地鐵5G無線通信覆蓋工程建設(shè)方式

時間:2022-01-13 09:56:05

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地鐵5G無線通信覆蓋工程建設(shè)方式

在城市公共交通中,地鐵承擔(dān)著巨大的作用。而地鐵無線通信系統(tǒng)是地鐵工程建設(shè)中不可或缺的重要組成部分,在滿足乘客在地鐵中的通信信息需求,為地鐵運營提供必要替換通信手段,建設(shè)5g智慧地鐵等方面發(fā)揮著日益重要的作用。本文從進度管控、方案選擇、創(chuàng)新賦能、安全管理等方面,探討適用于地鐵5G無線通信覆蓋工程的建設(shè)方式。隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展,地鐵對緩解交通壓力、促進城市旅游業(yè)發(fā)展、完善交通線、提升城市形象、提升經(jīng)濟價值、等方面起著重要作用。本文就地鐵隧道場景特點,根據(jù)用戶需求,探討適用于地鐵5G無線通信覆蓋工程的建設(shè)方式。

1地鐵隧道場景描述

地鐵場景不同于常規(guī)的室內(nèi)和室外移動通信場景,地鐵由于移動速度快、話瞬時話務(wù)高、切換頻繁等特殊性會帶來常規(guī)場景遇不到的問題,例如列車高速移動帶來的多普勒頻偏、頻繁切換帶來的速率掉底,全封閉列車帶來的高穿透損耗,瞬時大話務(wù)的沖擊,多運營商多系統(tǒng)多頻合路帶來交調(diào)干擾等。地鐵隧道場景特點為:地鐵多為封閉式環(huán)境,空間狹小,軌道交通站臺站廳、區(qū)間隧道內(nèi)各種無線信號幾乎為盲區(qū),無線信號在隧道場景中傳播容易產(chǎn)生快衰弱,室外信號損耗嚴重。地鐵列車車體、站臺兩側(cè)安全屏蔽門會對無線信號產(chǎn)生嚴重的屏蔽。5G頻率高,傳輸損耗大,難以用傳統(tǒng)泄露電纜覆蓋,工程上協(xié)調(diào)工作困難,設(shè)備安裝位置受限,安全性要求高等。

2地鐵隧道覆蓋需求分析

地鐵乘客特征和運營商價值客戶高度重合:人流聚集度高,投資效率高;娛樂資訊打發(fā)時間;年輕化,上班族占據(jù)重要比例;一定程度上講,地鐵將是5G重要品牌窗口和高價值區(qū)域,地鐵覆蓋的好壞直接影響運營商的競爭優(yōu)勢。在話務(wù)上,地鐵作為重要的城市交通工具,用戶人流量大,特別是上下班高峰期,具有非常高的突發(fā)業(yè)務(wù)量。近年來隨著5G網(wǎng)絡(luò)的商用、無限流量套餐的推廣以及短視頻平臺的興起,用戶需求除了基本的語音業(yè)務(wù),高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求也大大增加。5G為代表的新一代信息技術(shù)的融合和應(yīng)用,是地鐵軌道交通運營保障需求的重要手段,地鐵運營、服務(wù)與保障具有客流量大、數(shù)據(jù)并發(fā)高、跨站點協(xié)同、實時性要求高、數(shù)據(jù)分析復(fù)雜等特征與挑戰(zhàn)。

