刘建宇



长株潭城际铁路公网覆盖工程建设共建共享模式分析

刘建宇

中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063

结合目前飞速发展的高铁、城铁等建设情况，以长株潭城际铁路的公网覆盖工程为例，就中国铁塔成立后的公网覆盖共建共享问题进行了研究，并从技术和实施的角度提出了解决方案。

城际铁路；POI；窄波束高增益宽频天线；共建共享

引言

目前，我国存在着中国移动、中国电信、中国联通三家移动运营商。为更好地扩大自身利益，各运营商均进行了大量的移动通信基础设施建设，其中绝大部分为自建自用，产生了极为严重的资源浪费。这个问题随着2014年中国铁塔公司的成立得到有效缓解，但如何深度利用现有基础资源，全面实行共建共享仍然是困扰中国铁塔乃至各运营商的重要课题。本文以长株潭城铁公网建设为例，针对共建共享的优劣势、共建共享过程中需要解决的技术难点以及如何全面共享铁路资源等问题进行深入分析，希望为今后的铁路重点项目的共建共享建设起到借鉴参考意义。

1 长株潭城际铁路公网建设概况

长株潭城际铁路地处长株潭城市群中心地带，是湖南省“3+5”城市群城际轨道交通网的重要组成部分和“核心”线路。该线路不仅承担城市之间的城际客流，而且还承担城市内的出行客流，具有城际和城市轨道交通的双重功能，体现“内轨外际”功能特征。对建设长株潭城市群两型社会、带动全省经济发展有着重要意义。长株潭城铁列车设计行车速度200 km/h，全线共设22个车站，隧道25座，隧道总长度35.95 km，桥隧比为79.12%。

长株潭城铁是中国铁塔成立后第一条城际铁路通信覆盖建设项目。三家运营商均对此线路的通信覆盖提出了建设要求，所需建设的通信系统多达9套。中国铁塔股份有限公司湖南省分公司采用一次建成、各家运营商共享的建设模式，避免了重复建设，从而达到节能减排和节约投资的目的。本工程GSM系统和WCDMA系统采用上下行分路建设方案，其他通信系统采用双路天馈系统建设方案。车站内建设双天馈系统，隧道内建设双漏缆，4G网络覆盖区域内实现MIMO技术。车站站厅层、设备层和站台层根据信源功率情况实施分层覆盖，将切换点设置在上下楼梯间，另站台层分出一路信号馈入隧道内泄漏电缆，以确保站台层与隧道的衔接覆盖。隧道部分根据链路预算结果，并结合车站间隧道长度和隧道内洞室分布情况，在隧道洞室增加信源设备，并采用POI设备合路接入漏缆完成覆盖[1]。

2 长株潭城际铁路建设的难点及解决方案

长株潭城铁公网通信覆盖工程属于大型共建共享项目，所需建设的通信系统多达9套。如何克服运营商不同系统间的干扰以及满足运营商不同系统的覆盖指标要求，成功实现运营商多系统合一建设的目标，是工程建设的首要目的。在此基础上，长株潭城铁内轨外际、高速高穿透损耗等特征，导致多普勒频移、重叠覆盖区规划、突发型信令风暴、切换场景复杂等问题极为突出。针对以上种种困难，我们可以采用频偏补偿、地上地下协同规划、同小区技术、低频透传POI和窄波束高增益宽频天线等技术方案解决以上问题。但受限于文章篇幅，本文仅关注与共建共享相关的低频透传POI和窄波束高增益宽频天线的技术方案[2]。

2.1 低频透传POI

POI为Point OF Interface的缩写，即多系统合路平台。该系统运用频率合路器与电桥合路器对多个运营商、多种制式的移动信号合路后引入天馈分布系统，达到充分利用资源、节省投资的目的。由于运营商GSM、CDMA等低频系统与WCDMA、LTE等高频系统在链路预算中覆盖范围不一致，容易出现高频系统功率受限而低频系统功率富裕情况，从而导致覆盖不平衡的问题。为解决该问题，长株潭城铁公网引入低频透传POI，将CDMA800M和GSM900M低频信号透传，从而节省低频系统信源，确保切换重叠区[3]。低频透传POI原理图如图1所示。

