5G是如何覆蓋地鐵隧道的?

無線深海
蜉蝣采采
地鐵隧道的長度通常超過一千米,內部狹窄逼仄,并且還伴有彎道,采用傳統(tǒng)的定向天線,信號掠射角度小,局部信號衰減快,還容易被遮擋。即使是為5G而生的大規(guī)模天線AAU也難有用武之地。

5G,已經悄然在編織一張?zhí)炝_地網,試圖捕捉每一個5G手機的連接請求,為手機背后那些多姿多彩的靈魂打開世界的窗口,鋪就展示自我的舞臺。

明媚的陽光下,高聳的鐵塔上,碩大的AAU熠熠閃光,照射在密集的高樓,以及忙碌的人群中,彰顯著5G的奧義:連接更多,網速更快,業(yè)務更強。

然而,在深深的地下,還有一個隱秘的角落,幽暗深邃,人流洶涌,行色匆匆,隨著地鐵列車在隧道中疾馳。

伴隨著窗外嘶鳴的風聲,人們或坐或站,值此碎片時間,戴上耳機,用手機觀看短視頻是絕佳小憩的方式。

基于同樣的渴求,成千上萬的人流化作了數據的滾滾洪流。因此,5G地鐵覆蓋,是運營商必須占領的流量高地。

那么,該如何進行地鐵覆蓋呢?

地鐵站臺就相當于一個多層的地下室,采用傳統(tǒng)的室分系統(tǒng),或者新型的有源室分就可以輕松解決,各廠家都有非常成熟的方案,部署只要按需設計即可。

因此,幽長蜿蜒的地鐵隧道,是地鐵覆蓋的重點。

地鐵隧道的長度通常超過一千米,內部狹窄逼仄,并且還伴有彎道,采用傳統(tǒng)的定向天線,信號掠射角度小,局部信號衰減快,還容易被遮擋。即使是為5G而生的大規(guī)模天線AAU也難有用武之地。

為了解決上述問題,需要把無線信號均勻地沿著隧道的方向釋放,形成一種線狀的信號覆蓋,和地面宏站的三扇區(qū)大面積覆蓋截然不同。這就需要采用一種特殊的饋線:泄漏電纜。

話說一般的射頻電纜(也就是饋線),都是讓信號在封閉的線纜內部傳播,不但不能泄露信號,傳播損耗也要盡可能地小,這樣才能高效地把信號從RRU搬運到天線,再通過天線把無線電波高效地釋放出去。

而泄露電纜則不同,它的電纜外導體不是全屏蔽的,有著均勻分布的的泄漏槽或疏編織,也就是說其上有一系列小的槽孔,這樣就可以讓信號均勻地從這些槽孔中泄露出來。

泄露同軸電纜傳輸原理

手機接收到這些信號之后,發(fā)送的信號也可以通過這些槽孔進入線纜內部,然后再在傳導到基站。這樣一來,就實現了雙向通信的功能,專為地鐵隧道這樣的線狀覆蓋場景量身定做,就相當于把傳統(tǒng)的小燈泡變成了長長的日光燈管。

地鐵隧道的覆蓋可以用泄露電纜來解決,但是,接下來還有多運營商共享的問題需要解決。

為了服務各自的用戶,運營商都要進行地鐵線路覆蓋。然而隧道空間有限,各家都建一套設備也著實浪費,因此就需要把泄露電纜共享使用,并采用一種設備,將不同運營商的各種頻段的信號合路,然后再一同送入泄露電纜。

這種可以將不同運營商的,多個頻段的,用途各不同的多路信號合路的設備叫做POI(Pont of Interface)合路器。這種合路器具有合路信號多、插入損耗小等優(yōu)點,被廣泛應用的通信系統(tǒng)中。

從下圖可以看出,POI合路器的端口多能力強,可以輕松實現多個運營商900M,1800M,2100M,以及2600M等多個信號的合路。

當然,假設5G地鐵覆蓋系統(tǒng),必須使用可支持相應5G頻段的POI合路器,電信和聯通需要支持3.5GHz,移動則只需支持2.6GHz即可。

從3G開始,MIMO登上了移動通信的舞臺,成為了提升系統(tǒng)容量最重要的手段;到了4G,2x2MIMO已經成了標配,4x4MIMO屬于高配;而到了5G時代,4x4MIMO則已成為了標配,主流的手機都可以支持。

因此,地鐵覆蓋必須要考慮對4x4MIMO的支持。由于MIMO系統(tǒng)發(fā)送的每路獨立數據都需要獨立的天線,隧道覆蓋就需要4條平行的泄漏電纜來實現4x4MIMO。

如下圖所示,5G RRU作為信號源,輸出4路信號,再通過POI合路器跟其他運營商的信號源合路之后,饋入4根平行的泄漏電纜中,即可實現多通道收發(fā)了,這是提升系統(tǒng)容量最直接有效的手段。

考慮到地鐵行駛速度快,即使通過泄漏電纜把小區(qū)覆蓋扯成了線狀,手機在小區(qū)交界處還是會頻繁的切換和重選。

為了解決這個問題,可以把多個小區(qū)合并成超級小區(qū),通過把多個線狀小區(qū)的長度組合起來,邏輯上屬于一個小區(qū),從而把單小區(qū)的覆蓋范圍擴展了數倍,自然可以避免過多的切換和重選,但容量也隨之降低,在話務量不太高的地方使用起來非常合適。

正是得益于移動通信的更新換代,我們才可以無時無刻,隨時隨地地暢享移動寬帶,即使深入地下,在疾馳的地鐵里也不例外。在這個網絡無處不在,速率越來越高的時代,我們再也不會期待QQ頭像的閃爍:你是GG還是MM?時代的腳步滾滾向前,5G這支洶涌的后浪讓我們解鎖了更多的玩法和價值,彰顯著其存在的意義。好了,本期的內容就到這里,希望對大家有所幫助。

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