多橋隧高鐵移動(dòng)通信網(wǎng)配套傳輸網(wǎng)設(shè)計(jì)方案.doc

多橋隧高速鐵路的移動(dòng)通信網(wǎng)配套傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)受多山、多河流地形的限制，山區(qū)省份的高速鐵路基本為多橋梁、多隧道結(jié)構(gòu)。為此，移動(dòng)通信網(wǎng)為了保證信號(hào)質(zhì)量的可靠、不間斷，需要采用眾多RRU基站沿高鐵呈線性的、密集分布的特殊組網(wǎng)方式。這種特殊的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式，再加上高鐵沿線多山、多橋隧的地形，使得其配套傳輸系統(tǒng)與常規(guī)移動(dòng)通信網(wǎng)的配套傳輸系統(tǒng)有著很大不同，特別是在傳輸系統(tǒng)的組網(wǎng)、施工、保護(hù)、通路組織、系統(tǒng)維護(hù)等方面存在較大困難。因此，在當(dāng)前大規(guī)模建設(shè)高速鐵路的時(shí)期，設(shè)計(jì)一個(gè)在多橋隧高速鐵路場(chǎng)景下，滿足移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)特殊組網(wǎng)方式的配套傳輸方案，對(duì)實(shí)現(xiàn)高速鐵路的移動(dòng)通信信號(hào)的高質(zhì)量、不間斷覆蓋，有著重要意義。1 多橋隧高速鐵路移動(dòng)通信網(wǎng)特點(diǎn)簡(jiǎn)述受沿線多橋梁、多隧道的地理環(huán)境制約，多橋隧高速鐵路的移動(dòng)通信網(wǎng)的主要特點(diǎn)是：采用多RRU基站共PN小區(qū)技術(shù)，減少高速移動(dòng)信號(hào)的切換次數(shù)，參見(jiàn)圖11。圖11 多RRU同PN技術(shù)，減少切換如上圖，多個(gè)RRU基站沿鐵路線分布，進(jìn)行信號(hào)的不間斷覆蓋。為避免多個(gè)RRU基站之間頻繁切換，需要多個(gè)RRU共PN（偽隨機(jī)序列碼）小區(qū)，即不同的RRU采用相同的PN及參數(shù)設(shè)置，將鄰近的RRU設(shè)置為同一PN小區(qū)，從而有效避免了切換過(guò)于頻繁的問(wèn)題。 這種多RRU共PN小區(qū)技術(shù)對(duì)光纜系統(tǒng)的需求如下：（1）應(yīng)滿足隧道內(nèi)外所有RRU節(jié)點(diǎn)的光纖接入。（2）光纜組網(wǎng)，應(yīng)滿足RRU-RRU、RRU-BBU的串接，其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和光纜物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖12和圖13。圖1-2 多橋隧情況下的高鐵沿線BBU-RRU無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖圖1-3 多橋隧情況下的高鐵沿線BBU-RRU光纜物理連接圖2光纜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)2.1 光纜程式選擇 多橋隧高速鐵路的光纜一般敷設(shè)于隧道、橋梁邊的通信槽道內(nèi)，上覆水泥蓋板保護(hù)，如圖2-1圖2-3。圖2-1 隧道內(nèi)的槽道圖2-2 橋梁上的槽道圖2-3槽道剖面由于槽道空間有限，且往往強(qiáng)電、弱電、多運(yùn)營(yíng)商共用同一槽道，因此光纜的防火要求就顯得極為重要，應(yīng)采用阻燃型通信光纜。