5G訊號是如何覆蓋地鐵的?

5G,已經悄然在編織起一張天羅地網,試圖捕捉每一個5G手機的連接請求,為手機背後那些多姿多彩的靈魂打開世界的窗口,鋪就展示自我的舞臺。

明媚的陽光下,高聳的鐵塔上,碩大的AAU熠熠閃光,照射在密集的高樓,以及忙碌的人群中,彰顯著5G的奧義:連接更多,網速更快,業務更強。

然而,在深深的地下,還有一個隱秘的角落,幽暗深邃,人流洶湧,行色匆匆,隨著地鐵列車在隧道中疾馳。

伴隨著窗外嘶鳴的風聲,人們或坐或站,值此碎片時間,戴上耳機,用手機觀看短視訊是絕佳小憩的方式。

基於同樣的渴求,成千上萬的人流化作了資料的滾滾洪流。因此,5G地鐵覆蓋,是運營商必須佔領的流量高地。

那麼,該如何進行地鐵覆蓋呢?

地鐵站臺就相當於一個多層的地下室,採用傳統的室分系統,或者新型的有源室分就可以輕鬆解決,各廠家都有非常成熟的方案,部署只要按需設計即可。

因此,幽長蜿蜒的地鐵隧道,是地鐵覆蓋的重點。

地鐵隧道的長度通常超過一千米,內部狹窄逼仄,並且還伴有彎道,採用傳統的定向天線,信號掠射角度小,局部信號衰減快,還容易被遮擋。即使是為5G而生的大規模天線AAU也難有用武之地。

為了解決上述問題,需要把無線信號均勻地沿著隧道的方向釋放,形成一種線狀的信號覆蓋,和地面宏站的三扇區大面積覆蓋截然不同。這就需要採用一種特殊的天線:洩漏電纜。

話說一般的射頻電纜(也就是饋線),都是讓信號在封閉的線纜內部傳播,不但不能洩露信號,傳播損耗也要儘可能地小,這樣才能高效地把信號從RRU搬運到天線,再透過天線把無線電波高效地釋放出去。

而洩露電纜則不同,它的電纜外導體不是全遮蔽的,有著均勻分佈的的洩漏槽或疏編織,也就是說其上有一系列小的槽孔,這樣就可以讓信號均勻地從這些槽孔中洩露出來。

手機接收到這些信號之後,發送的信號也可以透過這些槽孔進入線纜內部,然後再在傳導到基站。這樣一來,就實現了雙向通訊的功能,專為地鐵隧道這樣的線狀覆蓋場景量身定做,就相當於把傳統的小燈泡變成了長長的日光燈管。

地鐵隧道的覆蓋可以用洩露電纜來解決,但是,接下來還有多運營商共享的問題需要解決。

為了服務各自的使用者,移動,聯通和電信這三大運營商都要進行地鐵線路覆蓋。然而隧道空間有限,各家都建一套設備也著實浪費,因此就需要把洩露電纜共享使用,並採用一種設備,將不同運營商的各種頻段的信號合路,然後再一同送入洩露電纜。

這種可以將不同運營商的,多個頻段的,用途各不同的多路信號合路的設備叫做POI (Pont of Interface) 合路器。這種合路器具有合路信號多、插入損耗小等優點,被廣泛應用的通訊系統中。

從下圖可以看出,POI合路器的埠多能力強,可以輕鬆實現多個運營商900M,1800M,2100M,以及2600M等多個信號的合路。

當然,假設5G地鐵覆蓋系統,必須使用可支持相應5G頻段的POI合路器,電信和聯通需要支持3.5GHz,移動則只需支持2.6GHz即可。

從3G開始,MIMO登上了行動通訊的舞臺,成為了提升系統容量最重要的手段;到了4G,2x2MIMO已經成了標配,4x4MIMO屬於高配;而到了5G時代,4x4MIMO則已成為了標配,主流的手機都可以支持。

因此,地鐵覆蓋必須要考慮對4x4MIMO的支持。由於MIMO系統發送的每路獨立資料都需要獨立的天線,隧道覆蓋就需要4條平行的洩漏電纜來實現4x4MIMO。

如下圖所示,5G RRU作為信號源,輸出4路信號,再透過POI合路器跟其他運營商的信號源合路之後,饋入4根平行的洩漏電纜中,即可實現多通道收發了,這是提升系統容量最直接有效的手段。

考慮到地鐵行駛速度快,即使透過洩漏電纜把小區覆蓋扯成了線狀,手機在小區交界處還是會頻繁的切換和重選。

為了解決這個問題,可以把多個小區合併成超級小區,透過把多個線狀小區的長度組合起來,邏輯上屬於一個小區,從而把單小區的覆蓋範圍擴展了數倍,自然可以避免過多的切換和重選,但容量也隨之降低,在話務量不太高的地方使用起來非常合適。

正是得益於行動通訊的更新換代,我們才可以無時無刻,隨時隨地地暢享移動寬頻,即使深入地下,在疾馳的地鐵裡也不例外。

在這個網路無處不在,速率越來越高的時代,我們再也不會期待QQ頭像的閃爍:你是GG還是MM?時代的腳步滾滾向前,5G這支洶湧的後浪讓我們解鎖了更多的玩法和價值,彰顯著其存在的意義。

好了,本期的內容就到這裡,希望對大家有所幫助。