5G高铁隧道覆盖方式分析
不同长度地铁隧道无线信号覆盖解决方案的对比分析
不同长度地铁隧道无线信号覆盖解决方案的对比分析1 隧道无线信号覆盖概述1.1 地铁隧道无线信号覆盖说明通常地铁隧道中，短的隧道只有几百米，而长的隧道有十几公里。
在解决短隧道的覆盖时，可采用较多灵便经济的手段，如在隧道口附近用板状天线或八木天线向隧道里进行覆盖等。
而这些方法可能在解决长隧道覆盖时不起作用，对于长隧道的覆盖必须采取另外一些手段。
因此对于每段隧道的解决方案可能都会有所区别，必须根据实际情况来选定覆盖解决方案。
下面分别给出单线地铁隧道及复线地铁隧道的截面示意图。
截面越小，当列车经过时损耗越大。
以下的分析计算都是基于复线地铁隧道的，对于单线隧道可以考虑在复线地铁隧道计算的基础上考虑5dB的保护裕量。
1.2 地铁隧道无线信号的传播地铁隧道无线链路衰耗主要由路径衰耗中值与阴影衰落决定。
隧道可以认为是一管道，信号传播是墙壁反射与直射的结果，直射为主要分量。
ITU-R建议P.1238提出地铁隧道适用的传播模型，而且这种传播模型对地铁隧道覆盖是非常有效的，这个公式为：Lpath=20lgf+30lgd+Lf（n）28dB。
其中：f为频率（MHz），d为距离（米），Lf 为楼层穿透损耗因子（dB），n 为终端与天线间的楼层数。
本文所讨论的隧道覆盖场合，Lf（n）可以不用考虑。
因此在隧道中无线传播可以用下式进行估算，即Lpath=20lgf+30lgd28dB。
2 地铁隧道覆盖天馈系统的选择在选择好了信号源以后，要根据实际情况来配置不同的天馈系统来对隧道进行覆盖。
通常有三种不同的配置，即同轴馈电无源分布式天线、光纤馈电有源分布式天线、泄漏电缆。
在本文中主要讨论同轴馈电无源分布式天线及泄漏电缆的解决方案。
2.1 同轴馈电无源分布式天线采用同轴馈电无线分布式天线进行覆盖是室内覆盖常用的方式，这种覆盖方案设计比较灵活、价格相对要低些、安装较为方便。
同轴电缆的馈管衰减较小，天线的增益的选择主要是取决于安装条件的限制，在条件许可时，可选用增益相对高些的天线，覆盖范围会更大。
002 5G时代高铁覆盖解决方案研究
2.2 5G高铁覆盖技术难点
高铁普遍存在的三大挑战： 多普勒频偏、频繁切换、穿透损耗大。 由于5G主力的3.5GHz频段频率高于4G， 5G时代高铁覆盖更加 困难，5G网络覆盖解决方案需要重点关注站点规划与布局、系统 切换重叠区域设计、频率纠偏等方面，实现更好网络性能。
• 2.2.1 多普勒频偏影响接收机解调性能 • 5G无线通信系统要求峰值移动性支持≥500km/h，高速移动下的多普勒频偏（接受信号频率会偏离基
切换时带来的吞吐率体验下降明显，甚至掉话增加（如图1所示）。
• 频繁的小区切换将极大降低
用户的感知，成为5G网络关
键技术难点之一。解决办法
需要合理的无线网络规划和
参数设置，实现更快的小区
重选和合理的小区重叠区满
足小区间切换要求，同时，
通过小区合并可以减少小区
间切换次数，提高速率性能
及可靠性。
图1 高铁小区切换示意
2.1 5G高铁覆盖的重要性
高铁建设全面铺开，快速化、信息化已成为趋势：中国高铁 里程占全球60%，成为中国人出行第一选择，累计发送旅客 人次已超70亿，年增长率超35%。在高铁信息化及高铁用 户快速增长的趋势下，5G时代运营商需要针对高铁覆盖拟 定针对性的方案，在网络覆盖及用户体验上形成优势。
• 高铁乘客特征和运营商价值客户高度重合，是运营商的网络 品牌的重要展示窗口：高铁运输能力大，单车容纳能力高， 且环境舒适，用户业务使用比例高，整体业务需求较其他场 景大；高铁用户中商务人士乘坐比例高，高端客户占比大， 对于提升网络品牌具有重要意义，是5G时代网络建设的重 点。
