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高铁地铁通信覆盖有多难?
作者:蒋水林 来源:人民邮电报
发布者:秘书处 时间:2015-11-02 18:38

这是一个信息大爆炸的互联网时代,这是一个智能手机已成最重要随身物品的时代。在地铁上、高铁上,把玩智能手机的“低头族”无处不在。打开智能手机的窗户,是一个无限精彩的移动互联网世界,微信、微博、陌陌等社交应用,美剧、韩剧、日剧等娱乐大片,应有尽有。也许当我们在地铁、高铁上网络冲浪的时候遇到信号不好,或许还会骂上一句:“什么破网络!某某运营商是干什么吃的?”似乎时时有网理所当然、天经地义!其实,地铁、高铁的网络信号覆盖无论从入场协调方面还是工程建设方面,都是非常不容易的事情,而且投资成本非常高。即便现在三家运营商把通信铁塔和地铁、高铁等重大项目的室分系统建设交给铁塔公司一家集约建设,难度依旧不小。近日,记者跟随全国十大最美通信人之一,在高铁、地铁隧道通信覆盖领域有着丰富经验的辽宁铁塔室分建设项目经理何立军,深夜现场体验了沈丹高铁丹东部分锦江山段隧道的通信工程施工建设,深感其中之难。所以,当你在地铁高铁上网络冲浪的时候,请不要把背后织网的通信人骂得一无是处。

“铁老大”当关,入场难协调难

地铁、高铁的网络信号覆盖分为两部分,地上的部分采用宏基站进行覆盖,一般得间隔1公里左右建设通信铁塔基站,才能形成连续覆盖。地铁一般在城市中还好一些,本身的宏基站覆盖就比较充分。高铁沿线的宏基站建设就需要征地、引电等。据记者了解,在征地的过程中,村民或业主方漫天要价的情况时有发生,还会遇到不明真相的村民以辐射为由阻碍甚至破坏建基站,这在很大程度上阻碍了高铁沿线的宏基站建设速度。老何向记者介绍:“由于间隔距离必须在1公里内,沿线宏基站站址相对比较固定,有的业主知道你建基站须在某片区域,征地开价就高达几十万,而一个通信铁塔的纯粹建设成本也就几十万。”

相比较高铁沿线宏基站建设,地铁和高铁隧道部分的室内分布系统建设要更加难。过去,三家运营商跟地铁、高铁业主方谈判入场进行网络工程建设时,常常遇到“铁老大”狮子大开口,动辄百万、千万,入场费高或一些排他性条款的签署,让一些运营商望而却步,无法进行隧道内网络覆盖。即便现在由铁塔公司一家统筹运营商需求进行地铁、高铁的网络覆盖,在 “铁老大”面前依旧弱势,很多工作协调起来很困难。“重大项目建设,沟通协调的时间成本很高,非常费时费力。跟三家运营商、业主方、政府各部门、施工单位、监理单位等等,都需要进行大量的协调工作。”在前往丹东的高速路上,老何与记者攀谈起来,“除了需求整合和工程建设协调,还有相当大一部分协调工作来自于技术创新,任何一项创新都需要突破传统的阻碍。但铁塔公司要实现集约化的低成本建设,要把三家网络建设需求整合到一个平台上并提供更优质的服务,没有创新是行不通的。比如将漏缆位置提高以形成更好的信号覆盖效果以及引入高铁方更稳定的电力等,协调都得数月。”

 

我们的黑夜是通信建设人员的白天

 

在高铁沿线布放光缆、电缆、漏缆(主要功能是信号发射)一般在高铁试运行之前就能完成。在高铁试运行之后,还有很多工作要做,比如隧道中的通信设备安装、调测、开通等。由于白天地铁、高铁处于运行状态,所有施工必须在深夜进行。当你已经进入梦乡,高铁的通信工程建设人员在晚间短暂休息后又开始继续忙碌了。

