中國(guó)電信廈門分公司 林逸平

在城市公共交通中，地鐵承擔(dān)著巨大的作用。而地鐵無線通信系統(tǒng)是地鐵工程建設(shè)中不可或缺的重要組成部分，在滿足乘客在地鐵中的通信信息需求，為地鐵運(yùn)營(yíng)提供必要替換通信手段，建設(shè)5G智慧地鐵等方面發(fā)揮著日益重要的作用。本文從進(jìn)度管控、方案選擇、創(chuàng)新賦能、安全管理等方面，探討適用于地鐵5G無線通信覆蓋工程的建設(shè)方式。

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，地鐵對(duì)緩解交通壓力、促進(jìn)城市旅游業(yè)發(fā)展、完善交通線、提升城市形象、提升經(jīng)濟(jì)價(jià)值、等方面起著重要作用。本文就地鐵隧道場(chǎng)景特點(diǎn)，根據(jù)用戶需求，探討適用于地鐵5G無線通信覆蓋工程的建設(shè)方式。

1 地鐵隧道場(chǎng)景描述

地鐵場(chǎng)景不同于常規(guī)的室內(nèi)和室外移動(dòng)通信場(chǎng)景，地鐵由于移動(dòng)速度快、話瞬時(shí)話務(wù)高、切換頻繁等特殊性會(huì)帶來常規(guī)場(chǎng)景遇不到的問題，例如列車高速移動(dòng)帶來的多普勒頻偏、頻繁切換帶來的速率掉底，全封閉列車帶來的高穿透損耗，瞬時(shí)大話務(wù)的沖擊，多運(yùn)營(yíng)商多系統(tǒng)多頻合路帶來交調(diào)干擾等。地鐵隧道場(chǎng)景特點(diǎn)為：地鐵多為封閉式環(huán)境，空間狹小，軌道交通站臺(tái)站廳、區(qū)間隧道內(nèi)各種無線信號(hào)幾乎為盲區(qū)，無線信號(hào)在隧道場(chǎng)景中傳播容易產(chǎn)生快衰弱，室外信號(hào)損耗嚴(yán)重。地鐵列車車體、站臺(tái)兩側(cè)安全屏蔽門會(huì)對(duì)無線信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的屏蔽。5G頻率高，傳輸損耗大，難以用傳統(tǒng)泄露電纜覆蓋，工程上協(xié)調(diào)工作困難，設(shè)備安裝位置受限，安全性要求高等。

2 地鐵隧道覆蓋需求分析

地鐵乘客特征和運(yùn)營(yíng)商價(jià)值客戶高度重合：人流聚集度高，投資效率高；娛樂資訊打發(fā)時(shí)間；年輕化，上班族占據(jù)重要比例；一定程度上講，地鐵將是5G重要品牌窗口和高價(jià)值區(qū)域，地鐵覆蓋的好壞直接影響運(yùn)營(yíng)商的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在話務(wù)上，地鐵作為重要的城市交通工具，用戶人流量大，特別是上下班高峰期，具有非常高的突發(fā)業(yè)務(wù)量。近年來隨著5G網(wǎng)絡(luò)的商用、無限流量套餐的推廣以及短視頻平臺(tái)的興起，用戶需求除了基本的語音業(yè)務(wù)，高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求也大大增加。5G為代表的新一代信息技術(shù)的融合和應(yīng)用，是地鐵軌道交通運(yùn)營(yíng)保障需求的重要手段，地鐵運(yùn)營(yíng)、服務(wù)與保障具有客流量大、數(shù)據(jù)并發(fā)高、跨站點(diǎn)協(xié)同、實(shí)時(shí)性要求高、數(shù)據(jù)分析復(fù)雜等特征與挑戰(zhàn)。

