昆明地鐵4號線公網(wǎng)通信系統(tǒng)信號覆蓋方案

福建省郵電規(guī)劃設計院有限公司 黃崇明

昆明地鐵4號線是云南首條綜合考慮了運營商2/3/4G及5G網(wǎng)絡建設的共建共享項目。本文對各運營商無線網(wǎng)2/3/4G與未來5G網(wǎng)絡怎樣協(xié)同建設進行了詳細介紹，同時對設計中主要運用的技術(shù)方案以及相應的創(chuàng)新手段進行了說明。

1 項目背景及難點分析

昆明軌道交通4號線是貫穿昆明城區(qū)南北方向的重要運輸樞紐，線路全長43.584km，是昆明市已建成的最長地鐵線路，全線共有29個車站，面積共計36萬m2，其公網(wǎng)覆蓋系統(tǒng)于2017年8月進行建設，于2020年9月投入使用。

昆明軌道交通4號線公網(wǎng)通信系統(tǒng)建設正值5G網(wǎng)絡建設初期，其建設方案在考慮現(xiàn)有2/3/4G網(wǎng)絡的基礎(chǔ)上，還須對未來5G網(wǎng)絡的建設進行預留，但是由于5G設備、相關(guān)5G漏纜等配套材料標準未出，并且全國范圍內(nèi)沒有成熟的類似案例可以借鑒，故對本項目建設方案的選擇存在很大的挑戰(zhàn)。

2 建設方案

2.1 總體設計思路

昆明地鐵4號線公網(wǎng)通信覆蓋系統(tǒng)屬于共建共享工程，由鐵塔公司統(tǒng)一建設，運營商進行共享使用。

為考慮未來5G網(wǎng)絡的演進，本次在車站的站廳和站臺部分采用面向5G網(wǎng)絡的新型數(shù)字化室分系統(tǒng)進行建設，每家運營商通過分布式皮站獨立組網(wǎng)；隧道部分2/3/4G及移動5G網(wǎng)絡采用上下行分路、損耗更小的13/8〃型泄漏電纜進行覆蓋；電信、聯(lián)通5G網(wǎng)絡由于現(xiàn)有成熟的13/8〃型泄露電纜頻段不支持，支持3.5GHz的5/4〃型泄露電纜標準不統(tǒng)一，以及電信、聯(lián)通5G建設目標不明朗以及建設成本等原因，近期采用5G RRU+對數(shù)周期天線的低成本建設方式進行覆蓋，遠期擬采用5G RRU+支持3.5GHz的5/4〃型漏纜的建設方式進行覆蓋。

2.2 設計頻段選擇

三家運營商擬接入的14個系統(tǒng)及頻率如下所示：

電信頻段

CDMA800：870-880/825-835MHZ；電信FDD-LTE（2.1）：2110-2130/1920-1940 MHZ；FDD-LTE（1.8）：1860-1880/1765-1785MHZ；5G NR：3400-3500MHZ

移動頻段

GSM900：934-960/889-915MHZ；DCS1800：1805-1830/1710-1735 MHZ；TD-LTE(F)：1885-1915MHZ；TD-LTE(E)：2320-2370MHZ；TD-LTE/NR2.6G：2515-2675MHZ；TD-LTE(A)：2010-2025MHZ

聯(lián)通頻段（MHZ）

FDD-LTE（1.8）：1830-1860/1735-1765 MHZ；WCDMA：2130-2165/1940-1975 MHZ；5G NR：3500-3600MHZ

2.3 建設方案

2.3.1 站廳站臺層2/3/4G覆蓋方案

站廳層、站臺層采用分布式皮站PRRU進行覆蓋。各站出入口為保證進出車站的平滑切換，在進出地鐵車站口設置室內(nèi)外信號重疊覆蓋區(qū)。PPRU考慮未來5G點位，每20m布放一個。

2.3.2 站廳站臺層5G PRRU預留設計

PRRU安裝點位預留：現(xiàn)有2/3/4G PRRU安裝點位旁預留5G PRRU安裝空間。

傳輸預埋：每家運營商在車站5G擴展單元一側(cè)的光纜單獨預留4芯，供5G中繼擴展單元單獨成端使用；中繼擴展單元到射頻天線一體化單元CAT6A網(wǎng)線/光電復合纜均布放兩條，供每家運營商5G PRRU預留使用。

2.3.3 區(qū)間隧道近期及遠期建設方案

（1）各系統(tǒng)信號鏈路預算

對于上、下行隧道區(qū)間進行鏈路預算時，根據(jù)系統(tǒng)需求指標、設備參數(shù)及技術(shù)指標，對各系統(tǒng)上、下行鏈路進行預算。其中隧道內(nèi)車門關(guān)閉，車內(nèi)移動手機的車體損耗按18dB，人體損耗按3dB，隧道寬度因子影響為3dB（漏纜距車廂遠處約4m），POI按上、下行2路均輸出考慮，插入損耗按5dB，電信聯(lián)通5G合路器插入損耗按3dB。

