劉建宇

?

長(zhǎng)株潭城際鐵路公網(wǎng)覆蓋工程建設(shè)共建共享模式分析

劉建宇

中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063

結(jié)合目前飛速發(fā)展的高鐵、城鐵等建設(shè)情況，以長(zhǎng)株潭城際鐵路的公網(wǎng)覆蓋工程為例，就中國鐵塔成立后的公網(wǎng)覆蓋共建共享問題進(jìn)行了研究，并從技術(shù)和實(shí)施的角度提出了解決方案。

城際鐵路；POI；窄波束高增益寬頻天線；共建共享

引言

目前，我國存在著中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通三家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商。為更好地?cái)U(kuò)大自身利益，各運(yùn)營(yíng)商均進(jìn)行了大量的移動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，其中絕大部分為自建自用，產(chǎn)生了極為嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。這個(gè)問題隨著2014年中國鐵塔公司的成立得到有效緩解，但如何深度利用現(xiàn)有基礎(chǔ)資源，全面實(shí)行共建共享仍然是困擾中國鐵塔乃至各運(yùn)營(yíng)商的重要課題。本文以長(zhǎng)株潭城鐵公網(wǎng)建設(shè)為例，針對(duì)共建共享的優(yōu)劣勢(shì)、共建共享過程中需要解決的技術(shù)難點(diǎn)以及如何全面共享鐵路資源等問題進(jìn)行深入分析，希望為今后的鐵路重點(diǎn)項(xiàng)目的共建共享建設(shè)起到借鑒參考意義。

1 長(zhǎng)株潭城際鐵路公網(wǎng)建設(shè)概況

長(zhǎng)株潭城際鐵路地處長(zhǎng)株潭城市群中心地帶，是湖南省“3+5”城市群城際軌道交通網(wǎng)的重要組成部分和“核心”線路。該線路不僅承擔(dān)城市之間的城際客流，而且還承擔(dān)城市內(nèi)的出行客流，具有城際和城市軌道交通的雙重功能，體現(xiàn)“內(nèi)軌外際”功能特征。對(duì)建設(shè)長(zhǎng)株潭城市群兩型社會(huì)、帶動(dòng)全省經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義。長(zhǎng)株潭城鐵列車設(shè)計(jì)行車速度200?km/h，全線共設(shè)22個(gè)車站，隧道25座，隧道總長(zhǎng)度35.95 km，橋隧比為79.12%。

長(zhǎng)株潭城鐵是中國鐵塔成立后第一條城際鐵路通信覆蓋建設(shè)項(xiàng)目。三家運(yùn)營(yíng)商均對(duì)此線路的通信覆蓋提出了建設(shè)要求，所需建設(shè)的通信系統(tǒng)多達(dá)9套。中國鐵塔股份有限公司湖南省分公司采用一次建成、各家運(yùn)營(yíng)商共享的建設(shè)模式，避免了重復(fù)建設(shè)，從而達(dá)到節(jié)能減排和節(jié)約投資的目的。本工程GSM系統(tǒng)和WCDMA系統(tǒng)采用上下行分路建設(shè)方案，其他通信系統(tǒng)采用雙路天饋系統(tǒng)建設(shè)方案。車站內(nèi)建設(shè)雙天饋系統(tǒng)，隧道內(nèi)建設(shè)雙漏纜，4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)MIMO技術(shù)。車站站廳層、設(shè)備層和站臺(tái)層根據(jù)信源功率情況實(shí)施分層覆蓋，將切換點(diǎn)設(shè)置在上下樓梯間，另站臺(tái)層分出一路信號(hào)饋入隧道內(nèi)泄漏電纜，以確保站臺(tái)層與隧道的銜接覆蓋。隧道部分根據(jù)鏈路預(yù)算結(jié)果，并結(jié)合車站間隧道長(zhǎng)度和隧道內(nèi)洞室分布情況，在隧道洞室增加信源設(shè)備，并采用POI設(shè)備合路接入漏纜完成覆蓋[1]。

2 長(zhǎng)株潭城際鐵路建設(shè)的難點(diǎn)及解決方案

長(zhǎng)株潭城鐵公網(wǎng)通信覆蓋工程屬于大型共建共享項(xiàng)目，所需建設(shè)的通信系統(tǒng)多達(dá)9套。如何克服運(yùn)營(yíng)商不同系統(tǒng)間的干擾以及滿足運(yùn)營(yíng)商不同系統(tǒng)的覆蓋指標(biāo)要求，成功實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商多系統(tǒng)合一建設(shè)的目標(biāo)，是工程建設(shè)的首要目的。在此基礎(chǔ)上，長(zhǎng)株潭城鐵內(nèi)軌外際、高速高穿透損耗等特征，導(dǎo)致多普勒頻移、重疊覆蓋區(qū)規(guī)劃、突發(fā)型信令風(fēng)暴、切換場(chǎng)景復(fù)雜等問題極為突出。針對(duì)以上種種困難，我們可以采用頻偏補(bǔ)償、地上地下協(xié)同規(guī)劃、同小區(qū)技術(shù)、低頻透?jìng)鱌OI和窄波束高增益寬頻天線等技術(shù)方案解決以上問題。但受限于文章篇幅，本文僅關(guān)注與共建共享相關(guān)的低頻透?jìng)鱌OI和窄波束高增益寬頻天線的技術(shù)方案[2]。