图1 频透传POI原理图

低频透传POI主要原理是通过定制三路滤波器，将低频信号（720～960 MHz）在ANT1和ANT2之间透传至泄漏电缆上，从而满足节省低频信源的需求。在长株潭城铁公网项目中，通过采用低频透传POI技术，节省投资约530万元。

2.2 窄波束高增益宽频天线

针对建在城铁隧道口用于保证隧道口正常切换的覆盖天线，基于以下理由考虑。

（1）城铁线路基本平直，覆盖目标明确。

（2）原有大网基站的分布容易造成城铁线路的短切换带，影响切换性能。

（3）新建基站位置从入射角方面考虑，需与线路保持一定的垂直距离，但因此也增加了路径损耗。

鬼子队长对灯草老爹的解释深信不疑，竖起大拇指说：“你的老头，专家的有！”回转身，一把揪住刁德恒的衣领，“刁，你的八格牙路，死啦死啦的！”

（4）受投资资金、对现网的影响及城铁沿线地形复杂等多方面因素的影响，新建基站理想位置选取困难，部分基站覆盖不理想。

（5）城铁GSM-R铁塔原有负荷很难支撑三家运营商六面天线的安装需求，容易影响行车安全，改造投资过大。

鉴于此，长株潭城铁项目选取窄波束高增益宽频天线，即半功率角为30°，增益为21 dBi，其中低频天线工作频率为820～960 MHz，用于接入电信CDMA和移动GSM通信系统，高频天线工作频率为1710～2400 MHz，用于接入联通WCDMA和三家运营商LTE通信系统。采用此天线既可以增大覆盖范围，减少天线面数，降低新建基站投资，又可以对部分弱覆盖区域进行补充，避免频繁切换降低网络整体性能。在长株潭城铁公网项目中，通过采用窄波束高增益宽频天线技术，节省投资约390万元。

3 运营商共建共享优劣势分析

2014年中国铁塔公司成立后，通信工程建设主要分为运营商自建和委托铁塔公司统建两种情况。本文将以长株潭城铁公网覆盖工程为例对以上两种方案进行对比分析[4]。

3.1 运营商自建方案

各运营商单独规划，自建信源、漏缆、天线、电源等设备。

3.1.1 优点

3.1.2 缺点

工程建设一次性投资巨大，受城铁特殊环境制约，机房、洞室、铁塔等通信基础资源极为有限，工程实施难度较大，与国家共建共享、节能减排的基本政策相违背。

表1 运营商自建与铁塔公司统建投资对比

3.2 铁塔公司统建方案

铁塔公司统筹规划，建设除信源以外的漏缆、天线、电源等设备。

3.2.1 优点

可节省大量工程投资，最大限度利用城铁极为有限的机房、洞室、铁塔等通信基础资源，符合国家共建共享、节能减排的基本政策，节省大量资源。

3.2.2 缺点

增加了如POI等合分路设备带来的插入损耗，降低了覆盖距离及覆盖场强，各运营商自有系统的网络指标较难控制。

3.3 方案分析

建设投资对比分析见表1。

从表1可看出，采用铁塔公司统建方案时可节省投资2 377万元，虽然统建方案将减少覆盖范围和降低覆盖场强，同时在建设和维护方面带来一定的不便，网络指标控制的难度也进一步增大，但考虑到统建方案符合国家共建共享、节能减排的基本国策，且极大地节省了建设投资等方面，最终长株潭城铁公网建设采用统建方案[5]。

4 长株潭城铁共建共享实施简况

2014年中国铁塔成立后，三家运营商以工信部联通〔2014〕586号文为依据委托铁塔公司统筹代为建设长株潭城铁公网项目。三家运营商共需覆盖9套通信系统。铁塔公司在接受运营商建设委托后，为确保整体项目建设“同步设计、同步施工、同步验收、同步交付、同步维护”五同步，在项目立项之初就确定了由铁塔公司牵头建设、中铁第四勘察设计院集团有限公司设计施工总承包的铁路通信公网工程管理模式，并与铁路相关业主签订了资源租赁、安全以及运维等方面的合作协议。

