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(shí)代

北京時(shí)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(shí)延，為新的消費(fèi)者和企業(yè)應(yīng)用提供動(dòng)力，在許多國家實(shí)現(xiàn)了無處不在的覆蓋。

在過去的四年里，約有260家運(yùn)營商在全球部署了這項(xiàng)技術(shù)。GSMA預(yù)測(cè)，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(shí)間全球連接就達(dá)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(shí)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(gè)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(hào)衰減和列車快速運(yùn)行造成的多普勒效應(yīng)，地鐵內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)遭到嚴(yán)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(gè)因素。每個(gè)地鐵站的機(jī)房供電容量約60kW。對(duì)于支持5G業(yè)務(wù)的電纜，以及增加新的信號(hào)源（5G RRU），需要將功率提高到至少100kW。這就需要對(duì)機(jī)房進(jìn)行改造，以升級(jí)供電系統(tǒng)。

范瑩瑩指出，由于地鐵線路平均每天運(yùn)行18個(gè)小時(shí)，幾乎沒有時(shí)間進(jìn)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(qiáng)功能的進(jìn)程，導(dǎo)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(gè)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。回傳下行速率高達(dá)15Gbps，上行速率也有2Gbps之多。

利用毫米波進(jìn)行回傳的優(yōu)點(diǎn)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(yùn)營商的回傳?！?/p>

為了消除由列車高速運(yùn)動(dòng)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(hào)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)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(duì)基于電纜的解決方案來說，當(dāng)?shù)罔F高速運(yùn)行時(shí)信號(hào)將會(huì)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(hào)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(yàn)，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(gè)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(tái)。

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

其他好處還包括低干擾，因?yàn)楹撩撞ㄏ啾鹊皖l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(qiáng)整體網(wǎng)絡(luò)性能。

范瑩瑩補(bǔ)充道，因?yàn)椴ㄩL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(hào)質(zhì)量和覆蓋范圍。”

滬、穗成功實(shí)踐

中興通訊在今年4月與中國電信合作，為上海地鐵4號(hào)線部署了“5G車地系統(tǒng)”。這條34公里長的線路現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了5G的全面覆蓋，同時(shí)，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(gè)RRU，但只需要96個(gè)AAU。該公司表示，該系統(tǒng)在地鐵中提供了高達(dá)1.7Gbps的峰值下行速度，在隧道中的傳輸容量高達(dá)15Gbps。

2020年，該公司與中國移動(dòng)合作，在廣州地鐵上推出新系統(tǒng)，保證了以160公里/小時(shí)高速移動(dòng)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(duì)5G行業(yè)應(yīng)用中出現(xiàn)的不可預(yù)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(chǎng)景和業(yè)務(wù)變化。

升級(jí)后的網(wǎng)絡(luò)可供乘客和地鐵運(yùn)營使用。專用APP和站臺(tái)上的屏幕顯示所有線路的到達(dá)時(shí)間、車廂的實(shí)時(shí)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(dǎo)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(gè)月，而車廂可以同時(shí)進(jìn)行改裝，僅需幾周時(shí)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(gè)地鐵型號(hào)上進(jìn)行了測(cè)試。

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

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