3 地鐵無線通信工程的建設(shè)方式

3.1 方案選擇

以廈門地鐵為例，廈門地鐵原有的無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案為地鐵一號(hào)線、地鐵二號(hào)線均采用13/8泄漏電纜來進(jìn)行3G以及4G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，5G網(wǎng)絡(luò)未覆蓋，地鐵三號(hào)線無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)均未覆蓋。根據(jù)地鐵隧道現(xiàn)有的覆蓋需求，地鐵必須進(jìn)行全頻段的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，所以需對(duì)地鐵一、二號(hào)線進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)改造，對(duì)地鐵三號(hào)線進(jìn)行全線的3G、4G、5G無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

根據(jù)以上的覆蓋需求，則需要對(duì)現(xiàn)有的泄露電纜方案來進(jìn)行改造。其中，地鐵一、二號(hào)線的泄露電纜改造方案有以下兩種：

（1）拆除2條13/8泄漏電纜、安裝2條5/4泄漏電纜。

（2）保留2條13/8泄漏電纜、安裝2條5/4泄漏電纜。

地鐵三號(hào)線的泄露電纜建設(shè)方案為有以下兩種：

（1）安裝4條5/4泄漏電纜。

（2）軌道集團(tuán)新建2條13/8泄漏電纜、電信安裝2條5/4泄漏電纜。

根據(jù)現(xiàn)有的物料價(jià)格以及地鐵三條線路的運(yùn)行里程，按照451定額的計(jì)取方式，三條線路的泄漏電纜建設(shè)造價(jià)如表1所示。

表1 三條線路的泄漏電纜建設(shè)造價(jià)

由表1可見，采用泄露電纜的方案建設(shè)造價(jià)比較高，難度比較大，且經(jīng)過與軌道集團(tuán)的協(xié)調(diào)，軌道方出于地鐵運(yùn)行安全等原因不同意對(duì)地鐵一號(hào)線、地鐵二號(hào)線的泄露電纜進(jìn)行改造。介于無法對(duì)現(xiàn)有的泄露電纜進(jìn)行改造，再考慮到集團(tuán)降本增效的策略，地鐵一、二號(hào)線采用2.1G RRU升級(jí)NR+原有泄露電纜的方案來進(jìn)行5G信號(hào)覆蓋，地鐵三號(hào)線采用3.5G RRU+隧道貼壁天線的方式來進(jìn)行5G信號(hào)覆蓋，地鐵三號(hào)線的3G、4G信號(hào)覆蓋則采用新增設(shè)備合路隧道方建設(shè)的泄露電纜。

隧道場(chǎng)景具體方案如下：

地鐵一號(hào)線：由于地鐵一號(hào)線為舊線路，隧道為B型洞空間較小不能夠新增加漏纜或者天線，并且地鐵一號(hào)線中的2.1G設(shè)備類型只能開通20M的5G網(wǎng)絡(luò)，考慮到地鐵場(chǎng)景的重要性，因此廈門地鐵一號(hào)線區(qū)間使用RRU5690的2.1G頻段5G設(shè)備，利舊原有漏纜的配置，將地鐵現(xiàn)網(wǎng)中2.1G LTE-RRU設(shè)備等量替換成5G設(shè)備，共需要127臺(tái)5G設(shè)備（其中包含海堤段的4臺(tái)設(shè)備），新增34臺(tái)BBU設(shè)備。

地鐵二號(hào)線：由于地鐵二號(hào)線同樣為舊線路，隧道為B型洞空間較小不能夠新增加漏纜或者天線，但是地鐵二號(hào)線中的2.1G設(shè)備類型能開通40M的5G網(wǎng)絡(luò)，因此廈門地鐵二號(hào)線區(qū)間采用利舊現(xiàn)網(wǎng)2.1G頻段的4G設(shè)備，在原有4G設(shè)備上開通5G，共利舊200臺(tái)2.1G的4G設(shè)備，新增BBU設(shè)備56臺(tái)。

