大型展館5G室分網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案研究

（中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司深圳市分公司，廣東 深圳 518000）

摘 要：文章對(duì)大型展館的5G室分覆蓋規(guī)劃方案進(jìn)行了研究。首先分析了大型展館室分覆蓋所面臨的挑戰(zhàn)，包括通信需求變化大、人員密集、信號(hào)干擾等問題，并提出了相應(yīng)的覆蓋規(guī)劃要點(diǎn)。其次介紹了室分覆蓋鏈路預(yù)算和傳播鏈路研究，以及模擬測(cè)試結(jié)果及分析。再次針對(duì)不同區(qū)域的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)需求和容量速率需求進(jìn)行了分析，并提出了人流量測(cè)算和容量需求及小區(qū)數(shù)測(cè)算的模型。最后根據(jù)實(shí)際情況提出了深圳國(guó)際會(huì)展中心的室分覆蓋方案，為大型展館的5G室分規(guī)劃方案提供了重要參考。

關(guān)鍵詞：大型展館；4G/5G；室分覆蓋；容量分析；小區(qū)規(guī)劃

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2024）20-0010-05

Research on the 5G Indoor Distribution Network Planning Scheme of Large Venues

CAI Yong， DAI Peng， WANG Xiaobin， LIANG Shiming， YAO Mengke

（Shenzhen Branch of China United Network Communications Group Co.， Ltd.， Shenzhen 518000， China）

Abstract： The paper researches the 5G indoor distribution coverage planning scheme of large venues. Firstly， it analyzes the challenges faced by indoor distribution coverage in large venues， including significant changes in communication demands， high density of people， signal interference and other issues， and proposes corresponding coverage planning key points. Then， it introduces the budget for indoor distribution coverage links and research on propagation links， as well as simulation test results and analysis. It analyzes the coverage standard requirements and capacity rate requirements for different areas， and the models of population flow calculation， capacity demand and cell number calculation are proposed. Finally， based on the actual situation， it puts forward the indoor distribution coverage scheme for the Shenzhen International Convention and Exhibition Center， providing important reference for the 5G indoor distribution planning scheme of large venues.

Keywords： large venues; 4G/5G; indoor distribution coverage; capacity analysis; cell planning

0 引 言

與宏基站規(guī)劃不同，室分分布系統(tǒng)施工復(fù)雜度和施工周期遠(yuǎn)超宏站，并且由于物業(yè)協(xié)調(diào)等因素，調(diào)整室分分布系統(tǒng)的單個(gè)天線空間和手段都非常有限，室分分布系統(tǒng)的規(guī)劃水平?jīng)Q定了建筑物內(nèi)部移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)劣。相較于其他場(chǎng)景，展館更為特殊，尤其是展館安全規(guī)格非常高，這使得勘查、施工等準(zhǔn)入難度極大[1-2]。因此，在展館的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和方案實(shí)施中，需要確保網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和部署一次性到位?；诖?，本文以深圳國(guó)際會(huì)展中心的室分覆蓋為例，為大型展館的5G室分網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)提供借鑒。

1 大型展館室分覆蓋規(guī)劃研究

1.1 室分覆蓋挑戰(zhàn)

大型展館室分信號(hào)的覆蓋主要存在下述4個(gè)難點(diǎn)：在非繁忙時(shí)段，通信需求相對(duì)較低，而在高峰時(shí)段會(huì)突然增加；人員密集，通信容量需求較高，需要部署多個(gè)小區(qū)；大型展館內(nèi)部結(jié)構(gòu)空曠，存在多個(gè)小區(qū)之間的信號(hào)干擾；工程施工對(duì)線纜布放的質(zhì)量要求較高，線纜布放困難[3]。

1.2 室分覆蓋規(guī)劃要點(diǎn)

展館建筑物結(jié)構(gòu)和內(nèi)部功能分區(qū)對(duì)室分方案規(guī)劃有很大影響，大型展館建筑結(jié)構(gòu)特殊、功能區(qū)域復(fù)雜，需結(jié)合每個(gè)區(qū)域的不同特點(diǎn)，采取不同的規(guī)劃方式，通常大型展館采用的室分規(guī)劃方式如表1所示。

