機(jī)場(chǎng)民用通信工程5G無線多網(wǎng)絡(luò)融合綜合解決方案創(chuàng)新實(shí)踐

曾德山

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510630）

0 引 言

西南某國際機(jī)場(chǎng)是國家級(jí)國際航空樞紐，同時(shí)也是高鐵、地鐵以及高速公路無縫銜接的綜合交通樞紐。該機(jī)場(chǎng)建設(shè)分為一期和二期共2期工程，一期工程包含航站區(qū)、飛行區(qū)、工作區(qū)、貨運(yùn)區(qū)以及配套區(qū)5大板塊，2021年上半年建成通航。

1 機(jī)場(chǎng)民用通信建設(shè)的難點(diǎn)

根據(jù)機(jī)場(chǎng)的特點(diǎn)，如何科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)有效地建設(shè)機(jī)場(chǎng)民用通信覆蓋系統(tǒng)是運(yùn)營商必須考慮的問題。結(jié)合目前機(jī)場(chǎng)民用通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求、建設(shè)方式及移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)，機(jī)場(chǎng)民用通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋存在以下困難。

（1）用戶與系統(tǒng)多，覆蓋需求不一致。機(jī)場(chǎng)民用通信系統(tǒng)需同時(shí)接入傳統(tǒng)運(yùn)營商、行業(yè)拓展客戶、能源業(yè)務(wù)客戶等6類客戶14個(gè)頻段的無線通信系統(tǒng)，存在不同運(yùn)營商的覆蓋需求不一致、同運(yùn)營商不同網(wǎng)絡(luò)類型覆蓋需求不一致、不同拓展客戶的覆蓋需求不一致、運(yùn)營商與拓展客戶覆蓋需求不一致等4大難點(diǎn)。具體覆蓋需求及接入系統(tǒng)如表1所示[1]。

表1 用戶接入系統(tǒng)及頻段

（2）規(guī)模大場(chǎng)景多，資源瓶頸明顯。機(jī)場(chǎng)民用通信網(wǎng)絡(luò)需覆蓋航站區(qū)、飛行區(qū)、工作生活區(qū)、配套區(qū)以及貨運(yùn)區(qū)5大板塊內(nèi)各種場(chǎng)景，共計(jì)覆蓋建筑物80余棟，總覆蓋面積約415萬m2。由于需同時(shí)接入14套系統(tǒng)，民用通信系統(tǒng)所需的機(jī)房、電力、管道、桿塔資源較大，若全部獨(dú)立新建不僅投資巨大，而且與機(jī)場(chǎng)規(guī)劃沖突，嚴(yán)重影響機(jī)場(chǎng)總體建設(shè)進(jìn)度。如果全部由機(jī)場(chǎng)建設(shè)方提供，則會(huì)過多的占用機(jī)場(chǎng)資源，與其他專業(yè)的資源需求沖突，大大增加機(jī)場(chǎng)建設(shè)方的協(xié)調(diào)和實(shí)施難度[2]。

2 解決方案

2.1 設(shè)計(jì)原則

（1）3家電信運(yùn)營商傳統(tǒng)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則。自動(dòng)旅客捷運(yùn)系統(tǒng)（Automated People Mover System，APM）隧道內(nèi)采用泄漏電纜覆蓋，管廊、穿場(chǎng)隧道采用射頻拉遠(yuǎn)單元（Remote Radio Unit，RRU）+板狀天線的覆蓋方式，建筑區(qū)域采用吸頂天線的覆蓋方式。傳統(tǒng)分布系統(tǒng)采用雙通道建設(shè)模式，系統(tǒng)先滿足本次工程需求，然后再兼顧網(wǎng)絡(luò)后期擴(kuò)容，預(yù)留適當(dāng)?shù)娜哂嗫臻g[3]。

（2）空管局、經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱經(jīng)信委）傳統(tǒng)室分設(shè)計(jì)原則。建筑區(qū)域采用吸頂天線方式覆蓋，傳統(tǒng)分布系統(tǒng)均采用單通道建設(shè)。

（3）機(jī)房電源配套設(shè)計(jì)原則。根據(jù)分工不同，運(yùn)營商共用電源系統(tǒng)，僅配電回路分開設(shè)置，預(yù)留經(jīng)信委設(shè)備電源接口，空管局電源為其他設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)。鐵塔主機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備采用直流供電，弱電間、弱電井內(nèi)采用交流供電，APM隧道、穿場(chǎng)隧道、管廊內(nèi)采用交流供電。此外，APM隧道、管廊、穿場(chǎng)隧道電源系統(tǒng)采用星型組網(wǎng)方式。鐵塔主機(jī)房與運(yùn)營商合用機(jī)房按甲方要求及現(xiàn)場(chǎng)情況考慮后備時(shí)間0.5 h或1 h，其余區(qū)域不考慮備電[4]。