此外，根據(jù)近年高鐵光纜實(shí)際應(yīng)用案例，槽道蓋板意外斷裂、老鼠啃咬造成的光纜機(jī)械傷害較多，且高鐵光纜的搶修極其困難，因此應(yīng)采用抗壓能力較強(qiáng)的光纜。在光纜結(jié)構(gòu)上，可選擇中心束管式光纜或骨架式光纜，以較好地包容光纖；在光纜外護(hù)層方面，應(yīng)采用鋼絲鎧裝護(hù)層，以進(jìn)一步加強(qiáng)光纜的抗側(cè)壓能力，如圖2-4。圖2-4 外護(hù)層鋼絲鎧裝的骨架式光纜結(jié)構(gòu)圖2.2 光纜的引入引出光纜搶修困難 眾多的隧道、橋梁形成了較多的封閉空間，再加上高速列車(chē)行駛時(shí)產(chǎn)生的巨大風(fēng)壓，使得高鐵通信光纜的維修“窗口”變得很小。光纜出故障時(shí)，施工人員僅有極短暫的搶修時(shí)間。而且，對(duì)通信運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，還將面臨向鐵路部門(mén)申請(qǐng)搶修時(shí)間，或委托鐵路相關(guān)施工單位代維護(hù)等問(wèn)題。 因此，一旦高鐵移動(dòng)通信光纜出故障，將無(wú)法及時(shí)搶修，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮快速恢復(fù)通信的預(yù)案，盡量減小通信系統(tǒng)的阻斷時(shí)間、阻斷區(qū)域，參見(jiàn)圖2-3。圖2-3 高鐵移動(dòng)通信光纜阻斷的影響區(qū)域隧道外RRU一般設(shè)置于高速鐵路保護(hù)區(qū)外的山頭上，隧道內(nèi)RRU一般設(shè)置于隧道內(nèi)的避險(xiǎn)洞內(nèi)，BBU一般設(shè)置于高鐵沿線的運(yùn)營(yíng)商自有機(jī)房?jī)?nèi)，為了滿足RRU-RRU及RRU-BBU的組網(wǎng)，光纜需要反復(fù)進(jìn)出鐵路保護(hù)區(qū)、隧道避險(xiǎn)洞，這給光纜的布放、引入/引出都帶來(lái)了較大的困難，參見(jiàn)圖2-1、圖2-2。圖2-1 隧道口鐵路保護(hù)區(qū)外的RRU基站安裝位置圖2-2 隧道內(nèi)避險(xiǎn)洞的RRU基站安裝位置2.3 光纜纖芯分配橋隧內(nèi)的傳輸走廊有限 高速鐵路橋梁、隧道采用槽道的形式敷設(shè)線纜，其空間有限，且往往強(qiáng)、弱電供用同一槽道（參見(jiàn)圖2-42-6）。而且，在這有限的傳輸走廊內(nèi)，將有高鐵以及各運(yùn)營(yíng)商的眾多光纜，這使得傳輸走廊更加擁擠，也使得光纜施工、維護(hù)甚至通信光纜的建設(shè)申請(qǐng)都變得較困難。2.4 光纜接頭的設(shè)置及配盤(pán)3 光纜系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3.1 光纜的引入/引出3.1.1 隧道外光纜的引出、預(yù)留、成端 隧道外的RRU、BBU站點(diǎn)需要利用沿鐵路槽道敷設(shè)的主干光纜接入，因此需要在隧道外選取光纜接續(xù)點(diǎn)，用于主干光纜的引入、引出。光纜接續(xù)點(diǎn)的選擇原則有：（1） 有利于BBU和RRU光纜的引出。（2） 有利于引出光纜和分支光纜的保護(hù)。（3） 有利于將來(lái)引出光纜和分支光纜的日常維護(hù)。（4） 外部分支光纜有最好的路由。同時(shí)，隧道外的光纜接續(xù)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在鐵道邊的圍欄外側(cè)，以方便光纜施工時(shí)的對(duì)纖和將來(lái)的光纜搶修，具體如圖3-1所示。