城市綜合管廊通信方案研究

1、編號：時間：2021年X月X日書山有路勤為徑，學海無涯苦作舟頁碼：第1頁共5頁城市綜合管廊通信方案研究摘要：針對目前城市綜合管廊的功能需求，研究隧道區(qū)間常見的無線通 信設計方案，分析400M虛擬集群方案和無線局域網（WLAN）方案的優(yōu)勢和適 用場景。關鍵詞：綜合管廊；400M虛擬集群；無線局域網無線信號覆蓋系統(tǒng)作為移動通信的設備之一，為管廊移動用戶與移動 用戶之間提供可靠的通信手段，對于日常檢修、提高運營效率和管理水平、保證 服務質量、應對突發(fā)事件提供重要保證。本文根據綜合管廊功能需求研究400MHz 虛擬集群方案和無線局域網（WLAN）方案，對比隧道區(qū)間內常見的無線通信方 案，分析不同方案的

2、優(yōu)勢和適用場景。1綜合管廊無線通信功能需求分析綜合管廊對于無線通信系統(tǒng)的主要功能需求是語音通信，另外無線通 信系統(tǒng)還可以提供一部分擴展性的功能，主要定位于輔助管廊內部的監(jiān)測和運營 管理，包括人員定位和管廊內移動設備（如巡檢機器人）的監(jiān)測數據采集以及回 傳等。無線通信系統(tǒng)面向的用戶主要是現場固定周期（間隔一至兩周）巡檢和維 修的工作人員和少量的內部管理人員。2400MHz虛擬集群方案400MHz虛擬集群系統(tǒng)屬于窄帶無線傳輸川I分布式對講中繼覆蓋（DRS） 基站和天饋分布系統(tǒng)兩部分組成。DRS基站作為系統(tǒng)的核心部件，可以根據天線 的數量分區(qū)部署基站，并將基站利用無線網狀網技術連到統(tǒng)一的無線中繼網絡

3、， DRS基站將接收到的對講機信號在基站之間中繼，回送到對講機終端，起到對講 機之間的橋接作用。天饋分布系統(tǒng)使信號覆蓋管廊各個位置，通過天線來發(fā)射和 接收附近對講機終端的信息，考慮綜合管廊的實際需求和投資成本，本文并不考 慮采用泄露電纜做信號覆蓋。主要功能:為對講機提供多個信道的呼叫（半雙工） 的功能，支持對講終端編號，分組；支持群呼，組呼，監(jiān)聽，強插，強拆通話調 度；支持第三方軟件供應商開發(fā)軟件實現的平臺管理功能：支持多個基站和工作 站的IP跨區(qū)域互聯；相比高頻段的無線傳輸方案，400MHz無線設備信號強，傳 輸距離長，穿透、繞射能力強，傳輸過程衰減較小。同時400MHz方案結構功能 簡單，

4、天線和基站設備投資成本較低。同時單個天線覆蓋距離長，在無繞射無防 火門遮擋的管廊綜合艙區(qū)間內能達到3公里。電力，燃氣等艙室常見的防火分區(qū) 間距在數百米的量級，一般用單個天線滿足覆蓋要求。無線對講系統(tǒng)可以滿足管 廊現場的語音通訊和日常運營管理需求，但是受到窄帶傳輸協(xié)議的限制，輔助的 監(jiān)控功能和智能化的可擴展性低。3無線局域網（WLAN）方案WLAN是短距離無線線傳輸技術，是一種全世界公開通用使用的無線 頻段，全球各種無線產品均可以使用這個頻段。正是由于這種特性，目前大部分 無線路由器等無線產品都在這個頻段上工作。方案的主要設備包括接入控制器 （AC）和接入點（AP）,采用集中式網絡架構，采用AC

5、旁掛于監(jiān)控中心核心交換 機一側，集中管理整個管廊內部的AP,目前主流的AC具有強大的多AP管理能力， 可以通過多AC互為備份保障整個WLAN系統(tǒng)的可靠性。無繞射無遮擋的管廊區(qū) 間結構下，AP可達到200米的布置間隔，在區(qū)間轉彎處增加接入點調整間距。 主要功能：可承載多媒體業(yè)務IP分組數據，支持自助設備（BYOD）的專用客戶 端軟件，提供通話監(jiān)聽、語音視頻會議、錄音等基本通訊要求。系統(tǒng)管理功能： 支持系統(tǒng)配置管理，支持用戶管理，支持統(tǒng)計報告等。支持通過WiFi終端人員 定位；支持移動監(jiān)控設備（如巡檢機器人）的接入。通過AC統(tǒng)一配置，對用戶 業(yè)務實施優(yōu)先級分組、調度、阻斷、限速等策略控制。AP間負