5G优化案例：地铁5G覆盖创新组网方案研究
地铁5G覆盖创新组网方案研究XX目录一、方案背景 (1)二、方案原理 (2)2.15G 信源选型确保射频通道数量 (2)2.2数据配置方案确保码字数量 (3)2.3“左右交错覆盖”让多径信号数量翻倍 (3)2.4“小区合并”提升CQI、MCS 以及形成Rank4 (4)三、方案试点 (6)3.1试点网络描述 (6)3.1.1在大院围墙上部署漏缆 (6)3.1.2在二楼天花板部署漏缆 (8)3.1.3信源配置方案 (9)3.2测试方案描述 (11)3.2.1测试工具 (11)3.2.2围墙上单条漏缆测试方案 (11)3.2.3二楼天花板两条漏缆测试方案 (11)3.2.4闭锁周边5G 扇区降低干扰 (12)3.3测试数据分析 (12)3.3.1围墙上单条漏缆测试数据及分析结果 (12)3.3.2二楼天花板两条漏缆测试数据及分析结果 (16)3.4方案试点结论 (17)四、方案价值 (18)4.1成本价值 (18)4.2对标价值 (18)4.3推广价值 (18)五、后续计划 (19)摘要对地铁场景的存量线路，采用传统方案进行地铁轨行区隧道内的 5G 网络四通道改造，需要新增两条泄漏电缆，资金投入大，工程量大，协调难度高。
本文创新提出了“左右交错覆盖”方案，无需新增漏缆，在原来的两条泄漏电缆上低成本实现 5G Rank4 速率，相比两缆方案，NR3.5G 下载速率均值、峰值分别提升约 26%、20%。
创新方案的实现成本低、实施难度低、协调阻力小、推广范围大，可以在地铁场景快速实现对移动 NR2.6G 对标优势，提高电信 5G 品牌知名度。
一、方案背景进入 5G 时代后，手机终端天线主要是 2T4R/4T4R 配置，因此，在一些重要的场景，5G 基站、5G 室内分布系统必须达到 4 路以上射频发射通道（即：信源侧至少能满足 4T），才能使 5G 手机体验到四通道下载速率。
但是，在一些存量室内分布系统中，目前的硬件部署只满足 2 路射频发射通道（即：信源侧只能满足2T），地铁轨行区（隧道）就是如此。
02 隧道覆盖解决方案解析
铁路隧道覆盖现状 隧道覆盖的意义
?为高速铁路提供民用通信保证,新的业务增长点 ?满足群体客户需求:铁路提速使得铁路旅客的结 构发生变化，用户对网络的要求不断提高；
? 对语音业务要求：连续通话及通话质量 ? 对数据业务的要求：随时随地接入Internet ?隧道作为铁路的组成部分，直接影响到铁路覆 盖的指标，覆盖势在必行
铁路隧道覆盖方案 影响隧道覆盖效果的环境因素
?隧道类型：
单洞双轨、双洞单轨、单洞单轨
?隧道长度：
隧道的长度影响信源选取、覆盖方式等
短距离隧道 中长距离隧道 长距离隧道
隧道长度<200米 200米<隧道长度<2000米 隧道长度>2000米
铁路隧道覆盖方案
影响隧道覆盖效果的环境因素
?车体类型： 不同车体对无线信号的穿透损耗相同，当前我国 主要有普通列车、CRH1（庞巴迪）、CRH2等车体
铁路隧道覆盖方案
天线覆盖方式
测试结论
1）、在隧道基本笔直且为单轨铁路的情况下，隧道内安装 1 副定向天线，在保 证-85dBm 的边缘场强的情况下： 天线输入功率为 30dBm，则至少可保证覆盖铁路隧道 250 米； 天线输入功率为 20dBm，则至少可保证覆盖铁路隧道 190 米； 天线输入功率为 10dBm，则至少可保证覆盖铁路隧道 150 米； 天线输入功率为 5dBm，则至少可保证覆盖铁路隧道 100 米；
? 如果要带多台(2台以上)60W的以上的主 机时,需采用具有噪声抑制功能的GRRU 设备.
