趙彥博
(沈陽地鐵集團有限公司 遼寧 沈陽 110011)
隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,地鐵運行進程逐漸加快,其逐漸成為了人們出行的主要方式,而用戶在地鐵中,經(jīng)常使用4G移動網(wǎng)絡(luò)方式來消磨時間,所以4G網(wǎng)絡(luò)在地鐵場景下的業(yè)務(wù)質(zhì)量以及用戶感知中受到了廣泛的應(yīng)用,導(dǎo)致4G網(wǎng)絡(luò)擴容需求與日俱增。同時國家今年要求5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)要求,產(chǎn)生了4G網(wǎng)絡(luò)擴容和5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)共存的局面,這對地鐵運營信號網(wǎng)絡(luò)是一個巨大的考研,本文從地鐵專有網(wǎng)絡(luò)頻段和4G新增網(wǎng)絡(luò)頻段的安全頻段間隔以及相互見干擾等方面分析,總結(jié)4G網(wǎng)絡(luò)項目擴容的可行性。
目前,沈陽地鐵各條線路內(nèi),地鐵使用的各系統(tǒng),如表1所示。
表1 地鐵專網(wǎng)各系統(tǒng)信息表
現(xiàn)階段,沈陽移動準(zhǔn)備在已經(jīng)開通運營的地鐵1、2、9、10號線內(nèi)建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò),并在地鐵1、2號線內(nèi)進行4G網(wǎng)絡(luò)的擴容(新增4G網(wǎng)絡(luò)頻段),各線路具體增加網(wǎng)絡(luò)情況,如表2。
表2 沈陽移動在各地鐵線路擬接入的網(wǎng)絡(luò)
通過表1和表2可以看出,本次沈陽移動擬接入的各網(wǎng)絡(luò),與地鐵專網(wǎng)各系統(tǒng)的頻段間距較大,不會發(fā)生鄰頻干擾(一般有5M間隔的保護帶寬,即可有效規(guī)避鄰頻干擾),專網(wǎng)各系統(tǒng)與移動準(zhǔn)備接入的各網(wǎng)絡(luò),不在同一套分布系統(tǒng)(泄漏電纜)中,同時民用通信系統(tǒng)中的POI、無源器件及各類接頭,都有-130dBc以上的互調(diào)抑制指標(biāo),即可以規(guī)避互調(diào)干擾,則本次干擾分析,主要考慮沈陽移動擬接入各網(wǎng)絡(luò)對地鐵各系統(tǒng)的雜散干擾[1]。
分析一個系統(tǒng)是否受到干擾,是通過系統(tǒng)的基站接收機能夠承受的最大干擾門限來進行判斷,通常采用一定底噪抬升作為評估標(biāo)準(zhǔn),即系統(tǒng)的基站底噪抬升不超過0.8dB,則判定本系統(tǒng)基站未收到干擾,此時相當(dāng)于外部增加了一個比系統(tǒng)的基站底噪低7dB的干擾信號。
系統(tǒng)的底噪計算公式如下:
其中:K為玻爾茲曼常數(shù);
T為開氏溫度;
B為系統(tǒng)帶寬;
NF為接收機噪聲系數(shù)。
通常為方便計算,上述公式可以變形如下公式:
其中:b為系統(tǒng)帶寬,單位為kHz,NF為5。
通過上述公式,可以計算出目前沈陽地鐵各條線路內(nèi),各專網(wǎng)系統(tǒng)所有接收的最大的外部干擾信號強度,如表3所示。
表3 地鐵專網(wǎng)系統(tǒng)可接收最大外部干擾信號分析
沈陽移動采用的各制式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,均符合國家通用雜散發(fā)射限值相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),對于30MHz至1GHz頻段,雜散發(fā)射值不超過-36dBm/100kHz,對于1GHz以上頻段,雜散發(fā)射值不超過-30dBm/1MHz,按照發(fā)射限值上限進行計算,則沈陽移動擬接入的各網(wǎng)絡(luò)與地鐵專網(wǎng)之間需要的隔離度,如表4。
表4 移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與地鐵專網(wǎng)各系統(tǒng)直接隔離度
通過表4可以看出,無論哪條線路,都是警用350M和集群800M系統(tǒng)隔離度要求最高。
根據(jù)之前地鐵公司反饋的隧道區(qū)間設(shè)備漏纜掛高剖面圖,可以看出,警用350M系統(tǒng)所使用泄漏電纜距離民用通信泄漏電纜最近,民用通信漏纜掛高分別為2100mm和2625mm,警用350M漏纜掛高為3450mm,二者間距為825mm[2]。
綜上所述,警用350M網(wǎng)絡(luò)隔離度需求最高、距離民用通信泄漏電纜距離最近,同時自身的頻段最低自由空間損耗最小,即只要滿足沈陽移動擬接入網(wǎng)絡(luò)不干擾警用350M系統(tǒng),則可以保證對其他系統(tǒng)不存在干擾[3]。
干擾信號與警用350M系統(tǒng)之間的隔離度計算公式如下:
隔離度=無源器件損耗+跳線及接頭損耗-漏纜覆蓋角度增益+漏纜耦合綜合損耗 (3)
其中:無源器件損耗:指信號饋入無源器件的損耗,為5.5dB;
跳線及接頭損耗:指設(shè)備與POI之間,POI與泄漏電纜之間的各類線纜及接頭的損耗總計,為1.5dB;
漏纜覆蓋角度增益:指漏纜在不同的發(fā)射方向上的增益,通常漏纜在發(fā)射方向0°至±45°的增益為0dB,±46°至±68°的增益為-5dB,±69°至±90°的增益為-10dB;
漏纜綜合損耗:指信號通過漏纜耦合至自由空間,并經(jīng)過自由空間進入被干擾系統(tǒng)這一過程中的總損耗,在超過0.8m的距離下,綜合損耗按75dB計算[4]。
由上述公式可計算出,隔離度=5.5+1.5-(-10)+75=92dB,滿足警用350M系統(tǒng)90dB隔離的要求。
需要說明的是,上述計算結(jié)果是在雜散干擾發(fā)射值最大的情況下進行的分析,實際工程中,運營商對設(shè)備的性能指標(biāo)要求要遠高于國家通用雜散標(biāo)準(zhǔn),以沈陽移動目前的設(shè)備供應(yīng)商愛立信為例,其提供的所有應(yīng)用于地鐵內(nèi)信源設(shè)備,在集群800M系統(tǒng)、LTE-M系統(tǒng)以及WLAN(2.4G)系統(tǒng)的頻段范圍內(nèi),其雜散指標(biāo)為-57dBm/100kHz、-86dBm/1MHz以及-58dBm/1MHz,遠優(yōu)于通用雜散指標(biāo),同時民用通信漏纜與各專網(wǎng)系統(tǒng)之間,存在著鐵質(zhì)托架和托架上各類線纜,類似于增加一層“金屬屏蔽網(wǎng)”,進一步增加了干擾信號傳播損耗,規(guī)避了相互干擾[5]。
本文結(jié)合地鐵專網(wǎng)頻段和移動新增4G網(wǎng)絡(luò)以及5G網(wǎng)絡(luò)頻段特點,從理論參數(shù)到實際測試,分析了各頻段間相互干擾的可能性,以及從安全隔離度、信號發(fā)射角度、設(shè)備電氣性能、線纜物理性能等方面,充分說明的移動信號對地鐵專網(wǎng)信號干擾的情況,為安全擴容4G網(wǎng)絡(luò)和建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)提供了充分的說明。