电梯和地下室5G薄覆盖的研究与应用.pdf

212023.065G天地0 引言薄覆盖概念多见于有线宽带 FTTH 范畴，是相对于全覆盖的一个名词，是指光缆到楼栋、楼层而未进户（全覆盖）。5G薄覆盖，即在5G网络覆盖的室内末端场景或者疑难场景，如电梯、地下室，适当降低覆盖标准，以寻求建设成本和网络质量的平衡。随着我国城市化进程加快，城市高层建筑日益增多，城市无线电环境日趋复杂。在大型、高层建筑物内部的无线覆盖场景，包括地下停车场、地下商场、电梯等，其移动信号弱，易形成移动通信的盲区、弱覆盖区。因此，如何做好室内深层次、精确覆盖，有效解决机场、高铁站、地铁站、酒店、写字楼、大型商场、居民区、校园、风景区和医院等具有极高话务量区域的室内覆盖问题，应得到通信运营企业的高度重视。较好的无线覆盖效果，必然要增加大量的投资，尤其是信源（RRU、AAU）、天馈线系统等设备费用与安装费用的投资。而当今我国倡导节能减排，作为通信运营商，无论是从承担的社会责任，还是从企业自身降低运行成本、提高资源利用率的角度，都应把节约能源、创建绿色企业作为今后工作的重点。为解决上述两者的矛盾，既要满足在该类场景下手机用户的语音、数据业务通信需求，也要做到降低网络建设、维护成本，提高设备资源利用率，做到节能减排。以 5G 薄覆盖思路为基础，针对上述特定室内场景下的 5G 覆盖方式进行研究与探讨，为创建绿色企业添砖加瓦。1 研究方法与思路为进一步提高 5G 网络深度覆盖水平，改善商务楼宇、居民区等室内电梯、地下室等场景覆盖质量，并缩减相应的建设成本，合理开展电梯、地下室等特定场景的建设与优化目标，依据集团公司 5G 移动业务与网络发展策略，以薄覆盖为主要思路，并结合无线网络实际情况，研究了商务楼宇、居民小区等不同场景下电梯间、地下室等封闭式场景的不同覆盖水平要求及成本造价。1.1 聚焦重点场景网络建设切忌盲目“一刀切”，对于不同类型的商务楼宇、居民区应该区别对待，本研究对不同楼宇类型提出不同建设目标，重点是保障关键楼宇、居民聚居区的信号覆盖。政企客户、直接影响用户口碑的小区，需要集中建设，加强覆盖。居民聚居小区周围明显缺少宏站，除电梯、地下室以外，室内信号也偏弱，需要通过集中建设加强覆盖，将来也可以用于解决小区深度覆盖问题。1.2 不单独使用 RRU 信源为了降低终端切换频率，在商务楼宇电梯、地下室尽量与平层分布系统共用 RRU 信源；居民区楼宇电梯、地下室尽量与小区滴灌（类似于小区分布系统）共用 RRU 信源。根据覆盖和用户实际需求选择合适的信源，总体原则要电梯和地下室5G 薄覆盖的研究与应用穆利华 董浩闻 陈新民中国电信股份有限公司江苏无线网络优化中心摘要：移动网络覆盖要求越高，建设成本往往也越高。对于运营商 5G 建设部门，如何平衡好二者之间的关系尤为重要。当前我国 5G 基站建成量占全球总量已超过 70%，5G 基站建设和维护（包括电费）成本大幅上升，部分 5G 基站利用率不足。应当研究如何既能满足重点场景的基本覆盖，又能提高基站的投资效益。以 5G薄覆盖思路为基础，针对电梯和地下室等特定室内场景 5G 覆盖方式进行研究与探讨，具有一定的指导和参考意义。关键词：5G；薄覆盖；室内分布系统；交叉222023.065G天地考虑投资的经济性及信源的利用率，由于电梯、地下室不需要吸收高话务，建议采用宏基站、RRU+直放站的方式进行覆盖。1.3 薄覆盖下的天馈线布放的研究在进行空旷地下室、车库覆盖时可以采用薄覆盖的建设思路。天线选择吸顶天线与板状定向天线相结合的方式，优化天线数量、馈线长度，降低成本。方案一：如图 1 所示，采用 1 条双向主馈线贯穿东西，14个板状天线（其中 2 个覆盖地下通道）以背靠背的形式对其进行全覆盖，背靠背天线点位平均间距为 20 米；地下室薄覆盖使用板状天线 12 个，平均每副天线覆盖面积 400 平米。天馈系统造价 3163.21 元，总体造价 3869.16 元，单位面积造价 0.81元/平方米。