隧道外的光纜接續(xù)點(diǎn)應(yīng)兼作熔纖分配點(diǎn)，采用四進(jìn)四出光纜接頭盒，至BBU、至隧道外RRU和鐵路槽道內(nèi)的光纜的纖芯分配均在此接頭盒內(nèi)進(jìn)行。隧道外RRU、BBU也應(yīng)配置相應(yīng)的ODU，將需要成端的纖芯引出至ODU成端，不需成端的纖芯在四進(jìn)四出光纜接頭盒內(nèi)直熔，具體如圖3-2所示。圖3-1 隧道外光纜的引入/引出方案圖 圖3-2 隧道外光纜接續(xù)點(diǎn)的光纖分配示意圖3.1.2 隧道避險(xiǎn)洞內(nèi)的光纜的引入、預(yù)留、成端 隧道避險(xiǎn)洞內(nèi)的RUU站點(diǎn)需要有光纜接入，此光纜的引入、預(yù)留和成端有以下兩種方式： （1）方式一利用光纜接頭盒配纖 在避險(xiǎn)洞的槽道內(nèi)設(shè)置一個(gè)光纜接頭盒，連接槽道內(nèi)的主干光纜和至避險(xiǎn)洞內(nèi)RRU的分支光纜。將主干光纜開(kāi)“天窗”，需要成端至RRU的纖芯從光纜接頭盒引出，通過(guò)分支光纜至避險(xiǎn)洞內(nèi)的ODU成端；不需成端的纖芯則在光纜接頭盒內(nèi)直熔，如圖3-3所示：圖3-3 隧道避險(xiǎn)洞內(nèi)光纜引入示意圖（方式一）（2）方式二利用ODU配纖利用避險(xiǎn)洞內(nèi)的壁掛式ODU配纖，主干光纜直接進(jìn)入壁掛式ODU內(nèi)，需要開(kāi)至RRU的纖芯在ODU的終端盤(pán)成端，其余纖芯在壁掛式ODU的熔纖盤(pán)內(nèi)熔接直通，如圖3-4所示：圖3-4 隧道避險(xiǎn)洞內(nèi)光纜引入示意圖（方式二）方式二比方式一減少了一個(gè)光纜接頭盒，從降低工程投資成本和提高光纜可靠性、光通路指標(biāo)的角度上看，方式二比方式一更佳。3.1.3 應(yīng)急搶修光纜的布放策略 當(dāng)隧道外、或隧道內(nèi)的鐵路槽道內(nèi)的主干光纜發(fā)生故障時(shí)，且通過(guò)常規(guī)的纖芯調(diào)配無(wú)法滿足業(yè)務(wù)暢通時(shí)，可在鐵道外部的兩個(gè)光纜接續(xù)點(diǎn)之間臨時(shí)敷設(shè)一條應(yīng)急搶修光纜，通過(guò)在光纜接續(xù)點(diǎn)的纖芯調(diào)配，迅速將故障恢復(fù)，具體如圖3-5所示：圖3-5 應(yīng)急搶修光纜布放示意圖3.2 光纜的纖芯分配 高速鐵路移動(dòng)通信網(wǎng)配套光纜的纖芯分配，除了保障基站業(yè)務(wù)開(kāi)通外，還應(yīng)盡量滿足纖芯的靈活調(diào)度、纖芯備份保護(hù)、維護(hù)便利等要求，纖芯分配的主要原則如下： （1）應(yīng)為每對(duì)主用纖芯設(shè)置至少一對(duì)備用纖芯，備用纖與主用纖應(yīng)盡量在不同的光纖束管內(nèi)。 （2）BBU-RRU或RRU-RRU的纖芯應(yīng)直達(dá)，中間不能有跳纖點(diǎn)。 （3）在對(duì)主用纖芯設(shè)置至少一對(duì)備用纖芯后，應(yīng)對(duì)其他不使用的纖芯進(jìn)行成端，以增加備用纖的數(shù)量，應(yīng)對(duì)突發(fā)障礙后的光纖調(diào)度，及時(shí)搶通光路。 （4）在BBU機(jī)房，應(yīng)對(duì)BBURRU光纜的所有纖芯進(jìn)行成端。 此外，在繪制纖芯分配圖時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： （1）應(yīng)同時(shí)將工程使用的主用纖芯、備用纖芯清晰無(wú)誤的標(biāo)注在圖上。 （2）纖芯分配圖上的RRU編號(hào)和鐵路長(zhǎng)度米標(biāo)應(yīng)與無(wú)線組網(wǎng)系統(tǒng)圖一一對(duì)應(yīng)，同時(shí)應(yīng)特別注明光纜從鐵路引出點(diǎn)的米標(biāo)。 （3）當(dāng)光纜從鐵路引出時(shí)，應(yīng)同時(shí)標(biāo)注鐵路槽道主干光纜的纖芯編號(hào)和至BBU或RRU分支光纜的纖芯編號(hào)。 具體光纜纖芯分配圖如圖3-6所示：圖3-6光纜纖芯分配圖實(shí)例3.3 光纜的配盤(pán)策略 高鐵沿線RRU基站、BBU節(jié)點(diǎn)眾多，光纜從高鐵槽道引入引出頻繁，光纖分配也較復(fù)雜，因此高鐵槽道主干光纜的配盤(pán)必須具有足夠的預(yù)見(jiàn)性，避免反復(fù)隔斷、接續(xù)，影響施工進(jìn)度，也影響光通路指標(biāo)。 高鐵主干光纜的配盤(pán)策略主要遵循如下幾條原則：3.3.1 先總體后細(xì)節(jié)光纜配盤(pán)應(yīng)在光纜的引入/引出方案和纖芯分配方案之后進(jìn)行，還應(yīng)與各RRU、BBU站點(diǎn)的設(shè)置位置相吻合。3.3.2 關(guān)鍵點(diǎn)要預(yù)留光纜應(yīng)充分考慮光纜的預(yù)留，除按有關(guān)光纜線路工程規(guī)范設(shè)置預(yù)留長(zhǎng)度之外，還應(yīng)重點(diǎn)在隧道外光纜進(jìn)出槽道的接續(xù)點(diǎn)、隧道內(nèi)的RRU站點(diǎn)作適當(dāng)預(yù)留。3.3.3 隧道槽道內(nèi)不設(shè)光纜接頭盒高鐵隧道有較多避險(xiǎn)洞設(shè)置RRU，并在避險(xiǎn)洞內(nèi)配置壁掛式ODU。為方便搶修及減少列車(chē)振動(dòng)對(duì)光纖的影響，應(yīng)盡量利用避險(xiǎn)洞內(nèi)的壁掛式ODU接續(xù)主干光纜，避免在隧道內(nèi)的鐵路槽道下設(shè)置光纜接頭盒。 3.3.4 橋梁上少設(shè)光纜接頭盒對(duì)于長(zhǎng)度小于3公里的鐵路橋梁，采用長(zhǎng)盤(pán)長(zhǎng)光纜，避免在橋梁上設(shè)置光纜接頭盒，既減輕了橋梁振動(dòng)對(duì)光通路的影響，也提高了維護(hù)條件；對(duì)于超過(guò)3公里長(zhǎng)的長(zhǎng)大橋梁，也應(yīng)采用長(zhǎng)盤(pán)長(zhǎng)光纜，盡量減少橋梁上的光纜接頭盒數(shù)量。3.4 光纜的選型特點(diǎn) 高鐵沿線光纜以槽道、直埋為主要敷設(shè)方式，重點(diǎn)要防止因槽道蓋板意外斷裂造成的機(jī)械傷害和鼠咬傷害，且搶修較困難，因此應(yīng)采用機(jī)械防護(hù)能力極強(qiáng)的光纜，建議選用雙層鋼絲鎧裝防護(hù)的直埋型光纜，如圖3-8所示：圖3-8 雙層鋼絲鎧裝光纜結(jié)構(gòu)圖3.5 高鐵槽道內(nèi)的光纜布放高鐵槽道內(nèi)的光纜安裝參照管道光纜敷設(shè)的相關(guān)規(guī)范要求，此外還需注意如下幾點(diǎn)：（1）當(dāng)鐵路槽道為電力、通信共用時(shí)，應(yīng)在電力電纜與通信光纜間加絕緣板間隔。（2）盡量利用隧道內(nèi)的避險(xiǎn)洞、鐵路圍欄外的光纜接續(xù)點(diǎn)余留光纜。當(dāng)光纜需要余留在槽道內(nèi)時(shí)，余留光纜應(yīng)盤(pán)成“O”型圈，并用扎線固定在鐵路槽道內(nèi)，必須有保護(hù)措施，“O”型圈的曲率半徑應(yīng)不小于光纜直徑的20倍。