4.2 组网方案
本部分的研究目的是为了确定地铁系统宏观组网方案，同时也为之后的微观链路预算中关键环节（信号源类型、系统容量对覆盖的影响等）的取值提供依据。
4.2.1 频率配置
通过同频、异频组网对比测试结果显示，由于室内无法使用智能天线，同频组网（包括N载波同频组网）下业务信道的载干比、业务质量、容量等网络指标明显恶化，同时考虑到尽量减少不必要的切换，应尽量减小小区数量，因此建议采用三载波异频组网，即每个小区使用独立的5MHz频段。
通常单个站点根据地铁的物理空间分割成多个小区，由于频率资源有限，多个小区间应尽量利用地铁的自然建筑空间隔离采用同频复用，如图4.2-1所示，（图中F1=[f1\\f2\\f3]、F2=[f4\\f5\\f6]均为三载波5MHz）。例如，覆盖站台/地铁隧道的小区和室外宏站可以采用同频复用；相邻地铁站的站台/地铁隧道和站厅可以采用同频复用。需要注意的是，和宏站相邻的小区（站厅及拥有地上段的隧道小区）其频点规划应与室外宏站频率规划同时考虑。
图4.2-1 地铁站点空间频点复用
4.2.2 分区方式
在具体划分小区时，地下地铁站的建筑区域会分为站厅与站台两层，站台与地铁隧道同层，因此，一般来说，地下地铁站至少会分为两个小区，站厅与站台各一个小区，分区边界为站厅与站台间的扶梯/自动扶梯区域。
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对于规模较大的地铁站，还需要进一步的分区。与地铁隧道平层的地铁站台，由于是候车区域，人员集中，且地铁车厢内的人员数量也很庞大，因此，地铁站台的容量需求很大，需要分为两个小区。通常可以采用的分区方式有：
? 水平分区
沿隧道方向，将站台水平一分为二，不同车行方向隧道的泄漏电缆，传送不同小区的信号，如图4.2-2所示。该种方式下，切换区与位于两条地铁隧道的中间区域，与地铁隧道方向平行、几乎涵盖了人员流动频繁的整个站台侯车区域，切换次数多。
? 垂直分区
垂直于隧道方向，将站台垂直一分为二，与同一相邻车站连接的泄漏电缆传送同一小区信号，如图4.2-2所示。切换区通常位于站台的中央、与地铁隧道方向垂直，切换区面积较小，切换次数少。
图4.2-2 站台/隧道小区分区俯视图
由于采用水平分区，其切换区域面积大，且处于人流量大、人员集中区域，会造成切换次数多，容易乒乓切换、掉话、系统负荷大等网络问题，而且切换区域范围容易受地铁列车进出等周围环境的变化而变化系统负荷大，因此建议采用垂直分区方式。
4.2.3 扩容步骤
根据不同时间阶段的网络容量需求，地铁站点应采取以下阶梯式的扩容方案与不断上升的话务量需求相匹配：
? 不分区
网络运营初期，TD用户数量较少、容量需求低，网络以满足覆盖为主，采
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用多载波、单小区配置。
图4.2-3 多载波单小区组网
? 站台-站厅上下层分区
隧道/站台、站厅采用不同的小区覆盖，小区间采用异频，并利用空间布局自然隔离。
图4.2-4 站台-站厅上下层分区扩容方式
? 隧道/站台小区分裂
在站台-隧道小区中间垂直隧道分裂为两个小区。如站厅话务量过大，也可采用类似的方式进行扩容。也可将站厅层进行小区分裂，进一步形成四扇区。
图4.2-5 隧道/站台垂直分区扩容方式
? 增加载频
当由于工程实施、隔离度等原因难以再通过空间隔离进行小区分裂时，可通过增加每个小区的载频配置，进一步扩大容量。
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图4.2-6 增加载频扩容方式
考虑到频率资源有限，建议采用先小区分裂，后增加频点的阶梯式扩容，也就是不分区→站台/站厅分区→站台/隧道小区分裂→增加载频的扩容步骤，如图4.2-7所示。
图4.2-7 地铁站点扩容阶梯
对于当前TD试验网，仅有2010~2025MHz的9个载波可用，增加载频方式在无新增频点情况下不适用。为了便于今后分区扩容的工程实施，建议TD地铁覆盖建设/改造时，对于分布式系统，应预先为后续扩容做好分区预留。在信号源类型的选择上，建议使用支持多载波、多小区配置的大容量基站型号。
4.2.4 容量估算
本研究采用了目前TD规划中最常用的混合业务等效爱尔兰容量估算方法。具体计算过程如下文所示：
1) 根据业务模型，求得单业务等效爱尔兰及时隙比例关系；
2) 根据单小区所能支持的信道数，求得单小区支持的爱尔兰业务量； 3) 根据上述结果和地铁站的用户数，求得信号源类型的最低需求及数量； 其中需要特别指出的是，在计算单小区所能支持的爱尔兰业务量时，一般情
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况下需考虑干扰对容量的影响。但由于本方案采用异频方式组网，且以不损失系统实际容量作为为本研究出发点之一，因此，容量估算中假设小区内BRU受限。
以上海实际情况为例，所得容量估算结果如下：
由上海地铁M1、M2、M4号线的GSM网话务统计可得：日忙时出现在18:00~19:00之间，而且话务量平滑递增，如图4.2-8所示。
爱尔兰量人民广场站徐家汇站陆家嘴站体育馆站杨树浦路站马戏城站临平路站站数
图4.2-8 上海地铁运营站点GSM网络忙时话务量统计
为了掌握地铁实际环境乘客数和分布规律，选取若干离散及特殊站点（图4.2-8中蓝色站点）进行了实地统计估算。统计结果如下表4.2-1所示：
表4.2-1 上海地铁典型站点客流人数统计
话务量典型站人流统计 车站名称 小区人数 人民广场 13420 徐家汇 8160 陆家嘴 6870 上体馆 5740 临平路 3005 杨树浦路 2367 马戏城 2310 根据各地铁站点统计结果，以上海TD试验网业务模型为例（至2009年TD用户数为100万手机终端用户+66万数据卡用户计），按混合业务等效爱尔兰容量估算方法计算得到，除人民广场站需要6载波两小区设置外，其他站点仅需3载波单小区即可满足需求。
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