隧道覆盖技术要素
隧道口切换的考虑
甲小区
切换时长为5秒，
重叠覆盖区域场强
高于-90 dBm的列
车运行时间需大于 10秒，列车运行设
高铁隧道移动网络覆盖方案
高铁隧道移动网络覆盖方案摘要:高铁移动网络覆盖是国内三大运营商的一个重点，而高铁隧道内移动网络覆盖更是运营商的一大难点。
本文根据我国中部某高铁线路覆盖规划实例，采用“设备+PoI+泄漏电缆”模式，即3家运营商信号源设备通过同一多系统接入平台接入，信号输出到泄漏电缆进行隧道覆盖，隧道口场坪站安装宽频切换天线对隧道外进行延伸覆盖，通过链路预算合理布置各运营商主设备信号源，从而实现隧道到室外的无缝覆盖。
最后，根据已有成熟网络覆盖解决方案，对未来5G高铁隧道移动网络覆盖方案进行了探讨。
关键词:多运营商；高铁隧道覆盖；多系统接入平台；泄漏电缆；链路预算；5G截至2018年底，中国高铁营运里程超过世界高铁总里程的2/3，中国高铁动车组累计运输旅客突破90亿人次，中国高铁世界领先。
高铁已经成为百姓日常出行必备的交通工具，伴随着移动通信网络的飞速发展，人们对于网络覆盖质量要求越来越高，高铁公共通信网络覆盖成为各运营商提升品牌效应，提高用户黏合度的重要竞争领域。
由于高铁车厢材质特殊、高速移动、全封闭等特点，导致其移动通信网络覆盖存在穿透损耗大、多普勒频偏大、切换频繁等诸多困难。
随着高铁建设飞速发展，尤其是在我国中西部地区，山区地形中的高速铁路具有大量隧道，网络覆盖难度进一步加大。
以我国中部某一铁路为例，铁路线路全长265km，其中隧道67座，共约132.947km，隧道占比为50.17%。
由于隧道占比较高，且均位于铁路红线内，需要与铁路部门进行协调，建设难度大，因此隧道覆盖成为高铁移动网络覆盖的重点和难点。
1高铁隧道覆盖总体原则1.1隧道覆盖设计原则。
（1）隧道内设计双漏缆方式覆盖，移动为LTEFDD1.8GHz和TD-LTE（F频）系统，电信为CDMA800MHz和LTEFDD800MHz 系统，联通为WCDMA2.1GHz和LTEFDD2.1GHz系统，各需求系统信号源接入两根漏缆。
（2）基站采用BBU+RRU方式，BBU均设于铁路红线外，铁路红线内仅设置RRU设备。
隧道内高铁无线信号覆盖方案分析
隧道内高铁无线信号覆盖方案分析陈锐标【期刊名称】《电脑与电信》【年(卷),期】2013(000)008【摘要】Based on the analysis of characteristics of high-speed rail cover,this paper discusses the tunnel high-speed rail wireless signal coverage problem,and carries on the demand analysis for the difficulty of wireless signal coverage in tunnel;then proposes the corresponding solution. Combining with the actual construction situation,coverage solution is applied in practical engineering,meeting with the coverage requirement well.%从分析高铁覆盖的特点，讨论了隧道内高铁无线信号覆盖的问题，针对隧道内无线信号覆盖的难点进行需求分析，并提出了相应的解决方案。
