新型泄漏電纜在地鐵隧道場景5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用

馮雷 王晨

【摘要】? ? 地鐵隧道是室分系統(tǒng)建設(shè)中較為特殊的一種場景。在2、3、4G時代，采用常規(guī)漏纜可以有效地進行覆蓋，但在5G時代，需采用新型漏纜來滿足5G網(wǎng)絡(luò)頻段、覆蓋效果等多方面需求，在實際工程應(yīng)用中還需要注意新型漏纜使用時的注意事項。

【關(guān)鍵字】? ? 新型漏纜? ? 5G? ? 已運營地鐵隧道

一、應(yīng)用背景

地鐵作為城市交通網(wǎng)中的重要一環(huán)，承擔起越來越多的居民出行的職責，地鐵已經(jīng)成為每個城市對外的一張重要名片。截止2019年年底，我們已經(jīng)在40個城市（不含港澳臺）運營208條線路，總里程超過6700公里。在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之初，地鐵區(qū)域是各運營商最為關(guān)心的室內(nèi)重點場景。

地鐵區(qū)域根據(jù)具體建筑類型大體可劃分為地鐵車站區(qū)域和地鐵隧道區(qū)域。車站區(qū)域與一般室分場景類似，運營商可通過獨立建設(shè)有源室分系統(tǒng)進行5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。地鐵隧道區(qū)域場景結(jié)構(gòu)特殊，只能采用泄漏電纜覆蓋方案。在2、3、4G時代，都是采用支持頻段在3000M以下的1-5/8泄漏同軸電纜（以下簡稱13/8漏纜）進行隧道分布系統(tǒng)建設(shè)，但由于部分運營商的5G網(wǎng)絡(luò)處于3.5G頻段，因此不能再采用13/8漏纜，而需要使用1-1/4泄漏同軸電纜（以下簡稱5/4漏纜）。對于已經(jīng)運營的地鐵線路，最理想的狀況是“同段長、同斷點”，即隧道內(nèi)新敷設(shè)的5/4漏纜與原承載2、3、4G網(wǎng)絡(luò)的13/8漏纜長度相同，隧道斷點位置相同，5G信源設(shè)備可以利用原有設(shè)備斷點處的光電纜資源。但5/4漏纜的線徑規(guī)格更小，與13/8漏纜相比較而言同頻段傳輸損耗更大，同時由于5G網(wǎng)絡(luò)所處頻段較高，進一步加大了信號的衰減，因此使用常規(guī)的5/4泄漏電纜進行隧道內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，很容易出現(xiàn)弱覆蓋的情況，無法滿足用戶需求。

為解決上述常規(guī)漏纜存在的問題，需要通過新型漏纜進行地鐵隧道內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。

二、常規(guī)漏纜的覆蓋方式

泄漏同軸電纜的組成部分與同軸電纜（即通信工程中俗稱的饋線）相類似，都是由外導(dǎo)體、絕緣層、內(nèi)導(dǎo)體、護套組成，但泄漏同軸電纜的不同點在于，饋線的外導(dǎo)體為完整的銅帶，信號通過饋線時不會外泄;而漏纜的外導(dǎo)體有連續(xù)的、形成一定規(guī)律的槽孔，射頻信號在通過泄漏電纜時，信號會通過槽孔耦合進入自由空間（信號泄漏），進而達到覆蓋目標區(qū)域的目的。

常規(guī)泄漏同軸電纜，無論是13/8漏纜或者5/4漏纜，其槽孔都是等距離、等規(guī)格設(shè)置，即對于常規(guī)漏纜而言，任何一處漏纜的耦合損耗都是相同的，信號外泄強度具體可以表示為：P=I-A-B

其中：P為在某處接收到的信號強度

I為信源輸入至泄漏電纜的信號射頻功率;

A為信號在漏纜中傳輸過程中產(chǎn)生的損耗（距離越遠損耗越大）;

B為輸入的信號在漏纜中的耦合損耗（與距離無關(guān)，為恒定值）。

通過上述公式可以看出，常規(guī)漏纜中的信號強度，隨著覆蓋距離的加大逐漸下降，當信號強度到達邊緣覆蓋場強最低要求時，其長度就是某網(wǎng)絡(luò)的最大覆蓋距離。如圖1所示。

三、新型漏纜的技術(shù)特點

通過圖1可以看出，采用常規(guī)5/4漏纜進行3.5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時，越靠近信源設(shè)備的覆蓋區(qū)域，信號的強度越大，甚至出現(xiàn)信號強度“浪費”的感覺，將這部分“浪費”的信號應(yīng)用于覆蓋遠端區(qū)域，是新型漏纜的最大技術(shù)特點。

