沈陽移動地鐵隧道內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)干擾分析

趙彥博

（沈陽地鐵集團有限公司 遼寧 沈陽 110011）

引言

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。

1 頻段之間的安全分析

1.1 地鐵專有頻段

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

1.2 移動新增4G頻段和5G頻段

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)

1.3 頻段間干擾分析

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

2 頻段隔離分析

2.1 移動各網(wǎng)絡(luò)與地鐵專網(wǎng)隔離分析

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。

2.2 物理隔離及角度分析

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。

2.3 設(shè)備及線纜材料對干擾的影響

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]。

3 結(jié)語

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。