無(wú)線(xiàn)電纜技術(shù)優(yōu)勢(shì)

無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道管廊無(wú)線(xiàn)對(duì)講通信全線(xiàn)覆蓋，是應(yīng)急部門(mén)維持隧道管廊通信日常維護(hù)、處置突發(fā)事件的要求。隧道管廊封閉狹長(zhǎng)，彎道較多，無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)覆蓋難度大，此文介紹使用泄漏電纜技術(shù)解決隧道管廊內(nèi)覆蓋的方法。

近年來(lái)，我國(guó)城市建設(shè)快速發(fā)展，人口密度猛增。隧道與管廊作為現(xiàn)代化城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，工程建設(shè)如雨后春筍。與此同時(shí)，隧道管廊需要建設(shè)無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行日常維護(hù)、消防安全、處置公共突發(fā)事件等問(wèn)題日益凸顯。另外，這些基礎(chǔ)性設(shè)施、由于空間封閉等特點(diǎn)，使其成為恐怖襲擊的重點(diǎn)目標(biāo)之一。為此，完善無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)在地鐵的覆蓋，確保通信暢通、指揮調(diào)度得力是當(dāng)前形勢(shì)下的迫切要求。隧道管廊線(xiàn)路無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)通信覆蓋問(wèn)題分析

隧道與管廊全線(xiàn)的覆蓋問(wèn)題可以分為三部分：隧道與管廊入口、隧道與管廊中間位置的覆蓋和隧道與管廊出口的覆蓋。一般采用同軸饋電無(wú)源分布式天線(xiàn)進(jìn)行覆蓋。在合適位置安裝1根全向鞭狀天線(xiàn)（增益為3dB），對(duì)于空間較為寬松的位置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線(xiàn)對(duì)講覆蓋。對(duì)于直線(xiàn)型隧道管廊，采用衰減較小的同軸電纜，通過(guò)耦合器、功分器進(jìn)行分布式天線(xiàn)連接，可以有效地實(shí)現(xiàn)覆蓋目標(biāo)。這種設(shè)計(jì)方案技術(shù)成熟，成本較低，便于安裝施工，應(yīng)用較為廣泛。

相對(duì)而言，隧道與管廊不同封閉空間的覆蓋問(wèn)題則較為棘手。隧道與管廊一般比較狹窄，彎角較多。另外，由于天線(xiàn)系統(tǒng)的安裝空間有限，選擇天線(xiàn)的尺寸和增益也必然會(huì)受到很大的限制。從國(guó)內(nèi)外的情況看，采用泄漏電纜進(jìn)行隧道與管廊覆蓋是最常見(jiàn)、最有效的方式。

泄漏電纜簡(jiǎn)介：泄漏同軸電纜（Leaky Coaxial Cable）通常又簡(jiǎn)稱(chēng)為泄漏電纜或漏泄電纜，其結(jié)構(gòu)與普通的同軸電纜基本一致，由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣介質(zhì)和開(kāi)有周期性槽孔的外導(dǎo)體三部分組成。電磁波在泄漏電纜中縱向傳輸?shù)耐瑫r(shí)通過(guò)槽孔向外界輻射電磁波；外界的電磁場(chǎng)也可通過(guò)槽孔感應(yīng)到泄漏電纜內(nèi)部并傳送到接收端。

泄漏電纜結(jié)構(gòu)示意圖

目前，泄漏電纜的頻段覆蓋管廊從150MHz到2GHz以上，適應(yīng)現(xiàn)有的各種無(wú)線(xiàn)通信體制，應(yīng)用場(chǎng)合包括無(wú)線(xiàn)傳播受限的地鐵、鐵路隧道和公路隧道等。在國(guó)外，泄漏電纜也用于室內(nèi)覆蓋。

與傳統(tǒng)的天饋無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)相比，泄漏電纜天饋無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是信號(hào)覆蓋均勻，尤其適合隧道管廊等狹小空間，可減少信號(hào)陰影及遮擋，受"填充效應(yīng)"影響??；二是泄漏電纜本質(zhì)上是寬頻帶系統(tǒng)，某些型號(hào)的泄漏電纜可同時(shí)用于警用尋呼（160MHz）、警用無(wú)線(xiàn)通信（350MHz）、專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)通信（400MHz）、全市應(yīng)急指揮（800MHz）等系統(tǒng)；三是泄漏電纜價(jià)格雖然較貴，但當(dāng)多系統(tǒng)同時(shí)引入隧道管廊時(shí)可大大降低總體造價(jià)。

使用泄漏電纜進(jìn)行隧道管廊覆蓋的規(guī)劃設(shè)計(jì)：在進(jìn)行隧道管廊覆蓋規(guī)劃之前，一般需要知道以下一些數(shù)據(jù)：隧道管廊長(zhǎng)度、隧道管廊寬度、隧道管廊孔數(shù)（1或2）、需要的覆蓋概率（50%，90%，95%，98%或99%）、隧道管廊管廊結(jié)構(gòu)（金屬結(jié)構(gòu)還是混凝土結(jié)構(gòu)）、總共考慮多少個(gè)載頻、隧道中最小接收電平、隧道管廊入口處的信號(hào)電平大小、隧道管廊內(nèi)部已有信號(hào)電平大小等。

在進(jìn)行鏈路預(yù)算時(shí)，常用的方法是找出鏈路最長(zhǎng)、信號(hào)損耗最大的一條泄漏電纜路由進(jìn)行上下行鏈路預(yù)算。考慮到泄漏電纜為寬帶系統(tǒng)，可能需要對(duì)每種通信體制分別進(jìn)行鏈路預(yù)算，一般選擇發(fā)射功率小或頻率較高的通信體制進(jìn)行鏈路預(yù)算。