2.1 低頻透?jìng)鱌OI

POI為Point OF Interface的縮寫，即多系統(tǒng)合路平臺(tái)。該系統(tǒng)運(yùn)用頻率合路器與電橋合路器對(duì)多個(gè)運(yùn)營(yíng)商、多種制式的移動(dòng)信號(hào)合路后引入天饋分布系統(tǒng)，達(dá)到充分利用資源、節(jié)省投資的目的。由于運(yùn)營(yíng)商GSM、CDMA等低頻系統(tǒng)與WCDMA、LTE等高頻系統(tǒng)在鏈路預(yù)算中覆蓋范圍不一致，容易出現(xiàn)高頻系統(tǒng)功率受限而低頻系統(tǒng)功率富裕情況，從而導(dǎo)致覆蓋不平衡的問題。為解決該問題，長(zhǎng)株潭城鐵公網(wǎng)引入低頻透?jìng)鱌OI，將CDMA800M和GSM900M低頻信號(hào)透?jìng)?，從而?jié)省低頻系統(tǒng)信源，確保切換重疊區(qū)[3]。低頻透?jìng)鱌OI原理圖如圖1所示。

圖1 頻透?jìng)鱌OI原理圖

低頻透?jìng)鱌OI主要原理是通過定制三路濾波器，將低頻信號(hào)（720～960 MHz）在ANT1和ANT2之間透?jìng)髦列孤╇娎|上，從而滿足節(jié)省低頻信源的需求。在長(zhǎng)株潭城鐵公網(wǎng)項(xiàng)目中，通過采用低頻透?jìng)鱌OI技術(shù)，節(jié)省投資約530萬元。

2.2 窄波束高增益寬頻天線

針對(duì)建在城鐵隧道口用于保證隧道口正常切換的覆蓋天線，基于以下理由考慮。

（1）城鐵線路基本平直，覆蓋目標(biāo)明確。

（2）原有大網(wǎng)基站的分布容易造成城鐵線路的短切換帶，影響切換性能。

（3）新建基站位置從入射角方面考慮，需與線路保持一定的垂直距離，但因此也增加了路徑損耗。

鬼子隊(duì)長(zhǎng)對(duì)燈草老爹的解釋深信不疑，豎起大拇指說：“你的老頭，專家的有！”回轉(zhuǎn)身，一把揪住刁德恒的衣領(lǐng)，“刁，你的八格牙路，死啦死啦的！”

（4）受投資資金、對(duì)現(xiàn)網(wǎng)的影響及城鐵沿線地形復(fù)雜等多方面因素的影響，新建基站理想位置選取困難，部分基站覆蓋不理想。

（5）城鐵GSM-R鐵塔原有負(fù)荷很難支撐三家運(yùn)營(yíng)商六面天線的安裝需求，容易影響行車安全，改造投資過大。

鑒于此，長(zhǎng)株潭城鐵項(xiàng)目選取窄波束高增益寬頻天線，即半功率角為30°，增益為21 dBi，其中低頻天線工作頻率為820～960?MHz，用于接入電信CDMA和移動(dòng)GSM通信系統(tǒng)，高頻天線工作頻率為1710～2400?MHz，用于接入聯(lián)通WCDMA和三家運(yùn)營(yíng)商LTE通信系統(tǒng)。采用此天線既可以增大覆蓋范圍，減少天線面數(shù)，降低新建基站投資，又可以對(duì)部分弱覆蓋區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充，避免頻繁切換降低網(wǎng)絡(luò)整體性能。在長(zhǎng)株潭城鐵公網(wǎng)項(xiàng)目中，通過采用窄波束高增益寬頻天線技術(shù)，節(jié)省投資約390萬元。

3 運(yùn)營(yíng)商共建共享優(yōu)劣勢(shì)分析

2014年中國鐵塔公司成立后，通信工程建設(shè)主要分為運(yùn)營(yíng)商自建和委托鐵塔公司統(tǒng)建兩種情況。本文將以長(zhǎng)株潭城鐵公網(wǎng)覆蓋工程為例對(duì)以上兩種方案進(jìn)行對(duì)比分析[4]。