（3）槽道光纜的布放還應(yīng)遵守鐵路部門(mén)對(duì)槽道各槽位的功能區(qū)分，按專業(yè)、或按光纜產(chǎn)權(quán)單位，分門(mén)別類地在相應(yīng)槽道中敷設(shè)光纜。4 結(jié)束語(yǔ)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案4.1 傳輸組網(wǎng)方案4.1.1 BBU安裝在運(yùn)營(yíng)商自有機(jī)房 BBU節(jié)點(diǎn)需要傳輸系統(tǒng)提供通路。對(duì)于大多數(shù)通信運(yùn)營(yíng)商而言，BBU一般安裝于運(yùn)營(yíng)商自有機(jī)房，如模塊局、接入網(wǎng)點(diǎn)、宏基站等，也即BBU的實(shí)際安裝地點(diǎn)離鐵道線較遠(yuǎn)，而與運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有的光纜系統(tǒng)融合。因此，當(dāng)BBU安裝在運(yùn)營(yíng)商自有機(jī)房時(shí)，BBU應(yīng)與運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)共同組網(wǎng)，即無(wú)線系統(tǒng)專網(wǎng)、光纜系統(tǒng)專網(wǎng)，而傳輸系統(tǒng)公網(wǎng)，如圖4-1所示：圖4-1 BBU傳輸組網(wǎng)圖（BBU在運(yùn)營(yíng)商自有機(jī)房） 在圖4-1中，其通路組織方案為：（1）高鐵專網(wǎng)BBU的電路，由公用的接入層傳輸網(wǎng)接入，上連至匯聚層傳輸網(wǎng)。（2）再由匯聚層傳輸網(wǎng)分離出高鐵專網(wǎng)的各個(gè)BBU電路，分別調(diào)度至高鐵專網(wǎng)BSC。由于BBU在運(yùn)營(yíng)商自有機(jī)房，光纜、配套設(shè)施齊全，因此此種模式便于通信運(yùn)營(yíng)商的快速組網(wǎng)，但對(duì)傳輸網(wǎng)的電路調(diào)度能力有一定的要求，且高鐵專網(wǎng)BBU的電路也較為離散。4.1.2 BBU安裝在鐵路機(jī)房 另一種模式為BBU安裝在鐵路機(jī)房，如火車(chē)站站房、隧道電房、鐵道信號(hào)機(jī)房等，此類機(jī)房就分布于鐵道沿線，可直接利用高鐵槽道的主干光纜組網(wǎng)。因此，當(dāng)BBU安裝在鐵路機(jī)房時(shí)，BBU與BBU之間可單獨(dú)構(gòu)建接入層傳輸網(wǎng)，即無(wú)線系統(tǒng)專網(wǎng)、光纜系統(tǒng)專網(wǎng)，而傳輸系統(tǒng)也專網(wǎng)，如圖4-2所示：圖4-2 BBU傳輸組網(wǎng)圖（BBU在鐵路機(jī)房） 在圖4-2中，其通路組織方案為：（1）高鐵專網(wǎng)BBU的電路由專用的接入層傳輸網(wǎng)接入，以整體的形式上連至運(yùn)營(yíng)商的匯聚層傳輸網(wǎng)。（2）再由匯聚層傳輸網(wǎng)整體傳送專網(wǎng)的BBU電路，至高鐵專網(wǎng)BSC。由于BBU在鐵路機(jī)房，因此BBU設(shè)備可以充分利用鐵路機(jī)房電源穩(wěn)定、可靠、安全有保障的優(yōu)勢(shì)。此種模式的接入層傳輸網(wǎng)可直接利用鐵路槽道的主干光纜組網(wǎng)，較為方便；但需另外新布放鐵路機(jī)房（設(shè)置BBU的）至運(yùn)營(yíng)商機(jī)房的聯(lián)絡(luò)光纜，將BBU節(jié)點(diǎn)接入運(yùn)營(yíng)商的匯聚層傳輸網(wǎng)；此外，鐵路專網(wǎng)的BBU電路為全程整體傳送，對(duì)傳輸通路的組織、調(diào)度較為便利。