下面以某地鐵一期工程警用無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)漏纜設(shè)計(jì)計(jì)算為例，進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。

某地公安局350 MHz常規(guī)無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)作為各警種日常指揮調(diào)度的主力系統(tǒng)，目前正在規(guī)劃建設(shè)800 MHz TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)作為市應(yīng)急指揮系統(tǒng)。在某一期工程警用無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)漏纜設(shè)計(jì)中，主要考慮上述兩套系統(tǒng)的覆蓋需求。另外，出于建設(shè)成本等多方面因素的考慮，可能要采用國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商的漏纜產(chǎn)品。

經(jīng)初步估算，擬選用的泄漏同軸電纜規(guī)格為

DWZR- SLYWY- 50- 32C（焦作電纜廠(chǎng)生產(chǎn) 5/4″泄漏

電纜），以下是上行鏈路電平計(jì)算：

（一）頻率為800MHz，耦合損耗為68dB（2米處通信概率為95%），泄漏同軸電纜的衰減常數(shù) α為

35dB/KM，手機(jī)最大輸出功率按 1W（30dBm），2 W （33dBm），4W（36dBm）計(jì)算，最低工作電平按- 105

dBm 計(jì)算，耦合損耗的波動(dòng)裕量為 5dB，跳線(xiàn)及接頭損耗為2dB，車(chē)體影響為10dB，耦合器/分路器/站廳天線(xiàn)耦合總體損耗6 dB。

則1W時(shí)：

最大允許損耗：αmax.=30 dBm-（-105 dBm）=135 dBm其它相關(guān)損耗：M =5 dB+2 dB+10 dB+6 dB=23 dB漏纜最大允許長(zhǎng)度：L=（135 dB- 68 dB- 23 dB）÷35

dB/KM=1.26KM=1260 米

2W 時(shí)：

最大允許損耗：αmax.=33 dBm-（-105 dBm）=138 dBm其它相關(guān)損耗：M =5 dB+2 dB+10 dB+6 dB=23 dB漏纜最大允許長(zhǎng)度：L=（138dB- 68dB- 23dB）÷35dB/KM

=1.34KM=1340 米

4W 時(shí)：

最大允許損耗：αmax.=36 dBm-（-105 dBm）=141 dBm其它相關(guān)損耗：M =5 dB+2 dB+10 dB+6 dB=23 dB漏纜最大允許長(zhǎng)度：L=（141dB- 68dB- 23dB）÷35dB/KM

=1.43KM=1430 米

（二）頻率為350MHz，耦合損耗為80dB（2米處通信概率為95%），泄漏同軸電纜的衰減常數(shù) α為

20dB/KM，手機(jī)最大輸出功率按 1W（30dBm），2 W

（33dBm），4W（36dBm）計(jì)算，最低工作電平按- 105

dBm 計(jì)算，耦合損耗的波動(dòng)裕量為 5dB，跳線(xiàn)及接頭損耗為2dB，車(chē)體影響為10dB，耦合器/分路器/站

廳天線(xiàn)耦合總體損耗6 dB。

則1W時(shí)：

最大允許損耗：αmax.=30 dBm-（-105 dBm）=135 dBm其它相關(guān)損耗：M =5 dB+2 dB+10 dB+6 dB=23 dB漏纜最大允許長(zhǎng)度：L=（135dB- 80dB- 23dB）÷20dB/KM

=1.6KM=1600 米

2W 時(shí)：

最大允許損耗：αmax.=33 dBm-（-105 dBm）=138 dBm其它相關(guān)損耗：M =5 dB+2 dB+10 dB+6 dB=23 dB漏纜最大允許長(zhǎng)度：L=（138dB- 80dB- 23dB）÷20 dB/KM

=1.75KM=1750 米

4W 時(shí)：

最大允許損耗：αmax.=36 dBm-（-105 dBm）=141 dBm其它相關(guān)損耗：M =5 dB+2 dB+10 dB+6 dB=23 dB漏纜最大允許長(zhǎng)度：L=（141dB- 80dB- 23dB）÷35 dB/KM

=1.9KM=1900 米

根據(jù)某地一期工程的實(shí)際情況，最長(zhǎng)隧道區(qū)間段為1940米，則漏纜最長(zhǎng)為

1000 米，依照上述計(jì)算方法可以得到下列結(jié)果：

800M/1W 時(shí)：系統(tǒng)接收的最弱信號(hào)為- 96dBm, 800M/4W 時(shí)：系統(tǒng)接收的最弱信號(hào)為- 90dBm, 350M/1W 時(shí)：系統(tǒng)接收的最弱信號(hào)為- 93dBm, 350M/4W 時(shí)：系統(tǒng)接收的最弱信號(hào)為- 87dBm，

均可滿(mǎn)足要求。

由于系統(tǒng)下行信號(hào)25W（由無(wú)線(xiàn)基站發(fā)往用戶(hù)

對(duì)講機(jī)），相對(duì)于用戶(hù)對(duì)講機(jī)功率（4W）高出8 dB，

綜合考慮系統(tǒng)的耦合過(guò)程等因素，下行信號(hào)將高于上行信號(hào)3 dB左右。故下行鏈路電平預(yù)算也能夠符合要求。

經(jīng)過(guò)上述計(jì)算，擬選用的漏纜型號(hào)能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

我國(guó)的交通事業(yè)與國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正處在快速發(fā)展階段，可以預(yù)期，隧道管廊建設(shè)規(guī)模會(huì)迅速擴(kuò)大。利用現(xiàn)代泄漏電纜技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道管廊全線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)覆蓋，確保調(diào)頻廣播專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)通信警用無(wú)線(xiàn)對(duì)講系統(tǒng)等通信暢通，對(duì)提高處置突發(fā)事件能力等意義重大?！?/p>

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