3地鐵無線通信工程的建設(shè)方式

3.1方案選擇

以廈門地鐵為例,廈門地鐵原有的無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案為地鐵一號線、地鐵二號線均采用13/8泄漏電纜來進行3G以及4G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋,5G網(wǎng)絡(luò)未覆蓋,地鐵三號線無線網(wǎng)絡(luò)信號均未覆蓋。根據(jù)地鐵隧道現(xiàn)有的覆蓋需求,地鐵必須進行全頻段的網(wǎng)絡(luò)覆蓋,所以需對地鐵一、二號線進行5G網(wǎng)絡(luò)的升級改造,對地鐵三號線進行全線的3G、4G、5G無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。根據(jù)以上的覆蓋需求,則需要對現(xiàn)有的泄露電纜方案來進行改造。其中,地鐵一、二號線的泄露電纜改造方案有以下兩種:(1)拆除2條13/8泄漏電纜、安裝2條5/4泄漏電纜。(2)保留2條13/8泄漏電纜、安裝2條5/4泄漏電纜。地鐵三號線的泄露電纜建設(shè)方案為有以下兩種:(1)安裝4條5/4泄漏電纜。(2)軌道集團新建2條13/8泄漏電纜、電信安裝2條5/4泄漏電纜。根據(jù)現(xiàn)有的物料價格以及地鐵三條線路的運行里程,按照451定額的計取方式,三條線路的泄漏電纜建設(shè)造價如表1所示。由表1可見,采用泄露電纜的方案建設(shè)造價比較高,難度比較大,且經(jīng)過與軌道集團的協(xié)調(diào),軌道方出于地鐵運行安全等原因不同意對地鐵一號線、地鐵二號線的泄露電纜進行改造。介于無法對現(xiàn)有的泄露電纜進行改造,再考慮到集團降本增效的策略,地鐵一、二號線采用2.1GRRU升級NR+原有泄露電纜的方案來進行5G信號覆蓋,地鐵三號線采用3.5GRRU+隧道貼壁天線的方式來進行5G信號覆蓋,地鐵三號線的3G、4G信號覆蓋則采用新增設(shè)備合路隧道方建設(shè)的泄露電纜。隧道場景具體方案如下:地鐵一號線:由于地鐵一號線為舊線路,隧道為B型洞空間較小不能夠新增加漏纜或者天線,并且地鐵一號線中的2.1G設(shè)備類型只能開通20M的5G網(wǎng)絡(luò),考慮到地鐵場景的重要性,因此廈門地鐵一號線區(qū)間使用RRU5690的2.1G頻段5G設(shè)備,利舊原有漏纜的配置,將地鐵現(xiàn)網(wǎng)中2.1GLTE-RRU設(shè)備等量替換成5G設(shè)備,共需要127臺5G設(shè)備(其中包含海堤段的4臺設(shè)備),新增34臺BBU設(shè)備。地鐵二號線:由于地鐵二號線同樣為舊線路,隧道為B型洞空間較小不能夠新增加漏纜或者天線,但是地鐵二號線中的2.1G設(shè)備類型能開通40M的5G網(wǎng)絡(luò),因此廈門地鐵二號線區(qū)間采用利舊現(xiàn)網(wǎng)2.1G頻段的4G設(shè)備,在原有4G設(shè)備上開通5G,共利舊200臺2.1G的4G設(shè)備,新增BBU設(shè)備56臺。廈門地鐵三號線共分為兩個建設(shè)階段,第一個階段是廈門站至蔡厝站共21個車站,第二階段是大嶝北站至翔安機場、廈門站至廈門大學(xué)。本次工程建設(shè)廈門地鐵三號線(第一階段),介于隧道為B型洞空間較小,并且軌道方不建設(shè)5G使用的泄漏電纜,因此采用3.5G頻段的5G設(shè)備加隧道貼壁天線的方案,共需要新增2.1G頻段的5G設(shè)備138臺,276副隧道貼壁天線,27臺BBU。地下站臺和站廳場景空曠,無明顯隔斷,使用LampSite方案做5G覆蓋,根據(jù)站廳結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度,pRRU覆蓋半徑根據(jù)發(fā)射功率大小覆蓋半徑控制在22~28m。考慮到地鐵人流密集區(qū)域需要更高的帶寬,因此三條線路站臺站廳部分均采用3.5G頻段的有源室分設(shè)備。其中,一號線共24個車站,需要526臺PRRU設(shè)備、78臺RHUB設(shè)備;二號線共33個車站,需要新增654臺PRRU設(shè)備、99臺RHUB設(shè)備;三號線共28個車站,需要新增500臺PRRU設(shè)備、75臺RHUB設(shè)備。站廳覆蓋方案:出入口及通道:根據(jù)PRRU的覆蓋半徑,約每30m布放一臺PRRU;物業(yè)區(qū):根據(jù)PRRU的覆蓋半徑,平均每10m至15m布放一臺PRRU;軌道方管理用房:主要覆蓋人員辦公區(qū)域,每個PRRU覆蓋區(qū)域不超過2堵墻。(PRRU覆蓋半徑5m至10m)。LampSite系統(tǒng)方案的組網(wǎng)拓撲圖如圖1所示。