方案二：如图 2 所示，采用 1 条双向主馈线贯穿东西，11个板状天线（其中 2 个覆盖地下通道）交叉形式对其进行全覆盖，交叉天线点位平均间距 15 米；地下室薄覆盖使用板状天线 9 个，平均每副天线覆盖面积 533.33 平米。天馈系统造价2783.13元，总体造价3489.08元，单位面积造价0.73元/平方米。板状天线垂直偏移 26原理说明：如图 3 所示，板状天线增益达到 8dBi，交叉天线点位距离 15 米，天线点位至墙体距离20米，板状天线最远覆盖距离4050米。理想状态下，即板状天线信号墙面全反射时，水平夹角为 69 度，而考虑墙面反射及正常传播的衰耗，需要减小水平夹角，以 5 度为例，则实际的水平夹角为 64 度，即板状天线垂直偏移 26 度，如图3 中红实线所示。方案三：如图 4 所示，采用 2 条主馈线贯穿东西，15 个全向吸顶天线、2 个板状（覆盖地下通道），全向天线平均点位间距为 15 米；地下室薄覆盖使用全向天线 15 个，平均每副天线覆盖面积 320 平米。天馈系统造价 4209.78 元，总体造价5268.71 元，单位面积造价 1.10 元/平方米。1.4 电梯和地下室 5G 覆盖新目标探讨在中国电信 5G NSA&SA 网络测试规范中，对于室内楼宇 DT/CQT 评估指标是否满足覆盖需要灵活把握，一般来说大部分区域（大于等于 95%）满足接收电平（SS-RSRP）-110dBm 且 Sinr -3 且语音通话正常即可，这可以作为 5G覆盖的新目标。在制定方案前除了对电梯、地下室之外，还要对楼宇内用户主要活动区域进行无线信号测试。2 实施效果与经济分析选取两个城市分别对商务楼宇、居民区的电梯、地下室图 1 背靠背板状天线覆盖图 2 交叉板状天线覆盖图 3 交叉板状天线覆盖原理图图 4 吸顶天线覆盖232023.065G天地等特定室内场景5G覆盖的造价进行测算，其中商务楼宇电梯、地下室的覆盖造价比居民区略高，这与建筑规模、地下室覆盖面积、电梯覆盖要求及天线口输出功率等有关，从已实践的结果可以得出以下结论：（1）电梯层数越高、所用信源数量越少（与电梯分布集中程度有关）、对数周期或板状天线密度越低、输出口功率越低，其造价越低。（2）地下室面积越大、所用信源数量越少（受限于单元、楼栋之间的分布）、天线分布密度越低、输出口功率越低，其造价越低。（3）电梯每 7 至 8 层一副天线（薄覆盖）相较于每 4 层一副天线（全覆盖），并且采用 1.4 中新的 5G 覆盖标准下，室分造价每层可降低 12.2 元。以30层的商务楼宇电梯为例，每4层1副对数周期天线，不含信源室分造价为 2319 元，含信源室分造价为 3025 元；即电梯覆盖（如图 5 所示）不含信源每层造价 77.3 元，含信源每层造价 100.8 元。如按照每 24 米或 7 8 层一幅对数周期天线，可在满足 1.4 中新 5G 覆盖标准下进一步降低造价至 65.1元（不含信源）、88.6 元（含信源）。（4）在地下室天馈布放采用交叉板状（薄覆盖），并且采用 1.4 中新的 5G 覆盖标准的情况下，相较于传统吸顶（全覆盖），室分造价每平米降低 0.3 元。经过测算，1.3 中三种覆盖方案不含信源每平米造价分别为：交叉板状（如图 6 所示）0.58 元、背靠背板状（如图 7 所示）0.66 元、传统吸顶 0.88 元；含信源每平米造价分别为 0.73元（交叉板状）、0.81元（背靠背板状）、1.03元（传统吸顶）。说明：信源以 20W 光纤直放站为例，在输出口导频功率为 30dBm，即满配的设计方案情况下。3 规模效应以某省某运营商为例，目前登记在册电梯数 100056部，按 照 平 均 每 部 电 梯 15 层 计 算，每 层 电 梯 可 节 约资 金 12.2 元 计 算，电 梯 覆 盖 共 计 可 节 约 投 资 成 本 为1000561512.2=18310248 元。即电梯覆盖成本可降低 1831余万元。