1.3 室內(nèi)覆蓋傳播鏈路研究

大型展館覆蓋的天線點(diǎn)位通常選擇在需要覆蓋區(qū)域的中央。開闊區(qū)域無線電波傳播環(huán)境與自由空間近似，故可以近似采用自由空間傳播模型來計(jì)算路徑損耗[4]。

由于展館建筑物的特性，間隔、材料等都會(huì)對(duì)無線電波傳播產(chǎn)生影響，此外活動(dòng)人員密集度對(duì)信號(hào)的傳播損耗也應(yīng)該加以考慮[5]。因此，除了考慮空曠區(qū)域的自由傳播外，室內(nèi)展館的鏈路預(yù)算還需要考慮天線饋線損耗、陰影衰落余量、信號(hào)穿墻數(shù)量、不同材質(zhì)的損耗等[6]，表2是計(jì)算室內(nèi)覆蓋鏈路預(yù)算的較為常用參數(shù)。

表中：覆蓋半徑= Log（10，（最大允許的空間損耗-天線口下1米處路徑損耗-墻壁層數(shù)×每層墻壁損耗）/28）。其中，最大允許的空間損耗=天線口RS RE發(fā)射功率-天線跳線插損+天線增益+移動(dòng)臺(tái)接收天線增益-接收RSRP要求-陰影衰落余量。

其他不同材料的信號(hào)穿透損耗值如表3所示。

1.4 模擬測(cè)試結(jié)果及分析

為了更準(zhǔn)確地了解大型展館無線傳播情況，在深圳國(guó)際會(huì)展中心使用Pilot Pioneer軟件對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行了測(cè)試。深圳國(guó)際會(huì)展中心是超大型會(huì)展綜合體，展館采用長(zhǎng)條形“魚骨式”布局，一條南北向、長(zhǎng)1.75千米的雙層中央廊道連接所有的登錄大廳、展廳、會(huì)議區(qū)以及餐飲區(qū)域。共19個(gè)展廳，依中央廊道對(duì)稱排列，南區(qū)16個(gè)標(biāo)準(zhǔn)展廳，北區(qū)3個(gè)多功能展廳。

1.4.1 展廳賦型天線覆蓋專項(xiàng)測(cè)試

天線位置掛高約16 m，橫向測(cè)試信號(hào)結(jié)果如圖1所示，A點(diǎn)設(shè)為預(yù)規(guī)劃PRRU實(shí)際點(diǎn)位（賦型天線掛在A點(diǎn)上方16 m馬道處），測(cè)試從A點(diǎn)依次經(jīng)由BCD點(diǎn)。信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)如下：A點(diǎn)正下方RSRP值約-75 dBm，B點(diǎn)距離PRRU約18 m，RSRP值約為-85 dBm，C點(diǎn)距離PRRU約36 m，RSRP值約為-90 dBm，D點(diǎn)距離PRRU約50 m，RSRP值約為-95 dBm?？v向測(cè)試信號(hào)結(jié)果與橫向測(cè)試信號(hào)結(jié)果相同。統(tǒng)計(jì)測(cè)試區(qū)域內(nèi)RSRP＞-100 dBm占比97.07%，信號(hào)覆蓋半徑約55 m，超過該距離天線信號(hào)覆蓋較弱。

1.4.2 停車場(chǎng)天線覆蓋專項(xiàng)測(cè)試

車道區(qū)域測(cè)試結(jié)果如圖2所示，從測(cè)試結(jié)果上看到，A點(diǎn)設(shè)為預(yù)規(guī)劃PRRU實(shí)際點(diǎn)位，測(cè)試從A點(diǎn)依次至B點(diǎn)。A點(diǎn)正下方RSRP值約-65 dBm，B點(diǎn)距離PRRU約55 m，RSRP值約為-105 dBm。

停車位隔斷區(qū)域測(cè)試結(jié)果如圖3所示，從測(cè)試結(jié)果上看到，A點(diǎn)設(shè)為預(yù)規(guī)劃PRRU實(shí)際點(diǎn)位，測(cè)試從A點(diǎn)依次至B點(diǎn)和C點(diǎn)。A點(diǎn)正下方RSRP值約-65 dBm，B點(diǎn)距離PRRU約35 m，RSRP值約為-85 dBm，C點(diǎn)距離PRRU約45 m（中間多個(gè)承重柱），RSRP值約為-105 dBm。