廈門地鐵三號(hào)線共分為兩個(gè)建設(shè)階段，第一個(gè)階段是廈門站至蔡厝站共21個(gè)車站，第二階段是大嶝北站至翔安機(jī)場(chǎng)、廈門站至廈門大學(xué)。本次工程建設(shè)廈門地鐵三號(hào)線（第一階段），介于隧道為B型洞空間較小，并且軌道方不建設(shè)5G使用的泄漏電纜，因此采用3.5G頻段的5G設(shè)備加隧道貼壁天線的方案，共需要新增2.1G頻段的5G設(shè)備138臺(tái)，276副隧道貼壁天線，27臺(tái)BBU。

地下站臺(tái)和站廳場(chǎng)景空曠，無明顯隔斷，使用LampSite方案做5G覆蓋，根據(jù)站廳結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，pRRU覆蓋半徑根據(jù)發(fā)射功率大小覆蓋半徑控制在22~28m?？紤]到地鐵人流密集區(qū)域需要更高的帶寬，因此三條線路站臺(tái)站廳部分均采用3.5G頻段的有源室分設(shè)備。其中，一號(hào)線共24個(gè)車站，需要526臺(tái)PRRU設(shè)備、78臺(tái)RHUB設(shè)備；二號(hào)線共33個(gè)車站，需要新增654臺(tái)PRRU設(shè)備、99臺(tái)RHUB設(shè)備；三號(hào)線共28個(gè)車站，需要新增500臺(tái)PRRU設(shè)備、75臺(tái)RHUB設(shè)備。

站廳覆蓋方案：

出入口及通道：根據(jù)PRRU的覆蓋半徑，約每30m布放一臺(tái)PRRU；

物業(yè)區(qū)：根據(jù)PRRU的覆蓋半徑，平均每10m至15m布放一臺(tái)PRRU；

軌道方管理用房：主要覆蓋人員辦公區(qū)域，每個(gè)PRRU覆蓋區(qū)域不超過2堵墻。（PRRU覆蓋半徑5m至10m）。

LampSite系統(tǒng)方案的組網(wǎng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 LampSite系統(tǒng)方案組網(wǎng)拓?fù)鋱D

3.2 創(chuàng)新賦能

與以往的地鐵工程相比，本次的地鐵工程在覆蓋方式、安裝工藝、割接工序以及其他輔助手段等方面進(jìn)行了創(chuàng)新賦能。

覆蓋方式：3號(hào)線采用3.5G 8T8R+兩面4端口隧道貼壁天線，配置為2個(gè)4T4R邏輯小區(qū)，同時(shí)進(jìn)行SFN，從而達(dá)到4T4R的覆蓋效果，部署方式成本低、安裝速度快。該覆蓋方式相比傳統(tǒng)漏纜解決方案施工簡(jiǎn)單，難度低，且可大幅降低設(shè)備及施工費(fèi)等建設(shè)成本，同時(shí)縮短施工周期。覆蓋方式如圖2所示。

圖2 隧道貼壁天線覆蓋方式示意圖

同時(shí)，該種覆蓋方式隧道內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量能夠達(dá)到覆蓋要求，在山東的丁家莊站至龍洞站左線隧道試點(diǎn)中，也是采取該種覆蓋方式來進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，覆蓋完成后測(cè)試效果良好，以下為測(cè)試的各項(xiàng)指標(biāo)：

（1）整體測(cè)試指標(biāo)（包含站臺(tái)Lampsite小區(qū)）如表2所示。

表2 整體測(cè)試指標(biāo)整體測(cè)試指標(biāo)

（2）各隧道指標(biāo)如表3所示。

表3 各隧道指標(biāo)

安裝工藝：3號(hào)線隧道區(qū)間采用哈芬槽安裝模式，槽道預(yù)埋，避免打孔，保護(hù)隧道壁，安裝便捷效率高，設(shè)備安裝時(shí)使用專用T型螺栓及安裝件進(jìn)行緊固，安裝效率提高2倍，安裝質(zhì)量易把控。

