5G是如何覆蓋地鐵的？

本文來源：無線深海

地鐵區(qū)域，是運(yùn)營商必須占領(lǐng)的流量高地。這里有大量的人員流動(dòng)和聚集，隨之而來的是海量的數(shù)據(jù)連接需求。人們需要數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，看視頻、刷新聞，打發(fā)無聊的時(shí)間。

然而，你有沒有想過，在地鐵這樣的封閉區(qū)域，5G信號(hào)是如何進(jìn)行覆蓋的呢？

地鐵區(qū)域，大致可以分為站臺(tái)區(qū)域和隧道區(qū)域。

地鐵站臺(tái)，就相當(dāng)于一個(gè)多層的地下室。采用傳統(tǒng)的室分系統(tǒng)，或者新型的有源室分就可以輕松解決信號(hào)覆蓋。各廠家都有非常成熟的方案，部署只要按需設(shè)計(jì)即可。

而幽長蜿蜒的地鐵隧道，是地鐵覆蓋的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

地鐵隧道的長度通常超過一千米，內(nèi)部狹窄逼仄，并且還伴有彎道。采用傳統(tǒng)的定向天線，信號(hào)掠射角度小，局部信號(hào)衰減快，還容易被遮擋。即使是為5G而生的大規(guī)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(hào)均勻地沿著隧道的方向釋放，形成一種線狀的信號(hào)覆蓋，和地面宏站的三扇區(qū)大面積覆蓋截然不同。

這就需要采用一種特殊的天線：泄漏電纜。

話說一般的射頻電纜（也就是饋線），都是讓信號(hào)在封閉的線纜內(nèi)部傳播，不但不能泄露信號(hào)，傳播損耗也要盡可能地小，這樣才能高效地把信號(hào)從RRU搬運(yùn)到天線，再通過天線把無線電波高效地釋放出去。

而泄露電纜則不同，它的電纜外導(dǎo)體不是全屏蔽的，有著均勻分布的的泄漏槽或疏編織，也就是說其上有一系列小的槽孔，這樣就可以讓信號(hào)均勻地從這些槽孔中泄露出來。

手機(jī)接收到這些信號(hào)之后，發(fā)送的信號(hào)也可以通過這些槽孔進(jìn)入線纜內(nèi)部，然后再在傳導(dǎo)到基站。這樣一來，就實(shí)現(xiàn)了雙向通信的功能，專為地鐵隧道這樣的線狀覆蓋場(chǎng)景量身定做，就相當(dāng)于把傳統(tǒng)的小燈泡變成了長長的日光燈管。

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

為了服務(wù)各自的用戶，移動(dòng)，聯(lián)通和電信這三大運(yùn)營商都要進(jìn)行地鐵線路覆蓋。然而隧道空間有限，各家都建一套設(shè)備也著實(shí)浪費(fèi)，因此就需要把泄露電纜共享使用，并采用一種設(shè)備，將不同運(yùn)營商的各種頻段的信號(hào)合路，然后再一同送入泄露電纜。

這種可以將不同運(yùn)營商的，多個(gè)頻段的，用途各不同的多路信號(hào)合路的設(shè)備叫做POI (Pont of Interface) 合路器。

這種合路器具有合路信號(hào)多、插入損耗小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用的通信系統(tǒng)中。

從下圖可以看出，POI合路器的端口多能力強(qiáng)，可以輕松實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)營商900M，1800M，2100M，以及2600M等多個(gè)信號(hào)的合路。

當(dāng)然，假設(shè)5G地鐵覆蓋系統(tǒng)，必須使用可支持相應(yīng)5G頻段的POI合路器，電信和聯(lián)通需要支持3.5GHz，移動(dòng)則只需支持2.6GHz即可。

從3G開始，MIMO登上了移動(dòng)通信的舞臺(tái)，成為了提升系統(tǒng)容量最重要的手段；到了4G，2x2MIMO已經(jīng)成了標(biāo)配，4x4MIMO屬于高配；而到了5G時(shí)代，4x4MIMO則已成為了標(biāo)配，主流的手機(jī)都可以支持。

因此，地鐵覆蓋必須要考慮對(duì)4x4MIMO的支持。由于MIMO系統(tǒng)發(fā)送的每路獨(dú)立數(shù)據(jù)都需要獨(dú)立的天線，隧道覆蓋就需要4條平行的泄漏電纜來實(shí)現(xiàn)4x4MIMO。

如下圖所示，5G RRU作為信號(hào)源，輸出4路信號(hào)，再通過POI合路器跟其他運(yùn)營商的信號(hào)源合路之后，饋入4根平行的泄漏電纜中，即可實(shí)現(xiàn)多通道收發(fā)了，這是提升系統(tǒng)容量最直接有效的手段。

考慮到地鐵行駛速度快，即使通過泄漏電纜把小區(qū)覆蓋扯成了線狀，手機(jī)在小區(qū)交界處還是會(huì)頻繁的切換和重選。

為了解決這個(gè)問題，可以把多個(gè)小區(qū)合并成超級(jí)小區(qū)，通過把多個(gè)線狀小區(qū)的長度組合起來，邏輯上屬于一個(gè)小區(qū)，從而把單小區(qū)的覆蓋范圍擴(kuò)展了數(shù)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(wù)量不太高的地方使用起來非常合適。