3.1 運(yùn)營(yíng)商自建方案

各運(yùn)營(yíng)商單獨(dú)規(guī)劃，自建信源、漏纜、天線、電源等設(shè)備。

3.1.1 優(yōu)點(diǎn)

3.1.2 缺點(diǎn)

工程建設(shè)一次性投資巨大，受城鐵特殊環(huán)境制約，機(jī)房、洞室、鐵塔等通信基礎(chǔ)資源極為有限，工程實(shí)施難度較大，與國家共建共享、節(jié)能減排的基本政策相違背。

表1 運(yùn)營(yíng)商自建與鐵塔公司統(tǒng)建投資對(duì)比

3.2 鐵塔公司統(tǒng)建方案

鐵塔公司統(tǒng)籌規(guī)劃，建設(shè)除信源以外的漏纜、天線、電源等設(shè)備。

3.2.1 優(yōu)點(diǎn)

可節(jié)省大量工程投資，最大限度利用城鐵極為有限的機(jī)房、洞室、鐵塔等通信基礎(chǔ)資源，符合國家共建共享、節(jié)能減排的基本政策，節(jié)省大量資源。

3.2.2 缺點(diǎn)

增加了如POI等合分路設(shè)備帶來的插入損耗，降低了覆蓋距離及覆蓋場(chǎng)強(qiáng)，各運(yùn)營(yíng)商自有系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)較難控制。

3.3 方案分析

建設(shè)投資對(duì)比分析見表1。

從表1可看出，采用鐵塔公司統(tǒng)建方案時(shí)可節(jié)省投資2 377萬元，雖然統(tǒng)建方案將減少覆蓋范圍和降低覆蓋場(chǎng)強(qiáng)，同時(shí)在建設(shè)和維護(hù)方面帶來一定的不便，網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)控制的難度也進(jìn)一步增大，但考慮到統(tǒng)建方案符合國家共建共享、節(jié)能減排的基本國策，且極大地節(jié)省了建設(shè)投資等方面，最終長(zhǎng)株潭城鐵公網(wǎng)建設(shè)采用統(tǒng)建方案[5]。

4 長(zhǎng)株潭城鐵共建共享實(shí)施簡(jiǎn)況

2014年中國鐵塔成立后，三家運(yùn)營(yíng)商以工信部聯(lián)通〔2014〕586號(hào)文為依據(jù)委托鐵塔公司統(tǒng)籌代為建設(shè)長(zhǎng)株潭城鐵公網(wǎng)項(xiàng)目。三家運(yùn)營(yíng)商共需覆蓋9套通信系統(tǒng)。鐵塔公司在接受運(yùn)營(yíng)商建設(shè)委托后，為確保整體項(xiàng)目建設(shè)“同步設(shè)計(jì)、同步施工、同步驗(yàn)收、同步交付、同步維護(hù)”五同步，在項(xiàng)目立項(xiàng)之初就確定了由鐵塔公司牽頭建設(shè)、中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)施工總承包的鐵路通信公網(wǎng)工程管理模式，并與鐵路相關(guān)業(yè)主簽訂了資源租賃、安全以及運(yùn)維等方面的合作協(xié)議。

通過中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院作為長(zhǎng)株潭城鐵總體設(shè)計(jì)院的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在保證安全可靠的前提下，對(duì)機(jī)房、洞室、電源、鐵塔、隧道掛壁等鐵塔基礎(chǔ)通信資源進(jìn)行了摸底勘察，并結(jié)合運(yùn)營(yíng)商鐵路紅線外現(xiàn)有資源出具了初步建設(shè)方案。方案中提到由于長(zhǎng)株潭城鐵建設(shè)前期未考慮公網(wǎng)覆蓋需求，目前存在部分洞室空間不足、原有鐵路通信鐵塔需改造以及部分隧道口無通信鐵塔等問題。經(jīng)過鐵塔公司組織的多方論證和多次現(xiàn)場(chǎng)勘察，針對(duì)部分洞室空間不足的問題，在滿足消防要求及鐵路安全規(guī)范的前提下，對(duì)洞室空間進(jìn)行增容處理；針對(duì)地下車站室分系統(tǒng)的設(shè)備用房問題，也通過總包方鐵四院的總體設(shè)計(jì)對(duì)車站房屋進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，分割出了公網(wǎng)機(jī)房的獨(dú)立空間；針對(duì)原有鐵路通信鐵塔改造問題，由原鐵塔設(shè)計(jì)單位出具改造設(shè)計(jì)，原施工單位進(jìn)行改造施工；針對(duì)部分隧道口無通信鐵塔的問題，如紅線外新建鐵塔滿足運(yùn)營(yíng)商覆蓋需求的，由鐵塔公司在紅線外按通信鐵塔標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行新建，如紅線外不能滿足運(yùn)營(yíng)商覆蓋需求的，經(jīng)長(zhǎng)株潭城鐵公司同意，在符合鐵路安全規(guī)范的前提下，按照鐵路鐵塔標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行新建。

