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摘要:高鐵移動網絡覆蓋是國內三大運營商的一個重點，而高鐵隧道內移動網絡覆蓋更是運營商的一大難點。本文根據我國中部某高鐵線路覆蓋規劃實例，采用“設備+PoI+泄漏電纜”模式，即3家運營商信號源設備通過同一多系統接入平臺接入，信號輸出到泄漏電纜進行隧道覆蓋，隧道口場坪站安裝寬頻切換天線對隧道外進行延伸覆蓋，通過鏈路預算合理布置各運營商主設備信號源，從而實現隧道到室外的無縫覆蓋。最后，根據已有成熟網絡覆蓋解決方案，對未來5G高鐵隧道移動網絡覆蓋方案進行了探討。

關鍵詞:多運營商；高鐵隧道覆蓋；多系統接入平臺；泄漏電纜；鏈路預算；5G

截至2018年底，中國高鐵營運里程超過世界高鐵總里程的2/3，中國高鐵動車組累計運輸旅客突破90億人次，中國高鐵世界領先。高鐵已經成為百姓日常出行必備的交通工具，伴隨著移動通信網絡的飛速發展，人們對于網絡覆蓋質量要求越來越高，高鐵公共通信網絡覆蓋成為各運營商提升品牌效應，提高用戶黏合度的重要競爭領域。由于高鐵車廂材質特殊、高速移動、全封閉等特點，導致其移動通信網絡覆蓋存在穿透損耗大、多普勒頻偏大、切換頻繁等諸多困難。隨著高鐵建設飛速發展，尤其是在我國中西部地區，山區地形中的高速鐵路具有大量隧道，網絡覆蓋難度進一步加大。以我國中部某一鐵路為例，鐵路線路全長265km，其中隧道67座，共約132.947km，隧道占比為50.17%。由于隧道占比較高，且均位于鐵路紅線內，需要與鐵路部門進行協調，建設難度大，因此隧道覆蓋成為高鐵移動網絡覆蓋的重點和難點。

1高鐵隧道覆蓋總體原則

1.1隧道覆蓋設計原則。（1）隧道內設計雙漏纜方式覆蓋，移動為LTEFDD1.8GHz和TD-LTE（F頻）系統，電信為CDMA800MHz和LTEFDD800MHz系統，聯通為WCDMA2.1GHz和LTEFDD2.1GHz系統，各需求系統信號源接入兩根漏纜。（2）基站采用BBU+RRU方式，BBU均設于鐵路紅線外，鐵路紅線內僅設置RRU設備。（3）各通信系統多RRU設備應盡量統籌規劃為一個小區，考慮到小區合并RRU數量限制，應將小區切換控制在隧道內，通過在隧道內設置性能穩定的優質泄漏同軸電纜進行信號覆蓋，確保從正常的基站蜂窩邊界點到切換區域沒有信號場強的突變。同時，通過在網絡中設置相應參數和調整各隧道的覆蓋場強，可以使切換更加平滑，各系統切換需重疊區域如表1所示。1.2設備設置原則。（1）隧道設備設置原則：為了鐵路運營安全，根據鐵路部門要求，隧道內運營商公網通信設備不得隨意安裝擺放，必須放置于其指定位置，故覆蓋需求設備均放置于鐵路部門指定綜合洞室中。（2）洞室設備點間隔：隧道內高頻設備覆蓋距離一般在600～800m之間，低頻設備覆蓋距離在1500～2000m之間，考慮到鐵路隧道內過軌資源缺乏且施工困難，工程中盡量在同側安裝信源設備和泄漏同軸電纜，因鐵路單側可用綜合洞室為500m一處，所以隧道內的高頻通信系統信源設備考慮按500m間距設置，低頻通信系統信源設備按1000m間距設置。（3）場坪站設置原則：場坪站通常位于鐵路隧道出入口紅線柵欄外，是將隧道內無線信號延伸至隧道外一定距離的無線站址，其主要功能是實現隧道內外無線信號的平滑切換。場坪站設置的兩臺PoI（PointofInterface，多系統接入平臺）為定制設備，運營商信源設備統一接至PoI輸入端口，PoI均設置兩個輸出端口，輸出端口連接方式為一個端口經饋線至紅線內連接隧道口壁泄漏同軸電纜，另一個端口連接場坪站切換天線或負載。（4）漏纜設置原則：隧道內采用雙漏纜方式進行覆蓋，漏纜采用13/8類型低煙無鹵阻燃型寬頻電纜規格，工作頻段為800～2600MHz。公網通信漏纜與鐵路專網漏纜同側敷設，兩根漏纜分別掛設于距離軌面2.1m和2.6m隧道壁處，以保證漏纜在列車車窗范圍內，減少穿透損耗。（5）天線設置原則：在隧道口設置兩副窄波束寬頻天線，一副為低頻天線，接入電信CDMA800MHz、LTEFDD800MHz等低頻通信系統。另一副為高頻天線，接入移動LTEFDD1.8GHz、TD-LTE（F頻）和聯通WCDMA2.1GHz、LTEFDD2.1GHz等高頻通信系統。