借鑒現(xiàn)場(chǎng)模測(cè)結(jié)果，同時(shí)考慮停車場(chǎng)車體和人體損耗，PRRU點(diǎn)位規(guī)劃原則如下：

1）車道區(qū)域兩個(gè)PRRU間距55×2×0.8（余量）×0.8（車體損耗）= 70 m。

2）停車位區(qū)域兩個(gè)PRRU間距45×2×0.8（余量）×0.8（車體損耗）= 60 m。

1.4.3 多間隔區(qū)域天線覆蓋專項(xiàng)測(cè)試

多間隔區(qū)域指的是展館小間或者洗手間，展館多間隔區(qū)現(xiàn)場(chǎng)PRRU掛高約2.2 m，洗手間各墻體約20 cm厚度，經(jīng)測(cè)試可得，PRRU在間隔較多的廁所格局里信號(hào)損耗在30 dB左右。

1.4.4 覆蓋標(biāo)準(zhǔn)需求

覆蓋目標(biāo)區(qū)域根據(jù)重要程度可分為VIP標(biāo)準(zhǔn)、高標(biāo)準(zhǔn)、一般標(biāo)準(zhǔn)、低標(biāo)準(zhǔn)4個(gè)等級(jí)[7]，各區(qū)域的5G覆蓋標(biāo)準(zhǔn)建議參考表4。

通過以上理論分析及模擬測(cè)試，得出較為準(zhǔn)確的各類場(chǎng)景下天線覆蓋的覆蓋半徑，為精準(zhǔn)的天線布放提供重要依據(jù)。

1.5 速率需求分析

大型展館的閑時(shí)業(yè)務(wù)量低，突發(fā)業(yè)務(wù)量大，需要進(jìn)行準(zhǔn)確的容量估算，需按最忙時(shí)話務(wù)做容量規(guī)劃，確保用戶速率體驗(yàn)[8]。在預(yù)測(cè)容量需求之前，需要對(duì)大型展館未來需要發(fā)生的業(yè)務(wù)及速率要求進(jìn)行分析，根據(jù)大型展館的高標(biāo)準(zhǔn)定位，并根據(jù)適度超前的規(guī)劃原則，初步判定，大型展館部署初期需要滿足最基本的及時(shí)通信、網(wǎng)頁(yè)瀏覽等業(yè)務(wù)；后續(xù)開通5G將需滿足超高清視頻、專項(xiàng)VR/AR等業(yè)務(wù)需求[9]。表5為各業(yè)務(wù)類型速率匹配表，根據(jù)如上分析，大型展館初期單用戶速率需求為10 Mbit/s左右，后續(xù)需求將達(dá)100 Mbit/s。

1.6 人流量分析

展館設(shè)計(jì)的容納人數(shù)信息可以從展館官網(wǎng)獲取，通常對(duì)于展館的人流量需要根據(jù)以往的忙時(shí)人數(shù)規(guī)模和面積進(jìn)行預(yù)估[10]。這以深圳國(guó)際會(huì)展中心標(biāo)準(zhǔn)展廳的人數(shù)預(yù)測(cè)為例，說明各區(qū)域人流量的測(cè)算方法。其中，老會(huì)展中心展廳1人數(shù)= RRC激活用戶數(shù)/激活比例/聯(lián)通用戶滲透率= 3 848×0.5/0.25/0.3= 25 653人，即：每平方米的人數(shù)為：25 653人/30 000平方米= 0.85人/平方米。推算新會(huì)展中心標(biāo)準(zhǔn)展廳高峰期人數(shù)= 展廳面積×0.85人/平方米= 20 000×0.85= 17 000人。新會(huì)展中心提供給設(shè)計(jì)院的標(biāo)準(zhǔn)展館用戶數(shù)需求是20 000人，取折中每展館約18 000人。

1.7 容量需求分析

容量需求評(píng)估一般采用如表6所示的模型進(jìn)行分析測(cè)算。

經(jīng)過測(cè)算，深圳國(guó)際會(huì)展中心各區(qū)域5G容量及小區(qū)數(shù)如表7所示。

標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)館內(nèi)，按10個(gè)小區(qū)進(jìn)行規(guī)劃，則5G的單用戶數(shù)量及可支持的業(yè)務(wù)如下：

