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

多橋隧高速鐵路的移動通信網(wǎng)配套傳輸系統(tǒng)的設(shè)計受多山、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，移動通信網(wǎng)為了保證信號質(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)高速鐵路的時期，設(shè)計一個在多橋隧高速鐵路場景下，滿足移動通信網(wǎng)絡(luò)特殊組網(wǎng)方式的配套傳輸方案，對實現(xiàn)高速鐵路的移動通信信號的高質(zhì)量、不間斷覆蓋，有著重要意義。1 多橋隧高速鐵路移動通信網(wǎng)特點簡述受沿線多橋梁、多隧道的地理環(huán)境制約，多橋隧高速鐵路的移動通信網(wǎng)的主要特點是：采用多RRU基站共PN小區(qū)技術(shù)，減少高速移動信號的切換次數(shù)，參見圖11。圖11 多RRU同PN技術(shù)，減少切換如上圖，多個RRU基站沿鐵路線分布，進(jìn)行信號的不間斷覆蓋。為避免多個RRU基站之間頻繁切換，需要多個RRU共PN（偽隨機序列碼）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于頻繁的問題。 這種多RRU共PN小區(qū)技術(shù)對光纜系統(tǒng)的需求如下：（1）應(yīng)滿足隧道內(nèi)外所有RRU節(jié)點的光纖接入。（2）光纜組網(wǎng)，應(yīng)滿足RRU-RRU、RRU-BBU的串接，其無線網(wǎng)絡(luò)和光纜物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參見圖12和圖13。圖1-2 多橋隧情況下的高鐵沿線BBU-RRU無線網(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)計要點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，且往往強電、弱電、多運營商共用同一槽道，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)近年高鐵光纜實際應(yīng)用案例，槽道蓋板意外斷裂、老鼠啃咬造成的光纜機械傷害較多，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，再加上高速列車行駛時產(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，施工人員僅有極短暫的搶修時間。而且，對通信運營商來說，還將面臨向鐵路部門申請搶修時間，或委托鐵路相關(guān)施工單位代維護(hù)等問題。 因此，一旦高鐵移動通信光纜出故障，將無法及時搶修，在系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮快速恢復(fù)通信的預(yù)案，盡量減小通信系統(tǒng)的阻斷時間、阻斷區(qū)域，參見圖2-3。圖2-3 高鐵移動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)的避險洞內(nèi)，BBU一般設(shè)置于高鐵沿線的運營商自有機房內(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)、隧道避險洞，這給光纜的布放、引入/引出都帶來了較大的困難，參見圖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、弱電供用同一槽道（參見圖2-42-6）。而且，在這有限的傳輸走廊內(nèi)，將有高鐵以及各運營商的眾多光纜，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)申請都變得較困難。2.4 光纜接頭的設(shè)置及配盤3 光纜系統(tǒng)設(shè)計方案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，用于主干光纜的引入、引出。光纜接續(xù)點的選擇原則有：（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，隧道外的光纜接續(xù)點應(yīng)設(shè)置在鐵道邊的圍欄外側(cè)，以方便光纜施工時的對纖和將來的光纜搶修，具體如圖3-1所示。隧道外的光纜接續(xù)點應(yīng)兼作熔纖分配點，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)點的光纖分配示意圖3.1.2 隧道避險洞內(nèi)的光纜的引入、預(yù)留、成端 隧道避險洞內(nèi)的RUU站點需要有光纜接入，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 在避險洞的槽道內(nèi)設(shè)置一個光纜接頭盒，連接槽道內(nèi)的主干光纜和至避險洞內(nèi)RRU的分支光纜。將主干光纜開“天窗”，需要成端至RRU的纖芯從光纜接頭盒引出，通過分支光纜至避險洞內(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)，需要開至RRU的纖芯在ODU的終端盤成端，其余纖芯在壁掛式ODU的熔纖盤內(nèi)熔接直通，如圖3-4所示：圖3-4 隧道避險洞內(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，且通過常規(guī)的纖芯調(diào)配無法滿足業(yè)務(wù)暢通時，可在鐵道外部的兩個光纜接續(xù)點之間臨時敷設(shè)一條應(yīng)急搶修光纜，通過在光纜接續(xù)點的纖芯調(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 高速鐵路移動通信網(wǎng)配套光纜的纖芯分配，除了保障基站業(yè)務(wù)開通外，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)為每對主用纖芯設(shè)置至少一對備用纖芯，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。 （3）在對主用纖芯設(shè)置至少一對備用纖芯后，應(yīng)對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)對突發(fā)障礙后的光纖調(diào)度，及時搶通光路。 （4）在BBU機房，應(yīng)對BBURRU光纜的所有纖芯進(jìn)行成端。 此外，在繪制纖芯分配圖時應(yīng)注意如下幾點： （1）應(yīng)同時將工程使用的主用纖芯、備用纖芯清晰無誤的標(biāo)注在圖上。 （2）纖芯分配圖上的RRU編號和鐵路長度米標(biāo)應(yīng)與無線組網(wǎng)系統(tǒng)圖一一對應(yīng)，同時應(yīng)特別注明光纜從鐵路引出點的米標(biāo)。 （3）當(dāng)光纜從鐵路引出時，應(yīng)同時標(biāo)注鐵路槽道主干光纜的纖芯編號和至BBU或RRU分支光纜的纖芯編號。 