劉 偉 福建省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司 福州市 350003

0 引言

地鐵是指以地下運行為主的城市軌道交通系統(tǒng)，即“地下鐵道”或“地下鐵”的簡稱。地鐵作為一種城市公共交通，人流密度大，尤其上、下班高峰期間是人流密度的高峰期，話務(wù)具有突發(fā)性。在周末時段往往會出現(xiàn)業(yè)務(wù)量突發(fā)的情況，容易產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞等問題。作為公共交通基礎(chǔ)設(shè)施，大部分地鐵場景民用通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋由鐵塔公司主導(dǎo)建設(shè)。

1 場景分類

地鐵一般包含車站、地下區(qū)間隧道兩類場景，以淺層（0米-負10米）與次淺層（負10-負30米）建設(shè)為主。車站又可分為站廳層、設(shè)備層、站臺層，為了保證安全和舒適性一般選擇在淺層建設(shè)。區(qū)間隧道分為左右兩條線路，一般情況下為單洞單軌隧道。出于安防及緊急避難等考慮，一般選擇在次淺層建設(shè)。

2019年6月，三大運營商5G商用牌照下發(fā)。移動的5G主要頻段為2515-2675MHz（移動LTE 60M+NR 100M）。電信/聯(lián)通5G主要頻段為3400-3600M，由于傳統(tǒng)室分系統(tǒng)不滿足3.5G頻段室分建設(shè)，也有部分省市重耕2.1G頻段（2110-2170MHz共60M）。

圖1 運營商頻譜資源

目前5G室分系統(tǒng)建設(shè)一部分是在存量室分系統(tǒng)的基礎(chǔ)上疊加，也有新建整個地鐵的室分系統(tǒng)。存量室分系統(tǒng)部分是采用傳統(tǒng)無源室分方案，此類系統(tǒng)向5G演進存在三個主要問題。一是高頻段信號路徑損耗過大，基站信源功率難以滿足，二是現(xiàn)有器件不支持高頻段，最高支持2.7Ghz頻段，不支持5G高頻段。三是5G室分高階MIMO（4×4）需要布放多套室分系統(tǒng)，在工程上尤其是地鐵場景難以實現(xiàn)。

目前的5G地鐵室分系統(tǒng)采用新型有源室分系統(tǒng)，由基帶處理單元、中繼擴展單元、射頻天線一體化單元三級網(wǎng)元組成。主流應(yīng)用為華為Lampsite和中興QCell。新型室分支持頻段為800M-3.5G，使用光分布系統(tǒng)，避免了高頻段的損耗，是目前主流的系統(tǒng)建設(shè)方式。

2 車站場景設(shè)計方案

車站分為站廳層、設(shè)備層、站臺層。站廳層：客流集聚場所，為乘客提供售、檢照等服務(wù)的場所，一般為規(guī)則的長方體型建筑結(jié)構(gòu)，公共區(qū)及出入口位于長方體中部，兩端為設(shè)備區(qū)。設(shè)備層：為地鐵內(nèi)安防、通風(fēng)、電氣、信號等專業(yè)的設(shè)備布置層，一般是大型樞紐車站為機房集中資源管控以及便于綜合布線所增設(shè)。站臺層：為列車停站及客流集散場所，按路軌與站臺的相對位置又可分為島式站臺、側(cè)式站臺，一般為規(guī)則的長方體型建筑結(jié)構(gòu)。

室分系統(tǒng)以華為Lampsite系統(tǒng)為例，網(wǎng)元主要包括BBU、Rhub、PRRU，分布在車站各層。

圖3 地鐵場景系統(tǒng)示意圖

BBU等主設(shè)備全部集中安裝于地鐵通信機房內(nèi)。

RHUB分別安裝于各層弱電/配電間的機架內(nèi)，BBU到RHUB采用機房集中遠供電方式，傳輸方式采用光纜進行信號傳輸。

PRRU安裝于車站內(nèi)吊頂下端，RHUB到PRRU通過光電復(fù)合纜/網(wǎng)線進行集中供電及信號傳輸，移動2/3/4/5G PRRU、電/聯(lián)5G PRRU均部署一條光電混合纜。PRRU按20-25m間距進行布放，各運營商間同一點位各頻段PPRU按間距0.5米進行布放。PRRU點位與存量DAS系統(tǒng)間距1.5米進行布放。為保證連續(xù)覆蓋，對于車站出入口等切換區(qū)域加裝PPRU引導(dǎo)切換。

3 隧道場景設(shè)計方案

地鐵區(qū)間隧道通常寬度約4.5米，高度約5米。地鐵站與站之間的距離在800米至3公里不等，市區(qū)的站間距較小，郊區(qū)的站間距較大。根據(jù)隧道斷面形狀劃分有矩形隧道、圓形隧道、馬蹄形隧道等類型，隧道兩側(cè)分別安裝有弱電電纜托架與強電電纜托架，民用通信專業(yè)占用弱電電纜托架及弱電側(cè)的空間資源。

