淺析民用通信存量地鐵5G改造

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（武漢虹信技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430205）

1 引言

近年來，隨著城市地鐵建設(shè)規(guī)模的增加，地鐵公網(wǎng)5G信號(hào)覆蓋需求日益劇增，存量地鐵5G改造項(xiàng)目面臨著工程量大、工期短、施工環(huán)境復(fù)雜、安全風(fēng)險(xiǎn)高等挑戰(zhàn)，如何快速地實(shí)現(xiàn)民用通信存量地鐵5G改造，同時(shí)保障用戶及業(yè)務(wù)體驗(yàn)，文章對(duì)此展開分析，介紹存量地鐵場(chǎng)景的5G改造難點(diǎn)、解決方案、工程實(shí)施要點(diǎn)，針對(duì)不同場(chǎng)景的存量地鐵改造部署最佳建設(shè)方式和最快速5G方案，為后續(xù)地鐵場(chǎng)景低成本覆蓋改造建設(shè)提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2 存量地鐵5G改造難點(diǎn)分析

2.1 存量地鐵場(chǎng)景5G建設(shè)的問題

2.1.1 車站一般采用傳統(tǒng)室分建設(shè)模式

存量室分器件不支持5G高頻段：存量分布系統(tǒng)無源器件、天線等只支持0.7～2.7GHz頻段，不支持電聯(lián)3.5GHz頻段。

存量POI不支持電聯(lián)5G頻段：存量POI只支持2.6GHz 60MHz，不支持移動(dòng)2.6GHz 160MHz全頻段，不支持電聯(lián)3.5GHz[1]。

2.1.2 隧道一般采用1-5/8”泄漏電纜覆蓋建設(shè)模式

存量1-5/8”漏纜不支持5G高頻段：存量1-5/8”漏纜最大截止頻率2.7～2.8GHz，無法支持電聯(lián)3.5GHz頻段。

2.2 存量地鐵場(chǎng)景5G改造的難點(diǎn)

技術(shù)難：存量室分站點(diǎn)的資產(chǎn)歸屬、組網(wǎng)形態(tài)、天饋系統(tǒng)承載能力各異；傳統(tǒng)室分不支持電聯(lián)3.5GHz，而移動(dòng)2.6GHz存在利舊可能，因而導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)商需求難以達(dá)成一致。

協(xié)調(diào)難：市電容量、漏纜掛裝位置、過軌預(yù)埋管等需重新提資；運(yùn)營(yíng)線經(jīng)常進(jìn)行線路檢修，很難申請(qǐng)到連續(xù)的作業(yè)令；5G改造施工難免會(huì)破壞原有裝修，需協(xié)商好賠補(bǔ)方案。

施工難：施工時(shí)間受限，運(yùn)營(yíng)線只能夜間施工，作業(yè)時(shí)間窗口不穩(wěn)定；施工條件苛刻，運(yùn)營(yíng)線裝修已完成，現(xiàn)有系統(tǒng)、管線和裝修成品保護(hù)難度大，隧道設(shè)備安裝空間緊張，新增設(shè)備必須確保不侵軌、不影響原有的系統(tǒng)；隧道施工需遠(yuǎn)離高壓接觸網(wǎng)、及時(shí)避讓巡道車，施工環(huán)境惡劣，安全危險(xiǎn)系數(shù)高，地鐵處于運(yùn)營(yíng)期，必須做好協(xié)調(diào)工作，嚴(yán)格按照作業(yè)令施工，確保施工安全；施工成本遠(yuǎn)高于新建項(xiàng)目，作業(yè)時(shí)間不穩(wěn)定，較新建線路施工效率低，人力成本增加，加上施工可能會(huì)破壞裝修，涉及一定的賠補(bǔ)費(fèi)用[2]。

3 存量地鐵5G改造解決方案

3.1 地鐵5G改造原則

充分保證網(wǎng)絡(luò)性能：新建5G網(wǎng)絡(luò)滿足運(yùn)營(yíng)商的性能指標(biāo)要求，最大程度降低對(duì)存量2/3/4G系統(tǒng)的影響。

