在地铁5G网络建设过程中的规划需求分析

发表时间:2020/9/4   来源:《中国西部科技》2020年第9期   作者:吴卓 姜树弟 解殿超 张胜弟
[导读] 地铁是现代化的交通工具,与传统的交通方式相比,有着客流量大、运行稳定、通行方便等优点
        摘要:地铁是现代化的交通工具,与传统的交通方式相比,有着客流量大、运行稳定、通行方便等优点。在地铁的日常工作管理中,地铁通信无线系统的覆盖是保证地铁乘客通信需求的重要组成部分,本文以地铁无线通信系统的概述为切入点分别介绍地铁覆盖范围和覆盖方式,并对网络优化方式进行探讨。
        关键词:地铁;网络建设;规划
        1 引言
        目前,我国地铁无线通信系统的覆盖范围主要有站台、站厅、隧道等区域。如今的时代是网络与流量的时代,人们无时无刻不处于网络大环境中,因此地铁无线通信网络系统要做到全程覆盖网络,实现无死角的网络渗透。目前,地铁无线通信系统的主要覆盖区域是地铁站台区域,虽然站台区域面积较大且较为空旷,但是地铁在行车以及进出站的过程中仍旧给站台的无线网络带来一 定的影响。 为保证站台区域的网络系统稳定,地铁通信工作人员可以在站台位置设立一个天馈系统 ,通过稳定网络强度提升乘客的网络通信体验。在换乘出口位置处,地铁通信工作人员可以通过吸顶天线的方式进行网络覆盖,以此减少网络覆盖设备的占地面积,减少不必要的浪费。在大部分地铁行车区域中还可以采用地铁基站和室内天线的联合覆盖方式,以最小的占地面积达到最优的网络要盖效果。
        2 地铁5G网络建设方式探讨
        地铁站厅、站台和隧道不同位置的信号覆盖方式不 同。考虑覆盖效果、工程成本、施工方便、检修便捷等因 素,一般情况下在地铁站内的站厅层、站台层、办公区 域、人流通道,这些区域空间较为宽敞,布局吸顶天线的 方式较为合理。在隧道内空间较为狭窄、弯道较多,当列 车经过时,被列车填充后所剩余的空间很小,这对信号传 播会有较大影响,即产生“填充效应”。此外,由于天线 系统的安装空间有限,选择天线的尺寸和增益也会受到很 大限制。车辆运行时风压值较大,地铁方为了运营安 全,不允许外挂天线,使用泄漏电缆或者一体化微站设备进行覆盖比较适合。
        3 5G网络建设过程中的规划
        3.1 5G网络规划策略
        5G网络部署的时候,可以在部署初期采用4G网络和5G网络融合的方式,避免第五代移动网络部署初期的语音业务缺少。现阶段提出的5G语音业务是参考的4G网络中的电路域回落技术,5G建设初期, 5G网络不提供语音业务,当移动终端设备需要接入语音业务时,就回落到4G网络,上,由4G网络的VOLTE制式进行语音信号的接入业务。移动终端设备在语言业务完成之后再次升级5G网络进行数据传输等业务。这种演进分组系统回落的方式,合理的利用了第四代移动网络广泛的基站部署,充分利用4G网络的资源进行5G语音业务,作为一个过渡的语音业务承载方式为5G网络的进一 步发展和部署提供了一个较好的思路。5G网络在接入语音业务时回落到4G的VOLTE语言业务承载方式上。 5G网络部署的中后期,逐步引l进新的语言业务方式,从而实现业务的不断优化升级。
        3.2 5G网络覆盖规划
        在5G网络部署中,网络覆盖面积和覆盖能力直接影响到5G网络的性能,因此在5G网络规划时要重点分析5G网络的覆盖问题。在进行5G网络要盖规划时,要以4G网络基站对小区的覆盖能力为参考,依据4G网络小区边缘参数和小区具体业务吞吐量来决定5G网络基站的部署。

此外,还应考虑基站的高度,以及天线采用的技术和天线的角度,争取达到每个基站的完美覆盖。最后,还要依据5G网络部署的当地环境,针对不同的环境进行链路运算,计算出不同环境下的链路损耗。针对不同环境对网络部署进行一些改进和优化 ,针对郊区、农村这种用户较少的地区可以适当减少基站部署数目,针对平原等平坦开阔的地区可以采用基站的规则分布,针对高原、城市等地区可以根据需求有目的性的部署。
        3.3 地铁5G网络配套方案
        在电源建设方面,交流市电系统建设由地铁建设方引入,三家运营商合用,根据各个机房的需求向地铁建 设方提出容量需求。目前由各厂家提供的资料来看5G功耗明显上升,如表1所示:    5G设备按照每系统5kW容量估算。按照1小时备电考 虑充电功率约0.9kW,按照能效比3.2考虑,制冷功率约0.5kW,根据各车站大小不同所需设备数量不同,每增加一套5G系统大约需10kVA左右市电容量。
        地铁机房交流总容量等于直流总负荷增加交流总负荷,直流总负荷等于直流设备负荷加直流蓄电池负荷,交流总负荷等于交流设备负荷加UPS蓄电池负荷。
        根据各车站大小所需设备数量不同通过计算和往期经验建议由地铁建设方引入2路60KVA至280KVA独立运行的380V(三相五线制)交流电源至配电箱。对于已经建设线路,如果不满足5G容量需求则需向地铁方提出扩容。
        直流电源系统建设,三家运营商合用一套直流电源系统。机房直流供电系统由交流配电箱、组合开关电源、直 流蓄电池、直流列头柜、UPS主机、UPS蓄电池和交流列头柜组成。
        机房内部:机房内BBU、RRU、传输等设备供电均为 直流供电,配置直流开关电源及直流列头柜,整流模块数 量根据实际负载按照“N”进行配置。直流列头柜内按各 运营商划分配电区域,为各运营商设备供电,蓄电池后备时间按1小时考虑。
        隧道内部:隧道内RRU设备供电为交流供电,配置UPS供电系统及交流列头柜(功率因素按0.85考虑,利用 率按0.8考虑),交流列头柜与隧道内配置交流配电箱采 用链型连接,为各运营商RRU配电,蓄电池后备时间按1小时考虑。
        隧道距离小于2.5公里区间RRU设备供电由机房内交 流列头柜提供交流电,因隧道设备RRU设备较多,在隧道 相应位置配置交流配电箱,采取就近车站机房取电的原则 为负载供电。区间大于2.5公里供电方案采用由机房和涵洞交流配电箱直接供电,不提供后备电源。
        4 总结
        地铁覆盖场景在不同无线制式下一直是各个通 信运营商关注和建设的重点,5G 高频段带来了频谱 效率的增加,同时也给覆盖增加了难度。通过上文的 分析和建议,可以预见到:随着高频材料和工艺技术 的提高以及规模化的应用,必然会出现更加合理、完 善的方法和技术,以进一步优化地铁场景的覆盖,这 也是下一步研究的重点和方向。
        参考文献
[1]董江波,刘玮,任冶冰,刘娜.5G网络技术特点分析及无线网络规划思考[].电信工程技术与标准化,2017, 30(01) : 38-41.
[2]张同须移动通信网络发展及其网络规划设计应对思考[J]电信工程技术与标准化, 2015 , 28(03) : 1-5.
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