3.2創(chuàng)新賦能

與以往的地鐵工程相比,本次的地鐵工程在覆蓋方式、安裝工藝、割接工序以及其他輔助手段等方面進行了創(chuàng)新賦能。覆蓋方式:3號線采用3.5G8T8R+兩面4端口隧道貼壁天線,配置為2個4T4R邏輯小區(qū),同時進行SFN,從而達到4T4R的覆蓋效果,部署方式成本低、安裝速度快。該覆蓋方式相比傳統(tǒng)漏纜解決方案施工簡單,難度低,且可大幅降低設(shè)備及施工費等建設(shè)成本,同時縮短施工周期。覆蓋方式如圖2所示。同時,該種覆蓋方式隧道內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量能夠達到覆蓋要求,在山東的丁家莊站至龍洞站左線隧道試點中,也是采取該種覆蓋方式來進行5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋,覆蓋完成后測試效果良好,以下為測試的各項指標:(1)整體測試指標(包含站臺Lampsite小區(qū))如表2所示。(2)各隧道指標如表3所示。安裝工藝:3號線隧道區(qū)間采用哈芬槽安裝模式,槽道預(yù)埋,避免打孔,保護隧道壁,安裝便捷效率高,設(shè)備安裝時使用專用T型螺栓及安裝件進行緊固,安裝效率提高2倍,安裝質(zhì)量易把控。割接工序:BBU預(yù)先在母局開通并配置好BBU及RRU數(shù)據(jù),按分配端口直接打好標簽,現(xiàn)場安裝后只需對通上聯(lián)光路,可一次性割接開通。輔助手段:自制軌道搬運車,當(dāng)日施工計劃所需設(shè)備一次性搬運,提高施工進度,節(jié)省人工成本;使用光話機,RRU安裝完即可核對光路。

3.3進度管控

由于地鐵屬管制場景,進場施工審批困難,現(xiàn)場安全管制,施工進度受限,所以對于地鐵的工程要嚴格把控進度,確保工程保質(zhì)保量且及時完成。本次的地鐵工程,一、二號線2020年3月開始對接升級改造的進場、方案及商務(wù)談判,在完成審批第一時間進場,強化協(xié)調(diào)機制,保證作業(yè)令的請點審批。地鐵三號線于2019年1月開始主動對接啟動第一次設(shè)計聯(lián)絡(luò)會,隨后緊盯軌道配套進度,具備進場條件第一時間進場施工。另外,對于方案的選擇以及物料的把控也十分關(guān)鍵,對于整體覆蓋方案及軌道配套改造方案精益求精,精心籌備物料,積極協(xié)調(diào)主設(shè)備到貨,提前進行隧道貼壁天線公開招標,定制哈芬槽安裝件等,確保工程進度。

3.4安全管理

對于工程的把控,安全問題永遠是放在第一位的,所以對于工程的安全管理是至關(guān)重要的。本次地鐵工程的安全管理主要有以下幾個方面:安全第一:首次采用哈芬槽的安裝方式,委托土建設(shè)計進行主設(shè)備哈芬槽安裝的安全性論證。維護前置:建設(shè)、維護現(xiàn)場確認樣板站的工藝及安全規(guī)范;施工中組織維護進行檢查及預(yù)驗。強化監(jiān)督:監(jiān)理全程現(xiàn)場進行安全及施工規(guī)范監(jiān)督,凡施工必旁站。強化檢查:項目經(jīng)理每周一次現(xiàn)場檢查,網(wǎng)發(fā)、建設(shè)、維護不定期聯(lián)合現(xiàn)場檢查。嚴守規(guī)程:嚴格遵守軌道施工安全規(guī)范及流程;軌道集團、軌道屬地安全管理單位、軌道施工方,運營商組成聯(lián)合調(diào)度小組,統(tǒng)籌協(xié)調(diào)施工、安全管理各相關(guān)事宜。本文就現(xiàn)階段的實際情況下,以廈門地鐵為例,從方案選擇、創(chuàng)新賦能、進度管控、安全管理等方面,探討適用于地鐵5G無線通信覆蓋工程的建設(shè)方式。隨著通信設(shè)備的不斷演進,會出現(xiàn)更先進的適用于地鐵不同場景的設(shè)備,室分系統(tǒng)也會由傳統(tǒng)DAS室分系統(tǒng)向著數(shù)字化室分系統(tǒng)演進,地鐵的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果也會越來越好。

作者:林逸平 單位:中國電信廈門分公司