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

關鍵詞：綜合管廊；400M虛擬集群；無線局域網

無線信號覆蓋系統作為移動通信的設備之一，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、保證服務質量、應對突發事件提供重要保證。本文根據綜合管廊功能需求研究400MHz虛擬集群方案和無線局域網（WLAN）方案，對比隧道區間內常見的無線通信方案，分析不同方案的優勢和適用場景。

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

2400MHz虛擬集群方案

400MHz虛擬集群系統屬于窄帶無線傳輸,由分布式對講中繼覆蓋（DRS）基站和天饋分布系統兩部分組成。DRS基站作為系統的核心部件，可以根據天線的數量分區部署基站，并將基站利用無線網狀網技術連到統一的無線中繼網絡，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。天饋分布系統使信號覆蓋管廊各個位置，通過天線來發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，監聽，強插，強拆通話調度；支持第三方軟件供應商開發軟件實現的平臺管理功能；支持多個基站和工作站的IP跨區域互聯；相比高頻段的無線傳輸方案，400MHz無線設備信號強，傳輸距離長，穿透、繞射能力強，傳輸過程衰減較小。同時400MHz方案結構功能簡單，天線和基站設備投資成本較低。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間內能達到3公里。電力，燃氣等艙室常見的防火分區間距在數百米的量級，一般用單個天線滿足覆蓋要求。無線對講系統可以滿足管廊現場的語音通訊和日常運營管理需求，但是受到窄帶傳輸協議的限制，輔助的監控功能和智能化的可擴展性低。

3無線局域網（WLAN）方案

WLAN是短距離無線線傳輸技術，是一種全世界公開通用使用的無線頻段，全球各種無線產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品都在這個頻段上工作。方案的主要設備包括接入控制器（AC）和接入點（AP），采用集中式網絡架構,采用AC旁掛于監控中心核心交換機一側，集中管理整個管廊內部的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系統的可靠性。無繞射無遮擋的管廊區間結構下，AP可達到200米的布置間隔，在區間轉彎處增加接入點調整間距。主要功能：可承載多媒體業務IP分組數據，支持自助設備（BYOD）的專用客戶端軟件，提供通話監聽、語音視頻會議、錄音等基本通訊要求。系統管理功能：支持系統配置管理，支持用戶管理，支持統計報告等。支持通過WiFi終端人員定位；支持移動監控設備（如巡檢機器人）的接入。通過AC統一配置，對用戶業務實施優先級分組、調度、阻斷、限速等策略控制。AP間負載均衡：按照用戶數量和用戶流量，將用戶分配到同一組但負載不同的AP上，實現不同AP之間的負載分擔，保證AP性能的穩定性。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絡安全。2）終端無線接入加密：可以對無線鏈路的數據進行加密，以保證無線網絡數據只被所期望的用戶接收和理解。3）非法設備監測：支持WIDS/WIPS攻擊檢測，對非法設備進行監測、識別、防范、反制，精細化管理控制。就管廊內部的用戶數量和業務需求而言，雙頻WLAN傳輸標準帶寬很大，其中2.4G整體頻寬優于其它無線頻段，使得整體數據傳輸速率提高。WLAN不限于無線語音和短數據業務，通過業務工作站和管理工作站，WLAN系統方案自身有完善的中心平臺管理功能，可以提高系統的運營管理效率。而且由于協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控功能和智能化功能。

4方案對比

800MHz頻段TETRA數字集群系統和400MHz虛擬集群系統同為窄帶無線傳輸，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虛擬集群系統和WLAN在不同的管廊應用需求下的優勢。TETRA數字集群系統穩定性很高，在指揮調度方面考慮的比較多，可完成話音、電路數據、分組數據業務的通信及以上業務的直通模式，廣泛應用于水利、電力、民航、鐵路等部門。但是，不同于400MHz虛擬集群系統的通用IP分組數據傳輸，TETRA系統采用專用的集群控制核心網設備，網絡對外互聯部分技術不完全開放，系統功能可擴展性和靈活性低。另外，TETRA的系統設備采購和建網成本高，天線覆蓋距離相對400M方案較小，集群控制核心網設備、終端設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務。由于其很高的安全性，目前在軌道交通行業主要應在于車地無線通信（CBTC）。民用通信移動通信基站的建設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。通信基站的建設一般都是圍繞覆蓋面、通話質量、投資效益、建設難易、維護方便等要素進行。LTE通信設備專用性強，設備及基站維護成本遠高于WLAN系統。另外，民用通信系統并非屬于管廊內部專用系統，運營管理效率低，同時無法擴展人員定位等輔助監控功能。結合上表分析，400MHz、800MHz方案僅能提供語音集群通訊，無法提供多媒體傳輸業務，但是400MHz虛擬集群方案投資成本更優。民用通信建設投資成本高昂，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系統投資成本較高，但是對于大規模管廊而言WLAN運營管理功能更完善，同時輔助監控功能和智能化功能擴展性最強。

5結語

在一般的城市共和管廊應用場景之下，400MHz虛擬集群系統和WLAN系統相比800MHz頻段TETRA數字集群系統和民用通信LTE傳輸都有各自的優勢。在綜合管廊建設過程中，兩者可以作為備選方案，結合管廊區間的形狀結構和兩者覆蓋范圍、業務功能等設置無線覆蓋通信系統。

作者:曾登科 單位:廣州地鐵設計研究院有限公司

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