射频信号的场强分布均匀，完成以上各部件的射频连号的场强分布均匀，完成以上各部件的射频连接，还配置了定向耦合器、功分器及各种规格接，还

13、配置了定向耦合器、功分器及各种规格的射频馈线电缆和馈线接头。的射频馈线电缆和馈线接头。 多系统接人平台多系统接人平台( POI)是公用移动（商用）是公用移动（商用）通信系统的前端设备，也是整个系统的关通信系统的前端设备，也是整个系统的关键设备，它将不同运营商的多个通信系统的信键设备，它将不同运营商的多个通信系统的信号耦合进入同一套天馈系统。号耦合进入同一套天馈系统。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统11 如图如图151所示，在系统设计中分为所示，在系统设计中分为下行下行POI（合路单元）和上行（合路单元）和上行POI（分路（分路单元）。下行单元）。下行POI的

14、主要功能是将各运蕾的主要功能是将各运蕾商基站发出的不同频段的载波信号，合商基站发出的不同频段的载波信号，合成后送至共用的天馈分布系统；上行成后送至共用的天馈分布系统；上行POI的主要功能是将不同制式的移动台所发的主要功能是将不同制式的移动台所发出的信号经过天线的收集及馈线的传输出的信号经过天线的收集及馈线的传输至上行至上行POI，经，经POI检出不同频段的信号检出不同频段的信号后送往不同的运营商基站。后送往不同的运营商基站。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统12 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统13 在每个地下车站商用通信机房

15、各设置在每个地下车站商用通信机房各设置1套套POI平台，移动通信基站的下行信号平台，移动通信基站的下行信号经由经由POI合路后，再分别传送至站台层、合路后，再分别传送至站台层、上下行隧道区间、站厅层、出入口通道、上下行隧道区间、站厅层、出入口通道、商业区及换乘通道，完成射频信号的下商业区及换乘通道，完成射频信号的下行覆盖；反之来自站台层、上下行隧道行覆盖；反之来自站台层、上下行隧道区间、站厅层、出入口通道、商业区及区间、站厅层、出入口通道、商业区及换乘通道的上行信号，通过换乘通道的上行信号，通过POI合路后，合路后，再分别送到各移动通信运营商基站的上再分别送到各移动通信运营商基站的上行信号接收

16、端，完成射频信号的上行传行信号接收端，完成射频信号的上行传输。输。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统14 数字音频广播经二功分器，一路采数字音频广播经二功分器，一路采用低频接人器将信号接人用低频接人器将信号接人POI隧道覆盖输隧道覆盖输出，在隧道区间共享漏泄同轴电缆实现出，在隧道区间共享漏泄同轴电缆实现覆盖，一路在站厅、站台、设备层采用覆盖，一路在站厅、站台、设备层采用低频天线实现覆盖。低频天线实现覆盖。PHS信号主要考虑信号主要考虑站厅、站台和设备层的覆盖，隧道区间站厅、站台和设备层的覆盖，隧道区间的覆盖不作要求。的覆盖不作要求。PHS信号采用耦合器信号采用

17、耦合器接人接人POI站厅站台设备层输出，实现站厅站台设备层输出，实现在站厅、站台和设备层的覆盖。在站厅、站台和设备层的覆盖。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统15 上下行区间隧道采用漏泄同轴电缆进行覆盖，上下行区间隧道采用漏泄同轴电缆进行覆盖，隧道内漏泄同轴电缆采用上下行信号分缆隧道内漏泄同轴电缆采用上下行信号分缆辐射。自辐射。自POI下行输出端上行输入端在站台下行输出端上行输入端在站台两侧采用射频同轴电缆，将无线信号引至隧道两侧采用射频同轴电缆，将无线信号引至隧道口；地下车站站厅层、地下车站站台层、设备口；地下车站站厅层、地下车站站台层、设备层、公共区域、出

18、人口通道、商业区及换乘通层、公共区域、出人口通道、商业区及换乘通道，采用全向吸顶小天线进行覆盖；在较长隧道，采用全向吸顶小天线进行覆盖；在较长隧道区间，为实现无线信号覆盖，需设置光纤直道区间，为实现无线信号覆盖，需设置光纤直放站，光纤直放站前后端应设置多频段分合路放站，光纤直放站前后端应设置多频段分合路器，将漏缆中的多系统、宽频信号按系统制式器，将漏缆中的多系统、宽频信号按系统制式分路出来，并采用不同系统的光纤直放站分别分路出来，并采用不同系统的光纤直放站分别放大。放大。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统16 这种在隧道采用无线基站接人、泄漏电缆这种在隧道采用