新型漏纜可以稱之為“漸變式耦合泄漏同軸電纜”或“等電平泄漏同軸電纜”，其原理為摒棄常規(guī)泄漏電纜的同一耦合損耗（槽孔等距離、等規(guī)格）的生產(chǎn)方式，在一整條漏纜上采用多種不同的槽孔，使漏纜在不同的區(qū)域產(chǎn)生不同的耦合度，最終增強遠端區(qū)域的信號覆蓋強度。它的耦合度是隨著長度的增加而隨之變化，最終盡量使得整條漏纜的覆蓋區(qū)域在同一信號強度范圍內(nèi)。

通過圖2可以看出，一段典型的新型漏纜根據(jù)覆蓋區(qū)域與信源位置的遠近不同而采用三種不同的耦合損耗。可以將一段新型漏纜看作是由三段耦合損耗不同的常規(guī)漏纜“拼接”而成。三種不同耦合損耗的區(qū)域可以分別為稱之為近點區(qū)域、中點區(qū)域和遠點區(qū)域，其對應(yīng)耦合損耗分別為XdB、XdB和ZdB，數(shù)值上X最大、Y居中、Z最小。

近點區(qū)域是最靠近信源設(shè)備的覆蓋區(qū)域，此區(qū)域內(nèi)信號經(jīng)過較近的線纜傳輸，產(chǎn)生的傳輸損耗較小，因此采用較大耦合損耗的設(shè)計方案。在滿足邊緣覆蓋場強的前提下，通過加大耦合損耗的方式，盡量減少此區(qū)域內(nèi)射頻信號的發(fā)射強度，最大程度的將射頻能量預(yù)留出來，增強遠端區(qū)域的覆蓋效果。

中點區(qū)域處于整段新型漏纜的中段位置，信號經(jīng)過了一定距離的線纜傳輸，已經(jīng)產(chǎn)生了一定的傳輸損耗，因此選擇適當減少耦合損耗的設(shè)計方案。達到此區(qū)域的射頻信號經(jīng)過了一定程度的傳輸損耗，信號強度有所降低，因此適當?shù)臏p少耦合損耗，可以保證此區(qū)域內(nèi)信號強度滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋指標要求。

遠點區(qū)域是整段新型漏纜的最遠端，信號已經(jīng)經(jīng)過了較長距離的傳送，產(chǎn)生了較大的傳輸損耗，因此需要最大程度的降低耦合損耗，盡量將新型漏纜中的射頻能量，通過最小的耦合損耗發(fā)送至覆蓋區(qū)域內(nèi)，以保證遠端區(qū)域的信號強度可以滿足用戶需求。

新型漏纜就是通過采取不同耦合損耗的方式，拆強補弱，提升遠端區(qū)域的射頻信號強度，進而實現(xiàn)增加漏纜覆蓋距離的目的。同時，新型漏纜為高頻低損耗漏纜，支持頻段一般為1700M-3700M，通過多種手段優(yōu)化高頻網(wǎng)絡(luò)的傳輸損耗，提升覆蓋能力，進一步保證5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效果。

四、新型漏纜的適用場景

地鐵隧道的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時，需要首先分析隧道場景的現(xiàn)網(wǎng)資源狀況。隧道為新建地鐵線路隧道，需要同時建設(shè)各運營商多種網(wǎng)絡(luò)，如果運營商有低頻網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需求（800M、900M），則不能采用新型漏纜進行多網(wǎng)絡(luò)合路建設(shè)。這是因為對于低頻網(wǎng)絡(luò)，新型漏纜不支持其網(wǎng)絡(luò)頻段，只能采用常規(guī)的、支持全頻段的5/4漏纜建設(shè)隧道分布系統(tǒng)。若果運營商沒有低頻網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需求，出于減少隧道設(shè)備斷點的考慮，可優(yōu)先采用新型5/4漏纜進行隧道分布系統(tǒng)建設(shè)。