實(shí)現(xiàn)最大程度共享：協(xié)調(diào)三家運(yùn)營(yíng)商5G信源設(shè)備共點(diǎn)位設(shè)置，最大程度共享電源、傳輸?shù)扰涮踪Y源[3]。

合理利舊，節(jié)約成本：支持2.6GHz的存量天饋、漏纜可以利舊，盡量利舊軌行區(qū)存量斷點(diǎn)位置[4]。

3.2 存量站點(diǎn)技術(shù)評(píng)估

3.2.1 技術(shù)方案評(píng)估

根據(jù)技術(shù)方案需求，針對(duì)傳統(tǒng)室分或新型室分、無源器件頻段和功率容量、電源、傳輸系統(tǒng)余量等，核對(duì)竣工圖紙和現(xiàn)場(chǎng)情況是否一致。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)性能預(yù)評(píng)估

通過現(xiàn)場(chǎng)路測(cè)和運(yùn)營(yíng)商后臺(tái)MR指標(biāo)判斷原系統(tǒng)的覆蓋效果，計(jì)算5G系統(tǒng)的理論鏈路損耗，分析5G引入對(duì)原系統(tǒng)的影響，評(píng)估理論覆蓋效果。

結(jié)合后臺(tái)指標(biāo)、天饋系統(tǒng)互調(diào)指標(biāo)判斷原系統(tǒng)的干擾水平，理論分析引入5G系統(tǒng)后可能造成的干擾，通過合理的頻率分配規(guī)避干擾。

3.3 車站室分改造方案

3.3.1 存量站點(diǎn)為傳統(tǒng)室分系統(tǒng)

中心站、換乘站以及人流量較大的車站，建議疊加建設(shè)一套5G 4T4R分布式皮基站，滿足高價(jià)值場(chǎng)景高容量、高業(yè)務(wù)性能的需求。若移動(dòng)在2.6GHz已饋入存量DAS的情況下，在售票廳、站臺(tái)等人流密集區(qū)域疊加建設(shè)5G分布式皮基站，需特別注意兩個(gè)系統(tǒng)間的干擾，應(yīng)在疊加分布式皮基站區(qū)域斷開傳統(tǒng)DAS分布系統(tǒng)。

較為偏遠(yuǎn)的郊區(qū)站，人流量較小，業(yè)務(wù)需求較低?？梢钥紤]新建一套0.7～3.7GHz頻段的雙路DAS，降低建設(shè)成本。若原天饋系統(tǒng)支持0.8～2.7GHz頻段，移動(dòng)2.6GHz可以同時(shí)饋入存量DAS和新建DAS，實(shí)現(xiàn)優(yōu)于2T2R的業(yè)務(wù)性能。

3.3.2 存量站點(diǎn)為新型室分系統(tǒng)

根據(jù)5G傳輸帶寬需求及pRRU拉遠(yuǎn)距離，配套線纜可選擇CAT 6A網(wǎng)線或光電復(fù)合纜，針對(duì)傳輸帶寬10Gbps以上、拉遠(yuǎn)距離大于100米的物業(yè)點(diǎn)應(yīng)選擇光電復(fù)合纜方式，同時(shí)根據(jù)線纜類型選擇具備電口或光口的中繼單元rHUB設(shè)備。

根據(jù)原室分系統(tǒng)的設(shè)備、配套線纜情況，合理選擇5G改造方案：

軟件升級(jí)方案：現(xiàn)網(wǎng)可以軟件升級(jí)的分布式皮基站一般為2T2R設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)2*2MIMO，業(yè)務(wù)容量低于4T4R方式，工程施工難度最低，僅需新增BBU，投資成本在分布式皮基站的各種改造方式中相對(duì)最低。