1）展廳內(nèi)高峰期每用戶平均速率約8.3 Mbits。

2）同時(shí)滿足100個(gè)用戶×40 Mbit/s（觀看4K視頻，使用VR/AR）+160個(gè)用戶×10 Mbit/s（觀看2K視頻）。

1.8 干擾分析

為了解場(chǎng)館內(nèi)外小區(qū)的干擾可能，專門對(duì)場(chǎng)館外墻進(jìn)行了損耗測(cè)試，如圖4所示。測(cè)試從A點(diǎn)依次至B點(diǎn)和C點(diǎn)。A點(diǎn)RSRP值約-75 dBm，B點(diǎn)RSRP值約為-95 dBm，C點(diǎn)RSRP值約為-105 dBm。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)模測(cè)可知，場(chǎng)館墻體損耗20 dB以上，從而可基本判定，室內(nèi)信號(hào)外泄微乎其微。室外信號(hào)只要注意規(guī)避，能在室內(nèi)占主導(dǎo)的可能性也非常低。

2 深圳國(guó)際會(huì)展中心室內(nèi)覆蓋方案

根據(jù)以上各區(qū)域的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)、鏈路預(yù)算、模測(cè)結(jié)果、容量、小區(qū)數(shù)量需求等情況，結(jié)合展館各場(chǎng)景功能區(qū)對(duì)容量需求在不同時(shí)間、不同空間均有較大差異的情況，同時(shí)為了進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、減少小區(qū)間干擾，深圳會(huì)展中心各場(chǎng)景功能區(qū)在忙時(shí)、閑時(shí)的小區(qū)規(guī)劃如下。

2.1 展廳小區(qū)規(guī)劃

按照目前深圳老會(huì)展中心峰值人流數(shù)量預(yù)測(cè)，深圳國(guó)際會(huì)展中心展廳忙時(shí)需要14個(gè)小區(qū)，閑時(shí)則通過后臺(tái)調(diào)控修改為4個(gè)小區(qū)，如圖5所示，小區(qū)以顏色區(qū)分。

2.2 登錄大廳小區(qū)規(guī)劃

以北登錄大廳1F為例，如圖6所示，忙時(shí)規(guī)劃11個(gè)小區(qū)，閑時(shí)合并為5個(gè)小區(qū)，以減少干擾。其他樓層及南登錄大廳，也基本按此進(jìn)行了閑忙小區(qū)規(guī)劃。

2.3 地下停車場(chǎng)小區(qū)規(guī)劃

以B1F為例，如圖7所示，忙時(shí)需要需求9個(gè)小區(qū)，閑時(shí)則通過后臺(tái)調(diào)控修改為5個(gè)小區(qū)。

3 結(jié) 論

本研究深入探討了大型場(chǎng)館的5G室內(nèi)覆蓋規(guī)劃方案，針對(duì)其面臨的挑戰(zhàn)提出了相應(yīng)的規(guī)劃策略。通過對(duì)室內(nèi)覆蓋鏈路預(yù)算、傳播鏈路研究和模擬測(cè)試結(jié)果的分析，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到了該領(lǐng)域的復(fù)雜性和重要性。在未來的研究中，可以進(jìn)一步完善覆蓋標(biāo)準(zhǔn)要求、容量需求、行人流量和小區(qū)數(shù)量等方面的模型，以提供更準(zhǔn)確、更有效的規(guī)劃和優(yōu)化方案。本研究所提出的針對(duì)深圳國(guó)際會(huì)展中心的室內(nèi)覆蓋方案為實(shí)際應(yīng)用提供了有益的參考，也為其他大型場(chǎng)館的5G室內(nèi)規(guī)劃策略提供了借鑒。

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作者簡(jiǎn)介：蔡勇（1989—），男，漢族，湖南婁底人，通信中級(jí)工程師，碩士，研究方向：低空、4G/5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；戴鵬（1978—），男，漢族，黑龍江哈爾濱人，通信高級(jí)工程師，本科，研究方向：5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；王曉彬（1990—），女，漢族，河南商丘人，通信中級(jí)工程師，本科，研究方向：4G/5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；梁師銘（1991—），男，漢族，四川綿陽(yáng)人，通信中級(jí)工程師，本科，研究方向：4G/5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；姚夢(mèng)珂（1994—），女，漢族，四川遂寧人，通信中級(jí)工程師，本科，研究方向：5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。