目前登记在册地下室面积 39243219 平方米，按照每平米地下室可节约资金 0.3 元计算，地下室覆盖共计可节约投资成本为 392432190.3=11772965.7 元。即地下室覆盖成本可降低1177 余万元。综上，某省某运营商电梯和地下室覆盖成本可节约 3008万元。4 结束语以 5G 薄覆盖思路为指导思想开展了针对电梯、地下室等封闭场景的 5G 室内分布覆盖方式的研究与应用。对电梯场景天线布放，给出两种方案，即每 7 至 8 层一副天线（薄覆盖）和每 4 层一副天线（全覆盖）；并得出电梯5G薄覆盖相较于全覆盖，室分造价每层可降低12.2元，以及“电梯层数越高、所用信源数量越少（与电梯分布集中程度有关）、对数周期或板状天线密度越低、输出口功率越低，其造价越低”的结论。图 5 电梯井板状天线覆盖示意图图 6 交叉板状（板状单天线）天线覆盖示意图图 7 背靠背板状天线覆盖示意图242023.065G天地对地下室场景天线布放，给出了三种方案，即背靠背板状天线、交叉板状天线（薄覆盖）和全向吸顶天线（全覆盖）；并得出了地下室场景 5G 薄覆盖相较于全覆盖，室分造价可降低0.3元每平米，以及“地下室面积越大、所用信源数量越少（受限于单元、楼栋之间的分布）、天线分布密度越低、输出口功率越低，其造价越低”的结论。希望本研究与结论，能对运营商在平衡 5G 网络建设成本和 5G 网络质量二者的关系中起到正面、积极的作用。本研究是在 5G 现网的基础上做的探索性研究，其中天线布放方案以及造价金额，并不代表现网的实际情况或实际值，特此说明。参考文献：1 包嘉琪，包静，杨万辉，基于边缘计算识别无线网络弱覆盖区域的新模式 J.电信科学，2019，Z2：204-207.2 郭志成，5G 室内分布系统解决方案研究 J.信息通信，2020，01：197-198.3徐福车，5G数字光纤直放站及工程设计方案的探究J.长江信息通信，2022，04：75-80.作者简介：穆利华（1985），男，江苏南京人，工程师；研究方向：5G 高校、室内封闭场景的规划、优化。（收稿日期：2023-03-10；责任编辑：赵明亮）综上所述，基于 5G+的无人重型机械集群彻底改变了传统的高速公路养护方式，优化了施工工序，降低了对机械和人员配合工作的要求，进一步提高了养护施工质量，可以实现高速公路智慧养护。5 结束语5G+的无人重型机械集群在高速公路智慧养护中的应用可以扩展到整个智慧高速领域，车路协同是方向，我们既要“聪明”的车，也要“智慧”的路，而 5G+网络为这一切的实现夯实了基础，5G 网络是一张网，但又不只是一张网，5G 时代是一个转折点，CT 和 IT 充分融合，新基建助推数字经济大发展，未来可期。参考文献：1 邱暾.基于 5G 和 AI 技术的高速公路智慧养护应用研 究 J.北 方 交 通，2022（05）：68-70.DOI：10.15996/ki.bfjt.2022.05.018.2 王秋.基于 5G 技术的高速公路运营管理优化研究J.智 能 城 市，2022，8（02）：63-65.DOI：10.19301/ki.zncs.2022.02.021.3 王伟杰.5G 技术在智慧高速公路中的应用场景初探 J.海峡科学，2021（11）：93-95.4陈双全.智慧化 养护的未来J.中国公路，2021（10）：34-36.DOI：10.13468/ki.chw.2021.10.007.5 杨晓旭.“互联网+”智慧公路养护管理技术研究 J.运输经理世界，2022（16）：128-130.6 何均均，王江舟，李辉.云网融合一体化支撑能力探索和应用 J.江苏通信，2022，38（06）：65-70.7 张燕，徐明达，周炜.5G 端网业协同优化提升研究 J.江苏通信，2022，38（05）：43-48.8胡煜华，蔡月清，黎越等.5G网络无线切片技术研究J.江苏通信，2022，38（04）：15-18，28.作者简介：智勇（1976），男，江苏姜堰人，高级工程师，博士；研究方向：复杂系统管理。（收稿日期：2023-02-28；责任编辑：赵明亮）（上接第 20 页）