（4）傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則。考慮到機(jī)場(chǎng)遠(yuǎn)期施工難度，光纜通?？紤]適當(dāng)?shù)念A(yù)留。以需求為基礎(chǔ)，按照各區(qū)域的方案給予一定的冗余配置量。RRU接入光纜采用星型連接方式。根據(jù)運(yùn)營商的需求，在鐵塔公司主機(jī)房與就近的運(yùn)營商合用機(jī)房之間布放相應(yīng)要求的光纜[5]。

2.2 設(shè)計(jì)方案

通過分析機(jī)場(chǎng)各建筑特點(diǎn)和各類用戶的不同覆蓋需求，結(jié)合不同建設(shè)方案的特點(diǎn)，本次T1航站樓、T2航站樓、綜合交通換乘中心（Ground Traffic Center，GTC）以及APM車站采用多系統(tǒng)合路平臺(tái)（Point Of Interface，POI）+高品質(zhì)無源器件+雙纜多進(jìn)多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）方式+有源室分的綜合方案進(jìn)行建設(shè)，將運(yùn)營商各系統(tǒng)無線信號(hào)經(jīng)由POI合路和有源分布系統(tǒng)分別傳送至目標(biāo)覆蓋區(qū)域。APM隧道區(qū)間采用POI+5/4泄漏電纜建設(shè)方案，完成無線信號(hào)的覆蓋。管廊、穿場(chǎng)隧道采用RRU+板狀天線雙系統(tǒng)建設(shè)方案，其余建筑采用有源室分的方案進(jìn)行建設(shè)。飛行區(qū)圍界、遠(yuǎn)機(jī)位停機(jī)坪以及個(gè)人快速交通系統(tǒng)（Personal Rapid Transit，PRT）隧道采用微站的方案進(jìn)行建設(shè)，配套區(qū)工作區(qū)采用室內(nèi)有源分布系統(tǒng)+室外宏站的方案進(jìn)行建設(shè)。

本次機(jī)場(chǎng)民用通信系統(tǒng)主要由壁掛POI、各制式有源設(shè)備、高品質(zhì)大功率無源天饋設(shè)備、射頻拉遠(yuǎn)單元集線器（Remote Radio Unit Hub，RHUB）以及微型射頻拉遠(yuǎn)單元（Pico Remote Radio Unit，PRRU）組成。根據(jù)仿真測(cè)算結(jié)果，本次方案機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)周邊及配套區(qū)道路旁建設(shè)29個(gè)宏站完成全區(qū)域廣覆蓋，跑道圍欄區(qū)域、停機(jī)坪區(qū)域以及登機(jī)廊橋上建設(shè)311個(gè)微站完成飛行區(qū)深度覆蓋。航站區(qū)、工作區(qū)、配套區(qū)以及貨運(yùn)區(qū)建設(shè)傳統(tǒng)雙路室內(nèi)分布系統(tǒng)5套、傳統(tǒng)單路分布系統(tǒng)10套以及新型室內(nèi)分布系統(tǒng)80套，從而完成建筑物內(nèi)部深度覆蓋。

此外，本工程設(shè)置4處運(yùn)營商合用機(jī)房和12處鐵塔公司主機(jī)房，使用421臺(tái)POI、6.24 km泄漏電纜、188.67 km饋線、64.94 km電力電纜以及509.24 km光纜。

3 關(guān)鍵問題分析

3.1 5G覆蓋分析

根據(jù)目前5G的設(shè)備形態(tài)及演進(jìn)的室內(nèi)覆蓋手段，機(jī)場(chǎng)5G室內(nèi)覆蓋的方案共有3種，分別是有源室分、有源室分+無源天線、無源室分。

無源室分廣泛應(yīng)用在4G室內(nèi)覆蓋中，目前主流室分器件廠家已支持800～3 600 MHz頻段的新型無源室分產(chǎn)品，包括合路器、耦合器、功分器以及室分天線等[6]。受制于空間安裝條件和成本等因素，建議5G無源室分采用雙通道或單通道，信源可采用滿足通道數(shù)要求的宏RRU設(shè)備。目前產(chǎn)業(yè)主要有8T8R（8×30 W）RRU，可以提供4個(gè)2T2R或8個(gè)1T1R的端口輸出[7]。