2高鐵隧道覆蓋解決方案

2.1鏈路預算。隧道內的覆蓋方案，需考慮隧道內和隧道口的鏈路預算。隧道內和隧道口鏈路預算包括“洞室內信源+泄漏電纜鏈路預算”和“隧道口信源+泄漏電纜鏈路預算”，如表2、3所示。2.2隧道內覆蓋解決方案。根據以上鏈路預算，結合高鐵隧道內洞室設置原則，隧道內低頻系統單RRU覆蓋間距設置為1000m，高頻系統單RRU覆蓋間距設置為500m，僅有高頻RRU放置處采用低頻透傳型PoI透傳低頻信號。因此，隧道內洞室主設備設置方案有以下兩種。方案1：低頻+高頻設備布置區采用普通型PoI，PoI輸入端分別接入移動LTEFDD1.8GHz、移動TD-LTE（F頻）、電信C/L800MHz雙模、聯通W/L2.1GHz雙模，本期需求6個系統信源設備，PoI輸出端分別接入設備安裝洞室左右兩側的泄漏電纜。方案2：高頻設備布置區采用低頻透傳型PoI，PoI輸入端分別接入移動LTEFDD1.8GHz、移動TD-LTE（F頻）、聯通W/L2.1GHz雙模4個高頻系統信源設備，PoI輸出端分別接入設備安裝洞室左右兩側的泄漏電纜，低頻信號則通過PoI直接透傳。2.3隧道口延伸覆蓋解決方案。根據隧道間距不同，選擇不同的切換天線布置方案。根據隧道口信源和泄漏電纜鏈路預算，結合各隧道口場坪站實際建設條件差異，在滿足場坪站切換天線掛高12m，且至最近洞室線纜路由長度小于245m條件下，對于隧道間距小于200m的考慮單邊隧道口設置切換天線解決覆蓋，對于隧道間距為200～400m的考慮雙邊隧道口設置切換天線完成露天部分覆蓋，對于隧道間距大于400m的考慮雙邊隧道口設置切換天線，并且中間需新增紅線外大網宏基站解決覆蓋，3種布置方案如表4所示。根據上面切換天線布置方案，隧道口設備連接方案有下面含切換天線和無切換天線兩種。隧道口含切換天線設備連接方案：采用普通型PoI，PoI輸入端分別接入運營商6個需求系統信源設備；PoI輸出端口1連接至隧道口的泄漏同軸電纜，PoI輸出端口2通過合路器反接方式連接至高低頻切換天線。隧道口不含切換天線設備連接方案：采用普通型PoI，PoI輸入端分別接入運營商6個需求系統信源設備；PoI輸出端口1連接至隧道口的泄漏同軸電纜，PoI輸出端口2連接負載。

3高鐵隧道5G網絡覆蓋

工信部已于2019年6月6日向電信運營商頒發了5G商用牌照，各運營商均已在全國范圍內開展5G網絡建設。高鐵作為移動網絡覆蓋的一個特殊場景，其隧道的5G網絡覆蓋是不可回避的一個難題。根據工信部已發放的5G頻段，中國電信和中國聯通為3.5GHz頻段，中國移動為2.6GHz和4.9GHz頻段。依據泄露同軸電纜截止頻率公式計算得出13/8類型漏纜理論截止頻率為2.98GHz，5/4類型漏纜理論截止頻率為3.6GHz。由此看出，13/8類型漏纜已無法滿足多運營商（僅移動單家在2.6GHz頻段可支持5G）高鐵隧道覆蓋5G演進，5/4類型漏纜也僅是理論上臨界支持到5G的3.5GHz頻段，國內尚無支持多運營商5G頻段的商用漏纜產品。現有漏纜模式隧道覆蓋方案在5G上適用性差，必須考慮其它解決方案。針對高鐵隧道移動網絡覆蓋特性，建議5G隧道覆蓋方案從以下幾個方面考慮。（1）優化漏纜指標，漏纜廠家加大研發投入力度，采用分段耦合等新技術，提升現有漏纜指標以滿足5G覆蓋要求。（2）采用波導管等新型材料，用波導管代替傳統泄露同軸電纜。波導管傳送超高頻電磁波，通過它的脈沖信號可以以極小的損耗被傳送到目的地，滿足低路損要求。（3）加大設備布置密度，在現有鐵路隧道單側可用綜合洞室500m一處設置原則基礎上，考慮在對側或同側可用綜合洞室之間新增設備放置處，將設備放置間距縮短為250m甚至更低，以彌補漏纜高路損對信號的衰減。（4）采用八目天線或者對數周期天線，在隧道壁列車車窗同高處安裝八目天線或對數周期天線，對列車進行定向覆蓋。

4結束語

隨著中國鐵塔公司成立，大型公共項目移動網絡覆蓋運營商單兵作戰局面已不復存在，鐵塔公司牽頭解決大型項目移動網絡覆蓋，不僅極大節約了網絡建設投資，也更有利于與業主單位建設協調，但多運營商多網絡覆蓋需求給網絡建設帶來了新的挑戰。本文依托高鐵隧道覆蓋規劃實例，根據高鐵現有隧道洞室分布情況，結合各需求系統鏈路預算，合理設置高低頻主設備信號源，將各系統信號通過不同型號PoI設備合路輸出至泄漏電纜進行隧道內移動網絡覆蓋；對于隧道內外銜接覆蓋，根據長短隧道分布情況，在隧道口場坪合理設置設備和切換天線，實現隧道內至隧道外的延伸覆蓋，從而解決三大運營商高鐵隧道移動網絡多系統覆蓋問題，給予高鐵隧道等封閉場景移動網絡覆蓋一個參考，具有一定的實踐意義。

參考文獻

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作者:彭威城 單位:湖南省郵電規劃設計院有限公司