福建省郵電規(guī)劃設(shè)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(luò)建設(shè)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(luò)怎樣協(xié)同建設(shè)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，同時對設(shè)計中主要運用的技術(shù)方案以及相應(yīng)的創(chuàng)新手段進(jìn)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(jìn)行建設(shè)，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(shè)正值5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，其建設(shè)方案在考慮現(xiàn)有2/3/4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，還須對未來5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)進(jìn)行預(yù)留，但是由于5G設(shè)備、相關(guān)5G漏纜等配套材料標(biāo)準(zhǔn)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(shè)方案的選擇存在很大的挑戰(zhàn)。

2 建設(shè)方案

2.1 總體設(shè)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(shè)，運營商進(jìn)行共享使用。

為考慮未來5G網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，本次在車站的站廳和站臺部分采用面向5G網(wǎng)絡(luò)的新型數(shù)字化室分系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，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(luò)采用上下行分路、損耗更小的13/8〃型泄漏電纜進(jìn)行覆蓋；電信、聯(lián)通5G網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，以及電信、聯(lián)通5G建設(shè)目標(biāo)不明朗以及建設(shè)成本等原因，近期采用5G RRU+對數(shù)周期天線的低成本建設(shè)方式進(jìn)行覆蓋，遠(yuǎn)期擬采用5G RRU+支持3.5GHz的5/4〃型漏纜的建設(shè)方式進(jìn)行覆蓋。

2.2 設(shè)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(shè)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(jìn)行覆蓋。各站出入口為保證進(jìn)出車站的平滑切換，在進(jìn)出地鐵車站口設(shè)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(yù)留設(shè)計

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

傳輸預(yù)埋：每家運營商在車站5G擴展單元一側(cè)的光纜單獨預(yù)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(fù)合纜均布放兩條，供每家運營商5G PRRU預(yù)留使用。

2.3.3 區(qū)間隧道近期及遠(yuǎn)期建設(shè)方案

（1）各系統(tǒng)信號鏈路預(yù)算

對于上、下行隧道區(qū)間進(jìn)行鏈路預(yù)算時，根據(jù)系統(tǒng)需求指標(biāo)、設(shè)備參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)，對各系統(tǒng)上、下行鏈路進(jìn)行預(yù)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(yuǎn)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(shè)計

2/3/4G及移動5G網(wǎng)絡(luò)隧道斷點設(shè)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(yuǎn)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(luò)隧道斷點設(shè)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(yù)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(jìn)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(yù)算計算的最遠(yuǎn)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(shè)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(yīng)不同系統(tǒng)的覆蓋需求，結(jié)合隧道內(nèi)可用設(shè)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(shè)備覆蓋距離相當(dāng)。

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

隧道2/3/4G/移動5G網(wǎng)絡(luò)采用上下行分纜進(jìn)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(shè)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(shè)計的538/2=269m進(jìn)行設(shè)置。傳輸預(yù)留BBU到RRU的光纜（每家運營商在隧道內(nèi)各5G斷點處均預(yù)留4芯，供5G RRU成端使用）。

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

（5）遠(yuǎn)期5/4〃漏纜隧道5G部署建設(shè)方案

在近期5G RRU+對數(shù)周期的設(shè)備斷點位置，利用隧道5G RRU +5/4〃型漏纜的方式進(jìn)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(yù)留5/4〃泄漏電纜高度為2.1m、2.6m。新建設(shè)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(yuǎn)期的運營商未來5G網(wǎng)絡(luò)的預(yù)留。該建設(shè)方式的成功運用，對于全國范圍內(nèi)即將建設(shè)的類似地鐵項目有著積極的指導(dǎo)意義。