4.2 傳輸設(shè)備的安裝方案4.2.1 運(yùn)營(yíng)商自有機(jī)房的傳輸設(shè)備安裝方案 當(dāng)傳輸設(shè)備安裝在運(yùn)營(yíng)商自有機(jī)房時(shí)，應(yīng)以節(jié)省機(jī)房空間為主要原則，盡量利舊運(yùn)營(yíng)商的現(xiàn)有設(shè)備和設(shè)施，并且按照傳輸主設(shè)備、光纖配線架、數(shù)字配線架等大類分門(mén)別類地?cái)[放，具體如圖4-3所示：圖4-3 運(yùn)營(yíng)商自有機(jī)房的傳輸設(shè)備安裝方案4.2.2 鐵路機(jī)房的傳輸設(shè)備安裝方案 當(dāng)傳輸設(shè)備安裝在鐵路機(jī)房時(shí)，應(yīng)將傳輸主設(shè)備、光纜配線單元、數(shù)字配線單元等設(shè)施集中安裝在一個(gè)機(jī)柜里傳輸綜合機(jī)柜，以使通信運(yùn)營(yíng)商在鐵路機(jī)房?jī)?nèi)有一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的設(shè)備區(qū)，既便于通信運(yùn)營(yíng)商的對(duì)系統(tǒng)的日常維護(hù)，也可清晰地分清通信運(yùn)營(yíng)商與鐵路部門(mén)的操作分工界面，有效避免誤操作，具體如圖4-4所示：圖4-4 鐵路機(jī)房的傳輸設(shè)備安裝方案5 特殊施工工藝5.1 光纜接續(xù)中“縱剖法”的應(yīng)用 高鐵槽道的主干光纜為了引入沿線眾多的BBU、RRU站點(diǎn)，需要頻繁地接續(xù)分支光纜或分支尾纖，俗稱“開(kāi)天窗”（如圖3-2圖3-4）。其常規(guī)的操作方法是將光纜斷開(kāi)，逐一對(duì)光纖“熔直通”或“熔分支”，此種方法弊端突出，不但纖芯接續(xù)的工作量大，更嚴(yán)重的是引入了較多的光纖熔接損耗，嚴(yán)重影響了全程的光通路指標(biāo)。 因此，在實(shí)際工程中應(yīng)采用一種特殊的光纜接續(xù)方法“縱剖法”，將光纜縱向剖開(kāi)，需要直通的纖芯僅盤(pán)留而不中斷；僅對(duì)需要分支引出的纖芯斷開(kāi)，并重新熔接至分支光纜的對(duì)應(yīng)纖芯。光纜“縱剖法”接續(xù)的主要步驟如下：第一步：確定需要縱剖的光纜外護(hù)套的位置和長(zhǎng)度，長(zhǎng)度一般為1.2米左右。第二步：在需要縱剖的光纜長(zhǎng)度兩端，用橫向開(kāi)纜刀將光纜外護(hù)套橫向割斷，如圖5-1所示。圖5-1 光纜外護(hù)套橫向隔斷第三步：使用縱向開(kāi)纜刀（俗稱爬墻虎），從光纜的橫向割縫開(kāi)始，縱向?qū)ΨQ地切開(kāi)已被割斷的光纜外護(hù)套，如圖5-2所示，揭去被剖開(kāi)的外護(hù)套，露出光纖束管及光纜填充物。圖5-2 光纜外護(hù)套縱向切開(kāi)第四步：需要直通的光纖束管直接盤(pán)繞固定在光纜接頭盒、或壁掛式ODU的底層盤(pán)纖盤(pán)內(nèi)。第五步：縱向剖開(kāi)需要分支的纖芯所在的束管，露出纖芯。按照事先的纖芯分支接續(xù)方案，判定纖芯，將該束管內(nèi)需要直通的纖芯也盤(pán)入光纜接頭盒、或壁掛式ODU的盤(pán)纖盤(pán)內(nèi)。第六步：僅斷開(kāi)需要分支接續(xù)的纖芯，與分支光纜的纖芯進(jìn)行接續(xù)，如圖5-3所示