替換現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備方案：對(duì)點(diǎn)位安裝空間受限、rHUB至pRRU線纜可利舊場(chǎng)景，評(píng)估4G網(wǎng)絡(luò)容量情況，選擇替換已部署設(shè)備為5G雙頻或多頻分布式皮基站，滿足4G現(xiàn)網(wǎng)容量需求和5G業(yè)務(wù)發(fā)展，投資成本高。

疊加新增5G分布式皮站：對(duì)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備施工改造困難且具備空余安裝條件的物業(yè)點(diǎn)，可選擇疊加新增一套5G分布式皮基站，工程量相當(dāng)于純新建一套分布式皮基站，不對(duì)現(xiàn)網(wǎng)4G部署造成影響，投資成本較高。

3.4 隧道室分改造方案

3.4.1 拆除1-5/8”漏纜，新建1-1/4”漏纜（存量漏纜不支持2.6GHz）

當(dāng)隧道內(nèi)滿足4根漏纜安裝空間時(shí)，新建4根1-1/4”全頻漏纜[5]（如圖1，漏纜承載0.7～3.7GHz，移動(dòng)、電聯(lián)5G實(shí)現(xiàn)4T4R，更易控制干擾，但改造成本相對(duì)高）。

圖1 新建4根1-1/4”全頻漏纜

當(dāng)隧道內(nèi)不滿足4根漏纜安裝空間時(shí)，新建2根1-1/4”全頻漏纜（如圖2，漏纜承載0.7～3.7GHz，移動(dòng)、電聯(lián)5G實(shí)現(xiàn)2T2R，干擾不易控制，難以實(shí)現(xiàn)無縫割接，改造成本相對(duì)較低）。

圖2 新建2根1-1/4”全頻漏纜

3.4.2 利舊1-5/8”漏纜，新建2根1-1/4”漏纜（存量漏纜支持2.6GHz）

移動(dòng)5G通過2.6GHz擴(kuò)展POI饋入存量1-5/8”漏纜，新建1-1/4”漏纜僅承載電聯(lián)5G（如圖3）。

圖3 新建2根1-1/4”3.5G漏纜

5G信源全部饋入新建1-1/4”漏纜，與原2/3/4G系統(tǒng)完全獨(dú)立運(yùn)行（如圖4）。

圖4 5G信源全部饋入新建1-1/4”3.5G漏纜

3.4.3 利舊1-5/8”漏纜，電聯(lián)重耕2.1GHz作為5G頻段（存量漏纜支持2.6GHz）

改造工程量小，只需更換POI，將移動(dòng)2.6GHz和電聯(lián)2.1GHz信源直接饋入原1-5/8”漏纜即可（如圖5，重耕2.1GHz方案最大化利舊了存量室分系統(tǒng)，改造成本低。但由于2.1GHz只有50MHz帶寬用于承載5G，且在存量DAS上只能實(shí)現(xiàn)2T2R，業(yè)務(wù)性能較其他改造方案偏弱，適用于改造難以實(shí)施的老線路，或者業(yè)務(wù)需求較低的郊區(qū)線路）。

圖5 利舊1-5/8”漏纜

3.4.4 利舊1-5/8”漏纜，電聯(lián)5G采用軌旁天饋高增益天線覆蓋（存量漏纜支持2.6GHz）

在不改變現(xiàn)有1-5/8”漏纜的情況下，電聯(lián)5G可以使用新增5G設(shè)備來對(duì)兩副4T4R高增益定向天線進(jìn)行部署。移動(dòng)5G可以選擇利舊原有1-5/8”漏纜，或者選擇使用新增5G設(shè)備來對(duì)兩副4T4R高增益定向天線進(jìn)行部署（如圖6，業(yè)務(wù)性能相對(duì)漏纜覆蓋較弱，改造成本低，實(shí)施較簡(jiǎn)單）。

圖6 電聯(lián)5G高增益天線覆蓋

4 存量地鐵5G改造工程實(shí)施要點(diǎn)