在辽宁丹东锦江山段隧道,高铁业主方规定施工单位的进场时间一般为晚间23时,出场时间必须在凌晨3时,出场前高铁业主方要清查现场,不能遗留任何物件以免埋下安全隐患。10月15日23时30分,辽宁省丹东市,气温已低到六七度,深秋的寒风开始肆虐。高铁业主方通知通信施工单位跟随他们的电力施工单位进场。4.6公里隧道中,有着9处放置通信设备的洞室,老何用手探测每一米漏缆摆放的位置,事无巨细地检查每一处洞室的通信设备情况。16日凌晨3时城市已经完全入睡,当记者拖着疲惫沉重的步伐饥肠辘辘地走出隧道,53岁的老何依旧步履矫健,迅速召集监理单位、施工单位现场研究存在的问题,他的声音在寂静的凌晨显得格外响亮。

事实上,4.6公里的锦江山隧道只是长达205公里沈丹高铁58个隧道中的一个。沈丹高铁通信覆盖项目自今年5月份启动,8月进入密集施工期,很多工程建设工作都是在深夜进行,通信施工队伍三班倒应对。

      

深夜的高铁隧道

 

何立军与工程施工人员讨论施工细节问题

工程建设人员深夜施工

 

漏缆位置提高几十厘米得协调数月 

 

在高铁隧道中,为保证通信信号无缝覆盖,高频的通信设备每隔500米一个,低频的通信设备每隔1000一个。而挂在墙体上贯穿隧道内的漏缆功能就是将运营商的2G、3G、4G信号发射出来的。我们在地铁、高铁中通信信号好不好,其实与漏缆布放的朝向和高度有着非常直接的联系。

“漏缆在整个隧道内是贯通的,漏缆的包裹胶皮有一处凸起的细棱,细棱对应的漏缆圆轴的正对面就是通信信号发射的方向。漏缆朝向的细微变化影响信号强弱,必须放对方向并固定住”,老何一边向记者介绍,一边让记者亲手触摸。除了漏缆的朝向,漏缆布放的高度也非常重要。在大连地铁通信覆盖项目中,按照地铁公司既定的传统线缆规划方案,在车窗高度范围内布放的是地铁方的电缆、光缆和控制信号系统电缆等设施,而给公网通信漏缆指定的位置在距地面1.4米和1.9米两处,均低于车窗底沿2米的高度。“信号需要穿过铁皮车厢进行交互,衰减极强,对网络质量影响非常大”,有着十多年无线网络建设优化技术经验的老何以非常专业的口吻介绍说,“因此,调整漏缆高度至合理位置非常重要,甚至可以说是项目成败的关键。”通过详细的技术论证,他大胆地提出了将漏缆位置提高到等同车窗的高度,与地铁的线缆相间布放的方案。但当他把方案提交给大连地铁方的时候,遭到了对方的一口回绝。如何破解这一关键的难题?

凭着科学认真和负责执著的精神和为运营商客户提供最优质服务的态度,何立军坚持该创新方案,一方面及时向公司领导汇报情况,调动各方力量全力协调。另一方面组织专家针对公众通信网与列控系统、专用警用系统间的干扰进行详细的技术分析,组织编制实地测试方案,编制了详细的技术方案说明,收集整理了大量具有说服力的数据。

“那段时间,老何和他的同事们找政府主管部门、地铁设计院等四处协调沟通。见着他的时候不是在开会研究,就是在电话沟通交流。沟通协调会开了不下30次,为防止手机没电影响随时联系,充电宝几乎随身携带。”同行的小张对记者说。最终经过与地铁方设计院的多次沟通和交流,以及向地铁公司领导的反复汇报,用大量数据说服了对方,得到了他们的理解和支持。漏缆位置的调整,可以使每组信源的单边覆盖距离提高近百米,覆盖能力提升25%,最终使地铁全程的信源使用数量大大减少,从而在保证系统质量、提高系统稳定性的前提下,大大降低了建设成本以及运营商的投入成本,实现了系统质量和经济效益的双丰收。据了解,这一布线工艺创新在保证通信信号质量的前提下,隧道部分相比传统方案每公里可节约46万元,该创新直接降低造价超过2000万元。