割接工序：BBU預(yù)先在母局開通并配置好BBU及RRU數(shù)據(jù)，按分配端口直接打好標(biāo)簽，現(xiàn)場(chǎng)安裝后只需對(duì)通上聯(lián)光路，可一次性割接開通。

輔助手段：自制軌道搬運(yùn)車，當(dāng)日施工計(jì)劃所需設(shè)備一次性搬運(yùn)，提高施工進(jìn)度，節(jié)省人工成本；使用光話機(jī)，RRU安裝完即可核對(duì)光路。

3.3 進(jìn)度管控

由于地鐵屬管制場(chǎng)景，進(jìn)場(chǎng)施工審批困難，現(xiàn)場(chǎng)安全管制，施工進(jìn)度受限，所以對(duì)于地鐵的工程要嚴(yán)格把控進(jìn)度，確保工程保質(zhì)保量且及時(shí)完成。本次的地鐵工程，一、二號(hào)線2020年3月開始對(duì)接升級(jí)改造的進(jìn)場(chǎng)、方案及商務(wù)談判，在完成審批第一時(shí)間進(jìn)場(chǎng)，強(qiáng)化協(xié)調(diào)機(jī)制，保證作業(yè)令的請(qǐng)點(diǎn)審批。地鐵三號(hào)線于2019年1月開始主動(dòng)對(duì)接啟動(dòng)第一次設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)，隨后緊盯軌道配套進(jìn)度，具備進(jìn)場(chǎng)條件第一時(shí)間進(jìn)場(chǎng)施工。另外，對(duì)于方案的選擇以及物料的把控也十分關(guān)鍵，對(duì)于整體覆蓋方案及軌道配套改造方案精益求精，精心籌備物料，積極協(xié)調(diào)主設(shè)備到貨，提前進(jìn)行隧道貼壁天線公開招標(biāo)，定制哈芬槽安裝件等，確保工程進(jìn)度。

3.4 安全管理

對(duì)于工程的把控，安全問題永遠(yuǎn)是放在第一位的，所以對(duì)于工程的安全管理是至關(guān)重要的。本次地鐵工程的安全管理主要有以下幾個(gè)方面：

安全第一：首次采用哈芬槽的安裝方式，委托土建設(shè)計(jì)進(jìn)行主設(shè)備哈芬槽安裝的安全性論證。

維護(hù)前置：建設(shè)、維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)樣板站的工藝及安全規(guī)范；施工中組織維護(hù)進(jìn)行檢查及預(yù)驗(yàn)。

強(qiáng)化監(jiān)督：監(jiān)理全程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全及施工規(guī)范監(jiān)督，凡施工必旁站。

強(qiáng)化檢查：項(xiàng)目經(jīng)理每周一次現(xiàn)場(chǎng)檢查，網(wǎng)發(fā)、建設(shè)、維護(hù)不定期聯(lián)合現(xiàn)場(chǎng)檢查。

嚴(yán)守規(guī)程：嚴(yán)格遵守軌道施工安全規(guī)范及流程；軌道集團(tuán)、軌道屬地安全管理單位、軌道施工方，運(yùn)營(yíng)商組成聯(lián)合調(diào)度小組，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)施工、安全管理各相關(guān)事宜。

本文就現(xiàn)階段的實(shí)際情況下，以廈門地鐵為例，從方案選擇、創(chuàng)新賦能、進(jìn)度管控、安全管理等方面，探討適用于地鐵5G無線通信覆蓋工程的建設(shè)方式。隨著通信設(shè)備的不斷演進(jìn)，會(huì)出現(xiàn)更先進(jìn)的適用于地鐵不同場(chǎng)景的設(shè)備，室分系統(tǒng)也會(huì)由傳統(tǒng)DAS室分系統(tǒng)向著數(shù)字化室分系統(tǒng)演進(jìn)，地鐵的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果也會(huì)越來越好。