通过中铁第四勘察设计院作为长株潭城铁总体设计院的技术优势，在保证安全可靠的前提下，对机房、洞室、电源、铁塔、隧道挂壁等铁塔基础通信资源进行了摸底勘察，并结合运营商铁路红线外现有资源出具了初步建设方案。方案中提到由于长株潭城铁建设前期未考虑公网覆盖需求，目前存在部分洞室空间不足、原有铁路通信铁塔需改造以及部分隧道口无通信铁塔等问题。经过铁塔公司组织的多方论证和多次现场勘察，针对部分洞室空间不足的问题，在满足消防要求及铁路安全规范的前提下，对洞室空间进行增容处理；针对地下车站室分系统的设备用房问题，也通过总包方铁四院的总体设计对车站房屋进行了优化调整，分割出了公网机房的独立空间；针对原有铁路通信铁塔改造问题，由原铁塔设计单位出具改造设计，原施工单位进行改造施工；针对部分隧道口无通信铁塔的问题，如红线外新建铁塔满足运营商覆盖需求的，由铁塔公司在红线外按通信铁塔标准进行新建，如红线外不能满足运营商覆盖需求的，经长株潭城铁公司同意，在符合铁路安全规范的前提下，按照铁路铁塔标准进行新建。

在已建成的长株潭城际铁路通信公网中，共建共享分为运营商和城铁专网两部分。城铁专网部分为：共享专网机房外墙21处、使用专网铁塔22座；红线内新建机房5处、杆塔14座；共享铁路隧道壁32公里、铁路洞室和横通道21处、车站机房11间、弱电槽道31 km、电力槽道21 km；引接公网电力回路22处。运营商部分为：共建共享POI设备216套、电力电缆28.615 km、漏缆67.18 km、光缆60.615 km。通过以上资源的共建共享，共计节省投资约5 400万元左右，缩短工期约半年以上。

后期实测显示，长株潭城铁沿线4G网络覆盖率达99.37%，平均下载速率可达35.23 Mbit/s，列车上语音通话接通率在99.48%以上，掉线率在0.32%以下。全部满足三家运营商的网络指标要求。

由此可见，在运营商共建共享的基础上，考虑到建设工期、工程投资、覆盖指标等多方面影响，工程应尽早对铁路机房、洞室、电源、铁塔、隧道挂壁等基础通信资源进行摸排，同时力争得到铁路业主的支持与理解，前期就与业主达成相关合作协议。在工程设计和建设过程中务必满足铁路相关规范要求和安全行车要求，掌握铁路项目总体建设进度，加强与业主的沟通了解，最终实现公网与铁路工程“五同步”，诠释共享价值，拓展建设空间。

5 结束语

随着中国铁塔公司的成立，在强调节能减排、投资可控的今天，共建共享已经是各大运营商网络建设的一种必然趋势。但受限于铁路的特殊环境，如何在此环境下全面推进共建共享，以及共建共享过程中如何确保运营商效益等问题势必对运营商在铁路公网建设过程中造成较大的困扰。本文以长株潭城铁公网建设为例，希望起到抛砖引玉的作用，为全面推进铁路公网共建共享工作尽一份绵薄之力。

[1]陆冰松，孙向前，郭琳，等. 行业标准《电信基础设施共建共享技术要求》解析[Z]. 2010．

[2]王泽文. 关于铁塔等通信基础设施共建共享的几点思考及建议[J]. 信息通信，2017（7）：238-240．

[3]余文才. 论析移动通信系统的抗干扰措施[J]. 广东科技，2008（8）：72-73．

[4]吴海敏. 电信基础设施共建共享模式的探索与实践研究[J]. 数字化用户，2017（37）：84．

[5]李童. 通信网络共建共享建议及成本效益研究[D].北京：北京邮电大学，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

刘建宇（1973—），男，高级工程师，2014年毕业于华中科技大学工商管理专业，工商管理硕士，主要从事铁路通信方面的研究工作，E-mail：ljywh@126.com。