“由于高铁和地铁场景有着共通性,大连地铁项目的一些创新方案也复制到了高铁项目”,在深夜的高铁隧道内,老何借着手电筒光线指着漏缆对记者说,“像这样漏缆放在2米的位置,发射的通信信号就能直接打到更易穿透的车窗位置,就不会打到车皮上被大量反射走,从而减少了信号的衰减,这一点在速度更快、车厢屏蔽更强的高铁项目中比地铁项目还要重要。”高铁原设计规范给通信系统漏缆预留位置仍然是低于车窗高度,争取最佳位置遇到了和地铁一样的难题。通过省公司领导层面与铁路局沟通协调,老何在兼顾地铁项目推进的情况下,挑灯夜战进行详尽的技术论证,反复与铁路设计院沟通,并通过其与高铁业主方进行协调,最终耗时一个多月高铁业主方同意了这一创新方案。

由于漏缆的位置提高,通信信号覆盖更为良好,三家运营商的网络质量均能确保用户流畅看视频

如何避免多系统频率干扰创新不易

在密闭的空间内,各种频率的信号很容易产生干扰。我们在地铁高铁中能够清晰通话、畅快上网,均得益于网络建设时进行的信号隔离抗干扰设计。

如何解决多频组网的干扰一直就是通信行业室内分布系统建设的关键。过去运营商单独建设最多也就是三套系统,而现在铁塔公司统筹三家建设需求,把三家2G、3G、4G等不同制式、不同频率的通信系统接入到一个平台上,少则6套,多则9套甚至12套,信号隔离与抗干扰设计既关键又困难。很多研究工作都是从头起步,摸着石头过河。据介绍,辽宁大连地铁1、2号线公用通信网覆盖项目是国内首个移动、联通、电信的2G、3G、4G共计9系统全覆盖的项目,最大限度地满足了用户语音和数据通信的需求。这也是铁塔公司承建的第一单大型轨道类通信覆盖项目,意义重大。为解决多频组网干扰难题,老何组织设计院院以及POI厂家技术力量进行研究探索,最终创新了可满足9套系统的POI(多系统接入平台),不仅很好满足了信号抗干扰良好覆盖,还大大降低了成本。通过公开招标和规模化应用,单个POI价格从以前的上万元,降到了三四千。

“老何一直以来就有个习惯,就是问题不过夜,不管熬到多晚都要当天解决”,小张对记者说,“在那段设计方案阶段,他曾经连续工作72个小时。”有了基于POI的创新方案设计,相比较原来地铁项目减少了POI的安装数量也能达到同样的覆盖效果。地铁项目实现了45天完成主体工程施工,而这个时间仅是正常工期的一半,刷新了同类地铁项目施工速度的纪录。中国铁塔总经理佟吉禄对此给予高度评价——“技术新、工期短、造价低、质量高、效果好,是今后轨道类交通通信覆盖项目的示范”。

在锦江山隧道,记者也看到了这种创新的POI以及滤波器设备。

大连地铁方工作人员接受媒体记者采访,对铁塔公司的创新方案实现优质通信覆盖表示肯定。

引“铁”电是一件很费周折的事

高铁通信覆盖项目的电力引入一直也是大难题。如果按照传统方式从红线外引电为通信设备供电,不仅不稳定,不便维护,成本也非常高。“有的地方从荒郊野外引电,光引入费用就高达十几万。”老何介绍说。能不能引用高铁业主方的电力?这也是高铁隧道通信覆盖项目成败的关键。而高铁业主方从传统走线工艺及安全角度考虑,拒绝了铁塔公司提出的引电方案。通过一个多月时间反复与铁路设计院沟通,并通过其与高铁业主方进行协调,最终耗时一个多月高铁业主方同意了这一创新方案。

此前,在海南西环高铁通信覆盖项目中,铁塔公司也为如何引电大费周折。由于高铁使用封闭专网供电,安全性高、可靠性强,此前国内尚无通信设施引用高铁专网供电的先例。铁塔公司在进行技术论证后,提出了共享高铁电源系统的建设方案,得到铁路公司认可支持。西环高铁通信覆盖全线使用高铁专网供电,成为全国首例通信设施全线共享高铁电源系统的通信项目。

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