3.1 漏纜選型

地鐵隧道在5G商用前主要采用13/8"漏纜覆蓋，但13/8"漏纜截止波長在2.9GHz左右，不支持3.3GHz—3.6GHz頻段。因此需要采用更小尺寸漏纜以滿足截止波長需求。原有5/4"漏纜沒有考慮5G傳播，在傳輸衰減和耦合損耗兩個重要的指標(biāo)上，反映在2.7-3.6G頻段上很差，不能滿足覆蓋要求。鐵塔集團總部推動引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)5G新型5/4"漏纜：采用分段耦合專利技術(shù)和高頻優(yōu)化技術(shù)，讓5G高頻段達到現(xiàn)有4G同等覆蓋距離（500米以上），率先實現(xiàn)了5G高頻段與現(xiàn)有4G同等覆蓋距離，解決了5G高頻段隧道覆蓋難題。

隧道內(nèi)的漏纜方案眾多，需根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)系統(tǒng)和改造方案進行選擇。分為改造和新建兩種場景，典型的主流漏纜方案有以下幾種：

改造隧道場景：已經(jīng)有室分系統(tǒng)，承載2/3/4G 系統(tǒng)，通常是2根13/8"的漏纜。改造方案一是增加兩根5/4"漏纜，承載5G（移動2.6G和電信聯(lián)通3.5G頻段），此方案覆蓋電平均勻，但投資較大。改造方案二是不增加漏纜，增加5G信源和隧道天線，一般為現(xiàn)有4G信源數(shù)量的兩倍。此方案施工效率高，但覆蓋不均勻，在5G信源、傳輸及電源配套投資較大。

新建隧道場景：方案一是新建兩根5/4"漏纜承載三家運營商的2/3/4/5G系統(tǒng)，該方案漏纜內(nèi)公網(wǎng)頻段過多，各頻段KPI惡化嚴重。方案二是新建兩根5/4"漏纜承載三家運營商的2/3/4G系統(tǒng)，新建兩根5/4"漏纜承載三家運營商的5G系統(tǒng)，該方案漏纜投資極大、隧道空間難以滿足4根漏纜的安裝，漏纜空間隔離度不夠。

圖4 漏纜設(shè)計方案

3.2 傳輸方案

由于隧道是單洞單軌隧道，光纜鋪設(shè)有多種方案，一般采用2條主干光纜（左、右線各鋪設(shè)一條），形成保護環(huán)網(wǎng)。具體實施方面，機房側(cè)光纜可采用全進全出的敷設(shè)方式（車站機房ODF纖芯以全部成端的方式便于運營商靈活分區(qū)組網(wǎng)和開站），斷點設(shè)備安裝位置多采用掏芯分歧的敷設(shè)方式。主干光纜用于隧道斷點（RRU設(shè)備安裝處）室分設(shè)備，運營商機房傳輸設(shè)備組網(wǎng)、備份使用。每個隧道斷點處均分配一定數(shù)量的芯數(shù)。傳輸設(shè)備組網(wǎng)用纖芯在隧道斷點處采用直連方式，不斷光纖，斷點處只成端需求的纖芯。

為減少光纜的斷點工作量，光纜分歧處建議采用掏芯的建設(shè)方式，斷點設(shè)備安裝處只將本次需求的纖芯引接至光纜引接點光交箱，其余纖芯做好纖芯保護后直達下一個點，不使用的纖芯直連，相較于先斷開后熔接的方式，節(jié)省了大量的熔纖工作量。此方式對于施工技術(shù)提出了較高要求。

3.3 電源系統(tǒng)

隧道內(nèi)部供電系統(tǒng)由電力電纜及節(jié)點交流配電箱組成。節(jié)點交流配電箱由機房內(nèi)基站總交流配電屏/箱取電，可用兩相或三相電，一般使用三相電。鑒于隧道場景維護較為復(fù)雜，例如配電箱采用人工抄表方式很難實施，故基本采用大容量配電箱及智能計量系統(tǒng)，交流配電箱均具備電力分路計量及無線回傳功能，可以把配電箱的電流值、功率值等信息通過無線方式傳輸?shù)絼恿Νh(huán)境監(jiān)控設(shè)備，再上傳到后臺管理系統(tǒng)。地鐵隧道以星型或中繼鏈?zhǔn)降姆绞揭来卧谠摱嗡淼澜涣髋潆娤涑啥?。電力電纜采用無鹵低煙阻燃鎧裝電纜，電纜截面的選擇根據(jù)設(shè)備典型功耗、電纜敷設(shè)距離等因素綜合考慮。

4 結(jié)束語

鐵塔5G室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)需要各方通力合作，承建方和運營商共同商討，在方案確定過程中充分有效溝通，最終達成讓各方滿意的方案。方案的選擇不是絕對的，每種方案都有自身的優(yōu)勢和劣勢，各地的方案在頻率、設(shè)備、漏纜等選擇上均會有差異，需要因地制宜的制定適合現(xiàn)網(wǎng)條件的建設(shè)方案，在保證功能實現(xiàn)的情況下盡可能的節(jié)省建設(shè)投資。