一种解决长隧道GSM网络覆盖的方法和手段研究

【摘 要】本文主要讨论了隧道特性和解决隧道覆盖的一般方法和手段，然后通过传播模型的使用和校正，得出适用于隧道覆盖的传播模型特性，最后针对长隧道给出了一个新的覆盖解决方法和手段。并在本文最后，以一个应用实例举证了该理论的实际可操作性和预期效果。对GSM网络优化殊场景的覆盖问题处理和后期网络优化具有很大的借鉴意义。

【关键词】GSM系统 隧道覆盖 网络优化规划

随着无线网络覆盖的不断完善与品质的提升，用户对网络覆盖、质量提出了越来越高的要求。近年来，高速铁路和高速公路建设在我国各地不断铺开，而隧道的覆盖也成为一个研究的热点和难点。目前常用的隧道覆盖方式有利用隧道外基站信号进行覆盖、利用直放站进行覆盖、利用泄漏电缆进行覆盖等。这些建设方法有一个共同的缺点，那就是投资巨大，有源设备数量众多，施工工程量大，可能的故障点多，设备可靠性不高，且没有完善的维护、监控机制。

本文首先通过对于隧道特点的分析，得出在隧道环境下的无线传播特点。然后通过传播模型测试测试，对隧道内的无线覆盖模型进行校正，然后得到实际符合隧道内使用的传播模型数据。在校正后的传播模型上，对测试车体在无线传播环境下进行定量分析，得出适合在隧道环境下的相关校正参数，为下一步工程建设和网络优化提供依据。在经过校正的传播模型基础上进行隧道规划和建设，能够做到精细化规划和优化。

一、隧道覆盖的主要方式

隧道覆盖主要有以下几种方式：

（1）利用隧道外基站信号进行覆盖：利用覆盖隧道外覆盖道路的基站信号兼顾覆盖隧道，这种方式一般只适用于200米以下的短隧道覆盖。

（2）利用直放站进行覆盖：这种方式分为利用无线直放站和光纤直放站两种；无线直放站一般建设在隧道口，通过放大隧道外信号对隧道进行覆盖，这种方法简便易行，但由于无线直放站功率有限，且不能级联放大，因此也只适合于覆盖较短的隧道。光纤直放站可通过在隧道内建设多个直放站达到覆盖较长隧道的目的。但直放站故障率相对基站较高，且没有完善的监控手段，因此容易造成较长时间的覆盖中断。

（3）利用泄漏电缆进行覆盖：利用在隧道内布设泄漏电缆对隧道进行覆盖，这种方式信号稳定，覆盖效果较好，是一种成熟的隧道覆盖方式。但需要根据隧道的长度安装较多的干线放大器，投资巨大。

对超长隧道来讲，第一种方案只能覆盖隧道口很短的距离，明显不能满足要求。第二种光纤直放站方案可以解决问题，根据理论计算和工程经验，约需要大量的光纤直放站；第三种泄露电缆方案，投资巨大，且还需要大量干放或微蜂窝等有源设备。

以上两个可行的覆盖方式有一个共同的缺点，那就是有源设备数量众多，施工工程量大，可能的故障点多，设备可靠性不高，且没有完善的维护、监控机制，因此可能造成较长时间的覆盖中断，同时投资巨大。

二、隧道的无线传播模型和校正

为了研究无线信道对电磁波的影响，工程中一般通过经验总结或理论推导归纳出一套与无线信道相关的参数关联关系，称为无线传播模型。

传播模型是移动通信网小区覆盖半径测算的基础，而小区覆盖半径的准确与否直接关系到了无线网络站点规划布局是否合理，影响着网络建成后的效果。所以，无线传播模型是否准确决定了运营商是否能以比较经济合理的投资来满足用户的需求。

无线信号的传播本身包括各种反射、衍射、穿透和散射过程，在不同的传输介质中，遇到不同的障碍物，会发生复杂的变化，所以无线传播模型与当地的地貌环境密切相关。决定某一特定地区传播环境的主要因素有：

（1）自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）；（2）人工建筑的数量、高度、分布和材料特征；（3）该地区的植被特征；（4）车流人流量、大气、天气状况。

由于各种的无线传播环境千差万别，如果仅仅根据默认的参数或者经验参数，而无视各地实际的地形、地貌、建筑物和植被等对参数的影响，会导致所采用的传播模型与各地的实际不符，进而导致按照该模型进行规划和建设的网络不能符合实际，或者站点间距过远存在覆盖、质量问题，或者站点过于密集造成资源浪费和相互间干扰。随着计算机仿真模拟在规划设计中的普及应用，传播模型作为模拟仿真准确的必要条件也就更加重要。为获得符合当地特性的传播模型，就需要关注与传播模型有关的各项传播环境相关因素。

无线电波在隧道中传播时具有隧道效应，信号传播是墙壁反射与直射的结果，直射为主要分量。

由于无线传播的复杂性，必须进行传播模型校正。传播模型校正中，最常用的方式是CW采集模式校正。

（1）根据隧道的具体情况，可在隧道内从南口开始在3公里、8公里、12公里、16公里处，各建设1个小基站，设备安装在连通上下行隧道之间的应急行车通道内，共建设4个小基站。

（2）每个小基站按S11配置，每个小区使用二功分器，分出二路信号分别引至两个隧道，各接一副18dBi高增益天线，共同解决隧道覆盖问题。

随着网络建设越来越多，尤其内蒙地区的地形复杂，铁路和高速的隧道也越来越多。隧道覆盖将成为将来影响网络性能的一个重要方面。本文根据理论计算得到结论，利用小基站对特长隧道进行覆盖是完全可行的。

特长公路隧道覆盖的研究，实践了利用基站覆盖特长隧道的方式，证明这种覆盖方式是一种较好的兼顾了信号质量、网络投资以及设备维护和故障处理等方面的选择，并且投入较少，覆盖效果最优。同时，在隧道覆盖的建设中也能积累大量的隧道覆盖经验，为以后的隧道覆盖提供了一个良好的范例，在建立优质网络的同时，也能节省大量的投资，取得了良好的社会和经济效益。

参考文献：

[1]刘聪，薛锋章，移动通信隧道覆盖新方案的研究.移动通信，2010第16期

[2]付道繁，移动通信无线信号在高速公路隧道覆盖技术.中国新通信，2014年第2期