具體光纜纖芯分配圖如圖3-6所示：圖3-6光纜纖芯分配圖實例3.3 光纜的配盤策略 高鐵沿線RRU基站、BBU節(jié)點眾多，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必須具有足夠的預(yù)見性，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站點的設(shè)置位置相吻合。3.3.2 關(guān)鍵點要預(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)留長度之外，還應(yīng)重點在隧道外光纜進(jìn)出槽道的接續(xù)點、隧道內(nèi)的RRU站點作適當(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洞設(shè)置RRU，并在避險洞內(nèi)配置壁掛式ODU。為方便搶修及減少列車振動對光纖的影響，應(yīng)盡量利用避險洞內(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)光纜接頭盒對于長度小于3公里的鐵路橋梁，采用長盤長光纜，避免在橋梁上設(shè)置光纜接頭盒，既減輕了橋梁振動對光通路的影響，也提高了維護(hù)條件；對于超過3公里長的長大橋梁，也應(yīng)采用長盤長光纜，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 高鐵沿線光纜以槽道、直埋為主要敷設(shè)方式，重點要防止因槽道蓋板意外斷裂造成的機械傷害和鼠咬傷害，且搶修較困難，因此應(yīng)采用機械防護(hù)能力極強的光纜，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：（1）當(dāng)鐵路槽道為電力、通信共用時，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)的避險洞、鐵路圍欄外的光纜接續(xù)點余留光纜。當(dāng)光纜需要余留在槽道內(nèi)時，余留光纜應(yīng)盤成“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)遵守鐵路部門對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，分門別類地在相應(yīng)槽道中敷設(shè)光纜。4 結(jié)束語傳輸系統(tǒng)設(shè)計方案4.1 傳輸組網(wǎng)方案4.1.1 BBU安裝在運營商自有機房 BBU節(jié)點需要傳輸系統(tǒng)提供通路。對于大多數(shù)通信運營商而言，BBU一般安裝于運營商自有機房，如模塊局、接入網(wǎng)點、宏基站等，也即BBU的實際安裝地點離鐵道線較遠(yuǎn)，而與運營商現(xiàn)有的光纜系統(tǒng)融合。因此，當(dāng)BBU安裝在運營商自有機房時，BBU應(yīng)與運營商現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)共同組網(wǎng)，即無線系統(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在運營商自有機房） 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BBU電路，分別調(diào)度至高鐵專網(wǎng)BSC。由于BBU在運營商自有機房，光纜、配套設(shè)施齊全，因此此種模式便于通信運營商的快速組網(wǎng)，但對傳輸網(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安裝在鐵路機房 另一種模式為BBU安裝在鐵路機房，如火車站站房、隧道電房、鐵道信號機房等，此類機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安裝在鐵路機房時，BBU與BBU之間可單獨構(gòu)建接入層傳輸網(wǎng)，即無線系統(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營商的匯聚層傳輸網(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在鐵路機房，因此BBU設(shè)備可以充分利用鐵路機房電源穩(wěn)定、可靠、安全有保障的優(yōu)勢。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房（設(shè)置BBU的）至運營商機房的聯(lián)絡(luò)光纜，將BBU節(jié)點接入運營商的匯聚層傳輸網(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 運營商自有機房的傳輸設(shè)備安裝方案 當(dāng)傳輸設(shè)備安裝在運營商自有機房時，應(yīng)以節(jié)省機房空間為主要原則，盡量利舊運營商的現(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別類地擺放，具體如圖4-3所示：圖4-3 運營商自有機房的傳輸設(shè)備安裝方案4.2.2 鐵路機房的傳輸設(shè)備安裝方案 當(dāng)傳輸設(shè)備安裝在鐵路機房時，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)施集中安裝在一個機柜里傳輸綜合機柜，以使通信運營商在鐵路機房內(nèi)有一個相對獨立的設(shè)備區(qū)，既便于通信運營商的對系統(tǒng)的日常維護(hù)，也可清晰地分清通信運營商與鐵路部門的操作分工界面，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，需要頻繁地接續(xù)分支光纜或分支尾纖，俗稱“開天窗”（如圖3-2圖3-4）。其常規(guī)的操作方法是將光纜斷開，逐一對光纖“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，需要直通的纖芯僅盤留而不中斷；僅對需要分支引出的纖芯斷開，并重新熔接至分支光纜的對應(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)套的位置和長度，長度一般為1.2米左右。第二步：在需要縱剖的光纜長度兩端，用橫向開纜刀將光纜外護(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：使用縱向開纜刀（俗稱爬墻虎），從光纜的橫向割縫開始，縱向?qū)ΨQ地切開已被割斷的光纜外護(hù)套，如圖5-2所示，揭去被剖開的外護(hù)套，露出光纖束管及光纜填充物。圖5-2 光纜外護(hù)套縱向切開第四步：需要直通的光纖束管直接盤繞固定在光纜接頭盒、或壁掛式ODU的底層盤纖盤內(nèi)。第五步：縱向剖開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入光纜接頭盒、或壁掛式ODU的盤纖盤內(nèi)。第六步：僅斷開需要分支接續(xù)的纖芯，與分支光纜的纖芯進(jìn)行接續(xù)，如圖5-3所示