對(duì)于機(jī)場(chǎng)內(nèi)的高業(yè)務(wù)區(qū)域，建議5G采用數(shù)字化室分系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋，對(duì)容量要求較低的區(qū)域可以考慮采用雙通道進(jìn)行建設(shè)，但需要進(jìn)行成本評(píng)估。

3.2 機(jī)場(chǎng)室分系統(tǒng)干擾控制

機(jī)場(chǎng)民用通信系統(tǒng)的干擾主要為民用通信和專用通信的互相干擾，民用通信對(duì)專用通信的干擾隔離度要求為89 dB。民用通信使用的POI系統(tǒng)隔離度最小值為25 dB左右，民用通信系統(tǒng)漏纜與專用系統(tǒng)有0.5 m間隔，空間隔離度約為70 dB，不會(huì)對(duì)專網(wǎng)系統(tǒng)造成干擾[8]。

目前，警用350 MHz與集群800 MHz系統(tǒng)天線與民用通信系統(tǒng)天線有100 cm的間隔，考慮器件的隔離度，空間隔離大于70 dB時(shí)，專用通信不會(huì)對(duì)民用通信系統(tǒng)造成干擾。機(jī)場(chǎng)室分系統(tǒng)干擾控制主要從以下3個(gè)方面改善。

（1）提升器件的品質(zhì)。合理定制高性能無源器件的性能，保證高性能無源器件即使在被應(yīng)用于最高功率時(shí)，也能把其所產(chǎn)生的干擾控制在系統(tǒng)可以接受的范圍內(nèi)。高性能無源器件解決室內(nèi)分布系統(tǒng)的干擾問題時(shí)，在互調(diào)抑制、功率容限的指標(biāo)方面具有非常嚴(yán)格的要求，通過對(duì)于器件的工藝和材質(zhì)的嚴(yán)格要求來保證無緣器件實(shí)現(xiàn)高效應(yīng)用。

（2）室內(nèi)系統(tǒng)隔離。在室內(nèi)建設(shè)多種多套分布系統(tǒng)，將不同信源分別接入不同的分布系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)隔離，有效降低系統(tǒng)間干擾和互調(diào)干擾。

（3）室內(nèi)外覆蓋系統(tǒng)結(jié)合。將室外宏微站和室內(nèi)分布系統(tǒng)有效結(jié)合起來，在加大室外宏微站可承載業(yè)務(wù)量的同時(shí)，減少室內(nèi)分布系統(tǒng)中各個(gè)通信系統(tǒng)相互干預(yù)的情況，避免雜散干擾、阻塞干擾以及互調(diào)干擾。

4 創(chuàng) 新

4.1 新型E站

E站適用于受建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)或裝修效果限制無法按常規(guī)模式布放新型分布系統(tǒng)或微站的熱點(diǎn)場(chǎng)景，避免因破壞建筑物內(nèi)部裝修效果帶來的成本支出和建設(shè)進(jìn)度滯后，在滿足主體業(yè)務(wù)的同時(shí)，完成對(duì)拓展業(yè)務(wù)和能源業(yè)務(wù)的拉動(dòng)。新型E站在機(jī)柜下方內(nèi)部可安裝分布式微站設(shè)備，能夠靈活地滿足熱點(diǎn)區(qū)域?qū)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量的需求，同時(shí)保證未來5G覆蓋的平滑升級(jí)。機(jī)柜上方安裝液晶顯示屏，提供廣告租賃位，增加拓展業(yè)務(wù)收入。機(jī)柜中部設(shè)置共享充電寶安裝位置，滿足乘客充電需求，同時(shí)增加能源業(yè)務(wù)收入。

4.2 5G泄漏電纜4纜鋪設(shè)

在APM隧道內(nèi)同時(shí)布放4條5G泄漏電纜（5/4泄漏電纜），所有5G信號(hào)同時(shí)接入4條泄漏電纜，實(shí)現(xiàn)4T4R[9]。所有漏纜均布放在弱電托架末端，各漏纜間距為200 mm。5G信號(hào)接入4路漏纜，漏纜間距達(dá)到200 mm。2G、3G、4G信號(hào)接入1、3路漏纜或第2、4路漏纜，漏纜間距為400 mm。

4.3 與機(jī)場(chǎng)建設(shè)一體規(guī)劃

民用通信系統(tǒng)所需管道資源全部納入機(jī)場(chǎng)統(tǒng)一建設(shè)，由機(jī)場(chǎng)建設(shè)方統(tǒng)一分給各專業(yè)使用，不僅避免了重復(fù)建設(shè)，同時(shí)大大縮短工程建設(shè)周期。通信設(shè)施建設(shè)列入整個(gè)機(jī)場(chǎng)規(guī)劃進(jìn)行一體考慮，機(jī)場(chǎng)規(guī)劃之初考慮好5G硬件布局，除強(qiáng)弱電、取暖、消防等設(shè)施外，其他設(shè)備藏身于天花板上各處，基本看不見基站。本次5G建設(shè)直接融入機(jī)場(chǎng)規(guī)劃，設(shè)備只占一半機(jī)房面積，另一半空著，為未來技術(shù)更新和容量擴(kuò)展做好空間預(yù)留。