隧道為已運營地鐵線路隧道，則只需要建設(shè)各運營商5G網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)。對于已運營地鐵線路而言，原隧道內(nèi)已經(jīng)存在了支持各運營商2、3、4G網(wǎng)絡(luò)的13/8漏纜，并且隧道內(nèi)已有信源設(shè)備斷點，斷點處光電纜資源可以為5G網(wǎng)絡(luò)信源所使用，可重復(fù)利舊現(xiàn)有資源，不但能節(jié)約建設(shè)投資，還可以加快工程建設(shè)速度。但需要著重考慮的是，既有的13/8漏纜是根據(jù)2、3、4G網(wǎng)絡(luò)作為受限網(wǎng)絡(luò)而設(shè)置的地鐵區(qū)間隧道內(nèi)的設(shè)備斷點，漏纜段長較長，通常在550米至600米之間，如果采用傳統(tǒng)5/4漏纜，在“同段長、同斷點”的設(shè)計規(guī)則下，很容易產(chǎn)生弱覆蓋的情況。新型漏纜可以很好地解決上述工程建設(shè)中存在的問題，其漸變式耦合的結(jié)構(gòu)、等電平覆蓋的使用效果，可以有效的將原本弱覆蓋區(qū)域變成覆蓋指標達標區(qū)域，滿足工程驗收，提升用戶體驗。

綜上所述，新型泄漏電纜最適宜應(yīng)用的場景，是已運營地鐵線路內(nèi)單獨新建5G網(wǎng)絡(luò)隧道場景。

五、新型漏纜在工程應(yīng)用中的要點

新型漏纜由于其結(jié)構(gòu)與常規(guī)漏纜不同，同時其應(yīng)用場景多為已運營的地鐵隧道，因此需要在勘察、設(shè)計、工程實施等多個階段，抓住每個階段的要點，以保證工程的順利開展及工程建設(shè)后分布系統(tǒng)的正常使用。

現(xiàn)場勘察的要點，主要體現(xiàn)在勘察數(shù)據(jù)的準確性上。由于是已運營的地鐵線路，隧道內(nèi)已有明確長度的13/8漏纜，并且要求與原有信源設(shè)備同斷點，因此每一條漏纜的長度測量都顯得極其主要，同時在勘察過程中還需要對轉(zhuǎn)角區(qū)域、人防門區(qū)域、線路高度變化區(qū)域進行記錄，上述區(qū)域都會對線纜長度造成影響，因此需要詳見記錄。

漏纜設(shè)計的要點，主要體現(xiàn)在其組網(wǎng)方式上。對于某一條具體新型漏纜而言，其首尾兩端的信源連接組網(wǎng)方式可能存在著差異。若漏纜首尾兩端對應(yīng)的兩臺5G信源設(shè)備，分別安裝在車站機房以及隧道斷點位置，由于安裝在機房的設(shè)備需要通過更多的信號分配過程（功分器）和線纜傳輸路徑，因此饋入至漏纜的射頻信號能力相比較于另一臺的饋入信號強度偏弱;若漏纜首尾兩端對應(yīng)的兩臺5G信源設(shè)備，均安裝在隧道斷點位置，則漏纜兩端饋入的5G信號射頻能量相同。在提交給漏纜廠家漏纜段長時，應(yīng)同時提供各段漏纜的組網(wǎng)方式，根據(jù)組網(wǎng)方式的不同，調(diào)配不同耦合損耗漏纜的具體長度，優(yōu)化工程建設(shè)后的覆蓋效果。

工程實施的要點，主要體現(xiàn)在提高施工效率上。新型漏纜的最廣泛的應(yīng)用場景為已運營的地鐵線路，想要在這類地鐵隧道內(nèi)進行施工，只能在每天的夜間申請?zhí)齑捌?。一般情況下，每個天窗期可利用時間約為3小時，在極短的時間內(nèi)需要完成一整條漏纜的敷設(shè)工作，對施工效率提出了更高的要求。

六、結(jié)束語

在國家“新基站”政策的引導(dǎo)下，各城市地鐵線路的5G網(wǎng)絡(luò)將會大規(guī)模展開，充分了解新型漏纜的組成結(jié)構(gòu)、性能特點，是建設(shè)好地鐵隧道內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)的重要前提，靈活使用新型漏纜，將會加快地鐵隧道場景5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)步伐。對于全國范圍大量既有地鐵線路而言，新型漏纜將會是地鐵隧道場景5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的最優(yōu)解決方案。

參? 考? 文? 獻

[1]通信泄漏同軸電纜參數(shù)的優(yōu)化及性能研究? 微波學報 2010年01期

[2]《蜂窩移動通信射頻工程》? 蘇華鴻

[3] 1700MHz-3700MHz低損耗輻射型漏泄電纜技術(shù)要求? 鐵塔集團企業(yè)文件 QZTT 3012-2019