6、載均衡：按照用 戶數量和用戶流量，將用戶分配到同一組但負載不同的AP上，實現不同AP之 間的負載分擔，保證AP性能的穩(wěn)定性。安全特性1）：支持包括WEP、 WPA/WPA2-PSK、WPA/WPA2-802.1X、WAPI四種認證/加密方式來保證無線網絡 安全。2）終端無線接入加密：可以對無線鏈路的數據進行加密，以保證無線網 絡數據只被所期望的用戶接收和理解。3）非法設備監(jiān)測：支持WIDS/WIPS攻擊 檢測，對非法設備進行監(jiān)測、識別、防范、反制，精細化管理控制。就管廊內部 的用戶數量和業(yè)務需求而言，雙頻WLAN傳輸標準帶寬很大，其中2.4G整體頻 寬優(yōu)于其它無線頻段，使得整體數據傳輸速率提高

7、。WLAN不限于無線語音和短 數據業(yè)務，通過業(yè)務工作站和管理工作站，WLAN系統(tǒng)方案自身有完善的中心平 分管理功能，可以提高系統(tǒng)的運營管理效率。而且由于協(xié)議的開放性具有很高的 可擴展性，WLAN方案可以拓展綜合管廊輔助監(jiān)控功能和智能化功能。4方案對比800MHz頻段TETRA數字集群系統(tǒng)和400MHz虛擬集群系統(tǒng)同為窄帶 無線傳輸，同時民用通信LTE傳輸和WLAN同為寬帶無線傳輸。把兩者加入對比 可以闡明400MHz虛擬集群系統(tǒng)和WLAN在不同的管廊應用需求下的優(yōu)勢。TETRA 數字集群系統(tǒng)穩(wěn)定性很高，在指揮調度方面考慮的比較多，可完成話音、電路數 據、分組數據業(yè)務的通信及以上業(yè)務的直通模式，

8、廣泛應用于水利、電力、民航、 鐵路等部門。但是，不同于400MHz虛擬集群系統(tǒng)的通用IP分組數據傳輸，TETRA 系統(tǒng)采用專用的集群控制核心網設備，網絡對外互聯部分技術不完全開放，系統(tǒng) 功能可擴展性和靈活性低。另外，TETRA的系統(tǒng)設備采購和建網成本高，天線覆 蓋距離相對400M方案較小，集群控制核心網設備、終端設備和無線基站許可費 用昂貴。作為一種寬帶的專用無線傳輸，民用通信LTE傳輸可以支持多運營商通 話及多種業(yè)務。由于其很高的安全性，目前在軌道交通行業(yè)主要應在于車地無線 通信(CBTC)o民用通信移動通信基站的建設是我國移動通信運營商投資的重要 部分，山移動運營商投資建設。通信基站的建設

9、一般都是圍繞覆蓋面、通話質量、 投資效益、建設難易、維護方便等要素進行。LTE通信設備專用性強，設備及基 站維護成本遠高于WLAN系統(tǒng)。另外，民用通信系統(tǒng)并非屬于管廊內部專用系統(tǒng), 運營管理效率低，同時無法擴展人員定位等輔助監(jiān)控功能。結合上表分析， 400MHz、800MHz方案僅能提供語音集群通訊，無法提供多媒體傳輸業(yè)務，但是 400MHz虛擬集群方案投資成本更優(yōu)。民用通信建設投資成本高昂，同時引入必 須運營商同意，并且需要運營商提供基站設備，無法提供綜合管廊專用的無線通 信管理平臺。雖然WLAN系統(tǒng)投資成本較高，但是對于大規(guī)模管廊而言WLAN 運營管理功能更完善，同時輔助監(jiān)控功能和智能化功能擴展性最強。5結語在一般的城市共和管廊應用場景之下，400MHz虛擬集群系統(tǒng)和WLAN 系統(tǒng)相比800MHz頻段TETRA數字集群系統(tǒng)和民用通信LTE傳輸都有各自的優(yōu)勢。 在綜合管廊建設過程中，兩者可以作為備選方案，結合管廊區(qū)間的形狀結構和兩 者覆蓋范圍、業(yè)務功能等設置無線覆蓋通信系統(tǒng)。參考文獻：莫靜飛，廖宇.集群通信系統(tǒng)的應用及其發(fā)展