4.4 共建共享

通過對(duì)民用通信系統(tǒng)桿塔需求與機(jī)場(chǎng)方提供的社會(huì)塔資源進(jìn)行統(tǒng)籌，通信資源向社會(huì)開放共享。積極響應(yīng)政府力推“多桿合一”“一桿多用”的理念，有效節(jié)約社會(huì)總體投資成本。機(jī)場(chǎng)民用通信系統(tǒng)將72座通信塔轉(zhuǎn)為社會(huì)塔，為機(jī)場(chǎng)提供72個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位資源。將機(jī)場(chǎng)239座社會(huì)塔轉(zhuǎn)為通信塔，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)室外及周邊配套區(qū)域全面覆蓋[10]。

本次機(jī)場(chǎng)的5G網(wǎng)絡(luò)中，宏基站覆蓋距離為300～500 m，用于開闊場(chǎng)景信號(hào)支撐；微基站覆蓋距離為150 m，用于登機(jī)廊橋等重點(diǎn)區(qū)域；室內(nèi)分布天線覆蓋距離為50 m，用于立體建筑中的深度信號(hào)滲透。機(jī)場(chǎng)的圍界由雙層金屬柵欄組成，微基站布放于柵欄中間，這些微基站的桿體上不僅掛載有通信設(shè)備，還掛載著機(jī)場(chǎng)的監(jiān)控設(shè)備。

鐵塔與機(jī)場(chǎng)共建共享，鐵塔公司建設(shè)的基站桿體用于機(jī)場(chǎng)的監(jiān)控設(shè)施掛載，機(jī)場(chǎng)建設(shè)的照明設(shè)備也為鐵塔提供設(shè)備空間，整個(gè)機(jī)場(chǎng)共有近200個(gè)桿體進(jìn)行了共享。此外，3大通信運(yùn)營商也共同使用鐵塔公司的配套設(shè)施，所有通信基礎(chǔ)設(shè)施都由鐵塔公司統(tǒng)籌建設(shè)，運(yùn)營商只需將自己的設(shè)備掛載上去即可。對(duì)于整個(gè)機(jī)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入，鐵塔公司投資總金額超過2億元，如果按照以前的運(yùn)營商自建方案，建設(shè)成本、消耗資源基本是現(xiàn)在的3倍。

4.5 資源統(tǒng)籌

在區(qū)域內(nèi)設(shè)置2個(gè)超大核心機(jī)房，同時(shí)考慮大范圍內(nèi)的部署效率，設(shè)置9個(gè)重點(diǎn)機(jī)房，將所有宏站/微站的室內(nèi)基帶處理單元（Building Base band Unit，BBU）集中放置在核心機(jī)房或重點(diǎn)機(jī)房?jī)?nèi)，在實(shí)現(xiàn)集約化和云化的同時(shí)，減少一般機(jī)房的數(shù)量，縮短建設(shè)周期，節(jié)約配套投資，降低建設(shè)及維護(hù)成本。

宏站、微站、室分系統(tǒng)共用機(jī)房，能夠降低建設(shè)成本，建設(shè)周期短，集中機(jī)房的安全保障優(yōu)勢(shì)明顯，機(jī)房?jī)?nèi)的配套資源實(shí)現(xiàn)高效利用。縮短宏站建設(shè)周期，快速實(shí)現(xiàn)覆蓋，減少用地面積，降低對(duì)市政建設(shè)的影響。

5 結(jié) 論

西南某國際機(jī)場(chǎng)民用通信工程采用宏-桿-微的立體組網(wǎng)綜合解決方案，室外和室內(nèi)雙協(xié)同，有效提升了機(jī)場(chǎng)無線信號(hào)覆蓋效率。充分考慮各運(yùn)營商對(duì)引入系統(tǒng)與頻段的需求，核算各系統(tǒng)覆蓋能力和技術(shù)要求關(guān)鍵指標(biāo)，分析各系統(tǒng)的干擾問題，采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，提升后續(xù)系統(tǒng)維護(hù)的便利性和可操作性，使用戶享受極致5G體驗(yàn)，為乘客提供全方位智能化服務(wù)，助力機(jī)場(chǎng)智慧化升級(jí)。