19、无线基站接人、泄漏电缆传输实现地铁内移动通信覆盖的方案较以往采传输实现地铁内移动通信覆盖的方案较以往采用直放站接入或基站接入、地铁站厅站台（不用直放站接入或基站接入、地铁站厅站台（不包括隧道）使用分布式天线的无线传输效果包括隧道）使用分布式天线的无线传输效果好，技术先进，施工简便，尽管投资大大高于好，技术先进，施工简便，尽管投资大大高于后者但这种系统能够包含多种无线体制，如后者但这种系统能够包含多种无线体制，如GSM、CDMA以及未来的以及未来的3C通信方式，甚至通信方式，甚至还包括还包括FM广播频段和视频信号等在内，地铁广播频段和视频信号等在内，地铁公司自行引进或建设的数字集群系统亦可包括公

20、司自行引进或建设的数字集群系统亦可包括在内。让城市轨道交通商用通信系统的网络组在内。让城市轨道交通商用通信系统的网络组建更加灵活。建更加灵活。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统173.分布式天馈系统的构成分布式天馈系统的构成 图图15-2所示为一种较为典型的分布式所示为一种较为典型的分布式天馈系统的示例，由上行天馈系统的示例，由上行POI，下行，下行POI、天线阵、漏泄电缆、传输电缆、功分器、天线阵、漏泄电缆、传输电缆、功分器、耦合器等构成。耦合器等构成。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统18 信号与通信概论信号与通信概论第

21、1 5 章 商 用 通 信 系 统19 定向耦合器，是为了在城市轨道交通定向耦合器，是为了在城市轨道交通地下部分实现多天线覆盖的分布天馈方地下部分实现多天线覆盖的分布天馈方案，需要从主干线路中提取部分信号完案，需要从主干线路中提取部分信号完成功率分配功能。例如采用成功率分配功能。例如采用6dB和和10dB耦合器进行功率能量的分配。为实现分耦合器进行功率能量的分配。为实现分布天馈方案需要有功分器，功分器将一布天馈方案需要有功分器，功分器将一路输入信号能量分成两路或多路相等输路输入信号能量分成两路或多路相等输出能量，也可以反过来将多路信号能量出能量，也可以反过来将多路信号能量合成一路输出。合成一路

22、输出。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统20 在本例中，为保证多系统、多频段信号集在本例中，为保证多系统、多频段信号集中传输的需要，采用在城市轨道交通地下部分中传输的需要，采用在城市轨道交通地下部分的沿线地下车站通信设备用房内，由各运营商的沿线地下车站通信设备用房内，由各运营商放置信号源设备（基站）的方式，将各运营商放置信号源设备（基站）的方式，将各运营商的信源信号（不同制式、不同频段的载频信号）的信源信号（不同制式、不同频段的载频信号）经多系统接人合路平台经多系统接人合路平台( POI)合路后，再经过合路后，再经过天馈分布系统将能量传播出去，完成对地下站天馈

23、分布系统将能量传播出去，完成对地下站厅、站台、商业街及隧道的覆盖。其中，站台、厅、站台、商业街及隧道的覆盖。其中，站台、隧道利用漏泄电缆覆盖，站厅采用全向天线分隧道利用漏泄电缆覆盖，站厅采用全向天线分布覆盖。布覆盖。 由于系统需将多个运营商基站载频信号进由于系统需将多个运营商基站载频信号进行多个频段信号的集中传输与辐射，为避免多行多个频段信号的集中传输与辐射，为避免多频段系统之间的频率干扰，增加收、发信隔离频段系统之间的频率干扰，增加收、发信隔离度，在本例中采用收、发天馈系统（包括天度，在本例中采用收、发天馈系统（包括天线与漏泄电缆）分开的方式。线与漏泄电缆）分开的方式。 信号与通信概论信号与通信概论第 1 5 章 商 用 通 信 系 统21 在站台中，各运营商的基站发射机所发射在站台中，各运营商的基站发射机所发射的信号，经下行的信号，经下行POI合路后，分别送入上行与合路后，分别送入上行与下行车道（包括站台与隧道）的左右两侧的共下行车道（包括站台与隧道）的左右两侧的共四段发送漏缆，其中的两段漏缆还提供站台四段发送漏缆，其中的两段漏缆还提供站台部分的