破解覆蓋挑戰(zhàn)，中興通訊創(chuàng)新方案將中國地鐵帶入5G時代

北京時間11月22日下午消息（蔣均牧）世界各地，5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)如雨后春筍般涌現(xiàn)，提供更快速度、更低時延，為新的消費者和企業(yè)應(yīng)用提供動力，在許多國家實現(xiàn)了無處不在的覆蓋。

在過去的四年里，約有260家運營商在全球部署了這項技術(shù)。GSMA預測，到2025年，5G網(wǎng)絡(luò)將覆蓋全球約三分之一的人口。

雖然5G的普及比LTE快得多，僅僅四年多時間全球連接就達到約15億，但地鐵站和地鐵車廂內(nèi)的覆蓋已被證明更具挑戰(zhàn)性。

以中國為例，5G戶外覆蓋率超過95%，但通勤線路的覆蓋率卻不到55%。中國有308條地鐵線路，全長10287公里，其中近90%建成于五年或更久之前，彼時的5G網(wǎng)絡(luò)還沒有開始部署。

地鐵5G覆蓋挑戰(zhàn)

中興通訊無線接入網(wǎng)產(chǎn)品規(guī)劃經(jīng)理范瑩瑩（音譯，F(xiàn)an Yingying）解釋說，這種差距是由多個因素造成的，例如城域網(wǎng)中部署的蜂窩系統(tǒng)電纜類型的限制。

中國5G網(wǎng)絡(luò)使用2.6GHz和3.5GHz頻段，但現(xiàn)有電纜只能處理800MHz到2.3GHz之間的頻率。她指出，需要新的電纜來支持5G頻率。

傳統(tǒng)的漏同軸電纜覆蓋面臨著巨大的障礙，由于密集的金屬車廂造成的信號衰減和列車快速運行造成的多普勒效應(yīng)，地鐵內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)信號遭到嚴重減弱。

障礙之二是地鐵系統(tǒng)的空間限制。安裝新電纜要求從隧道到車廂的間距至少1.2米，但現(xiàn)有大多數(shù)地鐵只有大約1米。

電力不足是第三個因素。每個地鐵站的機房供電容量約60kW。對于支持5G業(yè)務(wù)的電纜，以及增加新的信號源（5G RRU），需要將功率提高到至少100kW。這就需要對機房進行改造，以升級供電系統(tǒng)。

范瑩瑩指出，由于地鐵線路平均每天運行18個小時，幾乎沒有時間進行建設(shè)和改造：“與室外覆蓋相比，這些條件大大減緩了在地鐵中部署5G覆蓋增強功能的進程，導致地鐵內(nèi)的覆蓋率低得多?！?/p>

中興開發(fā)定制系統(tǒng)

中興通訊為地鐵開發(fā)了一個定制系統(tǒng)，在隧道中安裝了毫米波回程，減少了電纜損耗的影響?；貍飨滦兴俾矢哌_15Gbps，上行速率也有2Gbps之多。

利用毫米波進行回傳的優(yōu)點是具備極大的帶寬和高傳輸容量：“這使得它適用于需要超高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用，例如多家運營商的回傳?！?/p>

為了消除由列車高速運動引起的頻移和多普勒效應(yīng)，毫米波回程系統(tǒng)在列車接入單元（C114注：TAU，CPE的一種）接收到頻率信號時進行補償。車廂內(nèi)的所有乘客和控制信息都被打包，并通過具有L2TP協(xié)議的路由器傳輸?shù)絋AU。

對基于電纜的解決方案來說，當?shù)罔F高速運行時信號將會發(fā)生多普勒頻移。但在地鐵車廂內(nèi)部署多頻多模的Qcells，就可消除信號偏移。采用中興通訊的Super-MIMO解決方案可保持蜂窩容量和用戶體驗，確保車廂內(nèi)的覆蓋與典型的室內(nèi)覆蓋范圍相同。

范瑩瑩指出，這個基于3GPP的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性優(yōu)于Wi-Fi和LTE-M平臺。

5G驅(qū)動的智慧地鐵可以由城市中的所有運營商共享，因此可以減少信號源點和多非共享頻段RRU的數(shù)量。

其他好處還包括低干擾，因為毫米波相比低頻段覆蓋范圍更短，減少了與鄰近網(wǎng)絡(luò)干擾的可能性，允許更有效地利用可用頻譜，并增強整體網(wǎng)絡(luò)性能。

范瑩瑩補充道，因為波長更窄，毫米波設(shè)備天線陣列可以在更小的區(qū)域容納更多的單元，提高了上下行鏈路的波束賦形增益：“即使輸出功率很低，毫米波仍能提供良好的信號質(zhì)量和覆蓋范圍?！?/p>

滬、穗成功實踐

中興通訊在今年4月與中國電信合作，為上海地鐵4號線部署了“5G車地系統(tǒng)”。這條34公里長的線路現(xiàn)已實現(xiàn)了5G的全面覆蓋，同時，能源消耗減少了75.6%，總投資成本減少了20%、約200萬元。

基于中興通訊的創(chuàng)新解決方案，這條線路保持了傳統(tǒng)電纜系統(tǒng)中可用的160個RRU，但只需要96個AAU。該公司表示，該系統(tǒng)在地鐵中提供了高達1.7Gbps的峰值下行速度，在隧道中的傳輸容量高達15Gbps。

2020年，該公司與中國移動合作，在廣州地鐵上推出新系統(tǒng)，保證了以160公里/小時高速移動下的業(yè)表現(xiàn)，地鐵上的平均數(shù)據(jù)速率為600Mbps。

通過靈活的幀結(jié)構(gòu)適配，中興通訊的城域網(wǎng)解決方案能夠快速修改下行和上行幀結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對5G行業(yè)應(yīng)用中出現(xiàn)的不可預見的情況。這使得毫米波能夠更有效地利用其大寬帶，并覆蓋廣泛的場景和業(yè)務(wù)變化。

升級后的網(wǎng)絡(luò)可供乘客和地鐵運營使用。專用APP和站臺上的屏幕顯示所有線路的到達時間、車廂的實時占用率和車廂溫度。乘客下車后，Qcell的亞米精度定位能力將引導乘客至離另一條線路或出口最近的路徑。

在隧道中安裝毫米波回程系統(tǒng)需要大約六個月，而車廂可以同時進行改裝，僅需幾周時間。

范瑩瑩指出，其解決方案可以部署在中國90%以上的地鐵線路上，并已在約190個地鐵型號上進行了測試。

“在兩年內(nèi)，通過我們不斷推出的解決方案以及對傳統(tǒng)電纜的改造，中國可以在地鐵中實現(xiàn)與室外相同的5G覆蓋水平。”她說。

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