4.1 施工現(xiàn)場(chǎng)詳勘

核對(duì)設(shè)計(jì)方案和現(xiàn)場(chǎng)情況是否一致。根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行方案變更并調(diào)整提資計(jì)劃（新增漏纜是否有掛裝空間、開斷點(diǎn)是否有新增設(shè)備的空間、側(cè)式站過軌預(yù)埋管是否夠用、區(qū)間人防門預(yù)留孔是否夠用、軌行區(qū)站臺(tái)段漏纜掛裝條件）。

4.2 完善施工準(zhǔn)備工作

施工人員：隧道是5G改造施工的重難點(diǎn)，宜抽調(diào)具有豐富地鐵施工經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員和施工人員，進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)；車站區(qū)域施工難度較小，人員根據(jù)施工計(jì)劃靈活進(jìn)行調(diào)配；根據(jù)地鐵公司批復(fù)的作業(yè)窗口時(shí)間，及時(shí)調(diào)整施工力量，確保工程順利交付。

施工材料：根據(jù)各施工現(xiàn)場(chǎng)的具體材料需求，每個(gè)施工工地制定詳細(xì)的材料需求表，并及時(shí)采購(gòu)，縮短到貨周期，確保工期按進(jìn)度實(shí)施，倉(cāng)庫(kù)租賃采取就近原則，保證物料能夠在短時(shí)間內(nèi)配送至施工現(xiàn)場(chǎng)，減少轉(zhuǎn)運(yùn)成本。

機(jī)械儀表：根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃，投入充足的工程車輛用于工程材料運(yùn)輸及工程人員載送，并后備工程車保障突發(fā)任務(wù)的緊急應(yīng)對(duì)，準(zhǔn)備數(shù)量充足的測(cè)試儀表，做到隨工隨測(cè)，保障施工質(zhì)量，盡量避免由于施工質(zhì)量問題帶來的整改工作量。施工用自制平板車，車輪必須滿足地鐵公司要求，避免破壞軌道上行車保護(hù)裝置。

進(jìn)場(chǎng)協(xié)調(diào)：與地鐵公司簽訂施工協(xié)議并與各協(xié)辦部門進(jìn)行方案審核，參加相關(guān)部門的各項(xiàng)安全培訓(xùn)與技術(shù)培訓(xùn)，考試合格后核發(fā)施工負(fù)責(zé)人證，協(xié)調(diào)施工主辦單位、協(xié)辦單位與運(yùn)管部門，爭(zhēng)取連續(xù)的作業(yè)天窗點(diǎn)，并保證施工效率，降低施工人力成本。

4.3 合理安排作業(yè)計(jì)劃

地鐵改造項(xiàng)目施工窗口時(shí)間短、工期緊，因此需將每日施工計(jì)劃細(xì)化到時(shí)段。

根據(jù)施工組織計(jì)劃中的工期安排，提前向地鐵公司上報(bào)施工月計(jì)劃、周計(jì)劃，特殊情況可申請(qǐng)日計(jì)劃與臨時(shí)補(bǔ)充計(jì)劃，根據(jù)地鐵公司批復(fù)的作業(yè)窗口，及時(shí)調(diào)整施工計(jì)劃，組織施工力量，保證項(xiàng)目順利完工。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)呈現(xiàn)持續(xù)推進(jìn)趨勢(shì)，新建地鐵線路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全面覆蓋，民用通信存量地鐵5G改造被提上日程，如何快速地實(shí)現(xiàn)存量地鐵5G覆蓋，同時(shí)保障用戶及業(yè)務(wù)體驗(yàn)，通過本文介紹的存量地鐵場(chǎng)景的不同覆蓋方案，分析對(duì)比并綜合協(xié)調(diào)難度、建設(shè)成本、建設(shè)周期等因素，確定適合各場(chǎng)景下存量地鐵5G覆蓋方案和工程實(shí)施要點(diǎn)，為后續(xù)存量地鐵場(chǎng)景5G覆蓋提供必要的建設(shè)指導(dǎo)。