在已建成的長(zhǎng)株潭城際鐵路通信公網(wǎng)中，共建共享分為運(yùn)營(yíng)商和城鐵專網(wǎng)兩部分。城鐵專網(wǎng)部分為：共享專網(wǎng)機(jī)房外墻21處、使用專網(wǎng)鐵塔22座；紅線內(nèi)新建機(jī)房5處、桿塔14座；共享鐵路隧道壁32公里、鐵路洞室和橫通道21處、車站機(jī)房11間、弱電槽道31?km、電力槽道21?km；引接公網(wǎng)電力回路22處。運(yùn)營(yíng)商部分為：共建共享POI設(shè)備216套、電力電纜28.615?km、漏纜67.18?km、光纜60.615?km。通過以上資源的共建共享，共計(jì)節(jié)省投資約5?400萬元左右，縮短工期約半年以上。

后期實(shí)測(cè)顯示，長(zhǎng)株潭城鐵沿線4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋率達(dá)99.37%，平均下載速率可達(dá)35.23 Mbit/s，列車上語音通話接通率在99.48%以上，掉線率在0.32%以下。全部滿足三家運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求。

由此可見，在運(yùn)營(yíng)商共建共享的基礎(chǔ)上，考慮到建設(shè)工期、工程投資、覆蓋指標(biāo)等多方面影響，工程應(yīng)盡早對(duì)鐵路機(jī)房、洞室、電源、鐵塔、隧道掛壁等基礎(chǔ)通信資源進(jìn)行摸排，同時(shí)力爭(zhēng)得到鐵路業(yè)主的支持與理解，前期就與業(yè)主達(dá)成相關(guān)合作協(xié)議。在工程設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中務(wù)必滿足鐵路相關(guān)規(guī)范要求和安全行車要求，掌握鐵路項(xiàng)目總體建設(shè)進(jìn)度，加強(qiáng)與業(yè)主的溝通了解，最終實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)與鐵路工程“五同步”，詮釋共享價(jià)值，拓展建設(shè)空間。

5 結(jié)束語

隨著中國鐵塔公司的成立，在強(qiáng)調(diào)節(jié)能減排、投資可控的今天，共建共享已經(jīng)是各大運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一種必然趨勢(shì)。但受限于鐵路的特殊環(huán)境，如何在此環(huán)境下全面推進(jìn)共建共享，以及共建共享過程中如何確保運(yùn)營(yíng)商效益等問題勢(shì)必對(duì)運(yùn)營(yíng)商在鐵路公網(wǎng)建設(shè)過程中造成較大的困擾。本文以長(zhǎng)株潭城鐵公網(wǎng)建設(shè)為例，希望起到拋磚引玉的作用，為全面推進(jìn)鐵路公網(wǎng)共建共享工作盡一份綿薄之力。

[1]陸冰松，孫向前，郭琳，等. 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享技術(shù)要求》解析[Z]. 2010．

[2]王澤文. 關(guān)于鐵塔等通信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享的幾點(diǎn)思考及建議[J]. 信息通信，2017（7）：238-240．

[3]余文才. 論析移動(dòng)通信系統(tǒng)的抗干擾措施[J]. 廣東科技，2008（8）：72-73．

[4]吳海敏. 電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享模式的探索與實(shí)踐研究[J]. 數(shù)字化用戶，2017（37）：84．

[5]李童. 通信網(wǎng)絡(luò)共建共享建議及成本效益研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2012．

Analysis on the Co-Construction and Co-Sharing Mode of Changsha-Zhuzhou-Xiangtan Inter-City Railway Public Network Coverage Project Construction

Liu Jianyu

China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Hubei Wuhan 430063

Combined with the current rapid development of high-speed rail and urban railway construction, taking the public network coverage project of the Changsha-Zhuzhou-Xiangtan intercity railway as an example, the paper studies co-construction and co-sharing problem of the public network coverage after the the establishment of the China Railway Tower and put forward solution from the perspective of technology and implementation.

intercity railway; POI; narrow beam high gain broadband antenna; co-construction and co-sharing

U285.5

A

劉建宇（1973—），男，高級(jí)工程師，2014年畢業(yè)于華中科技大學(xué)工商管理專業(yè)，工商管理碩士，主要從事鐵路通信方面的研究工作，E-mail：ljywh@126.com。