漏纜的覆蓋距離（m）=(Pin-(P+L1+L2+L3+L4+L5))/S，典型取值如表1所示。

表1 漏纜的覆蓋距離典型取值

（2）隧道區(qū)間斷點設計

2/3/4G及移動5G網(wǎng)絡隧道斷點設計：

根據(jù)上述計算公式電信CDMA、FDD-LTE1.8/2.1G、移動GSM 900/1800、TD-LTE F、移動TD-LTE A/E/D頻段、聯(lián)通FDD-LTE、WCDMA、移動NR 2.6G頻段最遠點漏纜長度計算結(jié)果如下：

電信CDMA（1x/DO）：750m；FDD-LTE1.8/2.1G：516/498m

移動GSM 900/1800：740/538m；TD-LTE F：478m；TD-LTE A/E/D頻段：494/413/296m；移動NR 2.6G：415m；

聯(lián)通FDD-LTE：493m；WCDMA：490m

電信聯(lián)通5G網(wǎng)絡隧道斷點設計：

電信、聯(lián)通3.5GNR頻段覆蓋模型以中天5/4〃漏纜HLRCTCYZ-50-32T(1-1/4”窄帶)為模型，計算如表2所示。

表2 鏈路預算表（電信、聯(lián)通3.5GNR）

隧道區(qū)間切換重疊區(qū)計算：

列車從甲站到乙站的運行過程中，需考慮重疊覆蓋區(qū)，保證切換的正常進行。昆明地鐵4號線列車行駛速度最快為100km/h，每秒能運行28m，考慮切換重疊覆蓋區(qū)域后各系統(tǒng)斷點間最大距離計算如下：

斷點最大距離（雙邊）=【鏈路預算計算的最遠點漏纜長度(單邊)-系統(tǒng)切換時間（本小區(qū)）*列車每秒運行距離】*2

根據(jù)上述原則，各系統(tǒng)實際計算出的斷點設置距離如下：

電信CDMA（1x/DO）：1444m；FDD-LTE1.8/2.1G：1004/968m；NR3.5G：576m；

移動GSM 900/1800：1340/938m；TD-LTE F：928m；TD-LTE A/E/D頻段：960/798/564m；移動NR 2.6G：802m；

聯(lián)通FDD-LTE：958m；WCDMA：924m；NR3.5G：538m。

根據(jù)以上計算結(jié)果，得出如下結(jié)論：

為適應不同系統(tǒng)的覆蓋需求，結(jié)合隧道內(nèi)可用設備安裝位置的實際情況，本工程承載2/3/4G及移動5G的13/8〃漏纜RRU間距約為282*2=564m。承載聯(lián)通、電信5G的5/4〃漏纜RRU間距約為269*2=538m，基本與2/3/4G設備覆蓋距離相當。

（3）區(qū)間隧道2/3/4G及移動5G網(wǎng)絡13/8〃漏纜建設方案

隧道2/3/4G/移動5G網(wǎng)絡采用上下行分纜進行覆蓋，昆明地鐵車窗高度為2m~2.8m，綜合公網(wǎng)與專網(wǎng)的干擾隔離要求，與地鐵方協(xié)商確定泄漏電纜高度為2.1m、2.6m。

（4）近期隧道5G（RRU+對數(shù)周期天線）建設方案

采用5G RRU+對數(shù)周期天線覆蓋方式。對數(shù)周期天線點位按照5G斷點設計的538/2=269m進行設置。傳輸預留BBU到RRU的光纜（每家運營商在隧道內(nèi)各5G斷點處均預留4芯，供5G RRU成端使用）。

電源預留：隧道內(nèi)各5G斷點處均預留1.5kW電力資源供各運營商5G RRU接入。

（5）遠期5/4〃漏纜隧道5G部署建設方案

在近期5G RRU+對數(shù)周期的設備斷點位置，利用隧道5G RRU +5/4〃型漏纜的方式進行覆蓋。電信、聯(lián)通5G RRU通過合路器合路后接入5/4〃型漏纜，如圖1所示。

圖1 電信、聯(lián)通5G RRU通過合路器合路后接入5/4〃型漏纜

與地鐵方協(xié)商確定預留5/4〃泄漏電纜高度為2.1m、2.6m。新建設的5/4〃漏纜安裝采用“L”型專用卡具固定在弱電托架前端，與現(xiàn)有布放的13/8〃漏纜上下交錯布放。

3 總結(jié)

昆明地鐵4號線公網(wǎng)通信系統(tǒng)采用分布式皮站+13/8〃漏纜與5/4〃漏纜結(jié)合的方式實現(xiàn)了共建共享，從工程實施難度考慮了近期及遠期的運營商未來5G網(wǎng)絡的預留。該建設方式的成功運用，對于全國范圍內(nèi)即將建設的類似地鐵項目有著積極的指導意義。