结合实际建设情况，将覆盖方案应用在具体工程，覆盖需求得到了很好的满足。
【总页数】3页(P41-43)【作者】陈锐标【作者单位】广东南方电信规划咨询设计院有限公司，广东揭阳 522000【正文语种】中文【相关文献】1.高铁隧道CDMA网覆盖方案分析 [J], 陈浩林2.城区桥梁和隧道无线信号覆盖方案的探讨 [J], 郭建春3.地铁隧道1.8GHz无线信号覆盖方案研究 [J], 朱淇惠;刘凯旋;董泽4.高铁隧道5G公网覆盖方案研究 [J], 沈华5.高铁隧道场景覆盖方案探讨 [J], 阎成刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
5G优化案例：高铁隧道内5G网络质量提升的研究
高铁隧道内5G网络质量提升的研究XX目录高铁隧道内5G 网络质量提升的研究 (3)一、问题描述 (3)二、分析过程 (3)3.1分析结论 (3)3.2分析过程 (4)3.2 覆盖对比：2.1G 与3.5G (6)三、解决措施 (7)4.1优化思路 (7)4.2小区合并 (7)4.2特性参数优化、减少多普勒频偏影响 (9)4.34/5G 协同相关参数优化 (9)4.4参数推广 (9)四、经验总结 (12)5.1优化成效 (12)5.2经验总结 (13)高铁隧道内5G网络质量提升的研究XX【摘要】5G 频段高，高铁场景下对多普勒频偏更为敏感。
本文通过对高铁隧道内测试现象研究，调整NSA 测量门限掌握现场5G 最大覆盖能力，分析定位了原因，并通过小区合并和开启高铁模式快速解决多普勒频偏和切换频繁问题，覆盖率从24%提升至82%，实现了网络能力的高效提升。
高铁隧道场景可参考本案例进行相应优化调整。
【关键字】高铁隧道、多普勒频偏、NSA 测量门限、5G 驻留时长占比、小区合并【业务类别】参数优化一、问题描述京张高铁途径隧道5G 覆盖效果较差，测试评估电信平均RSRP-105dbm，覆盖率仅24.14%。
NR 占比仅22.89%，掉线率高达58%。
同时相较移动RSRP 差约8dB，NR 占比差约24%。
电信与移动测试指标对比如下表：备注：移动测试速率较差由于测试卡限速原因，速率偏低由于京张高铁的重要性，在其他手段受限的情况下，如何通过优化手段快速改善5G 覆盖，降低掉线率，成为当前面临的艰巨挑战。
二、分析过程3.1分析结论考虑到京张高铁各个隧道的覆盖率相当，以清华园隧道测试结果进行分析，结合轨道测试和定点测试结果，初步给出覆盖差原因：1)高铁列车衰减：隧道内车厢外定点测试平均RSRP-75dbm，而高铁车厢内测试平均RSRP-105dBm，高铁衰减＞30dBm；2)多普勒频偏：京张高铁车速最高可达350 公里/小时，受多普勒频偏现象影响，误码率高，导致接入困难，掉线高；3)切换多：隧道内各RRU 单独一个小区，隧道内切换频繁；4)现场条件：隧道内为漏揽2T2R 覆盖，现场布放条件限制，RRU 平均间距500 米。
5G室分建设方案及案例介绍
PRR U
无源器件
天线
美化天 线
广角漏 缆
8
03
隧道5G建设方案
产品介绍 覆盖思路 地铁隧道5G覆盖方案 高铁隧道5G覆盖方案
产品介绍
无源产品全面升级支持5G新频段，已相继推出5G新型漏缆、增强型连接器、 POI等共享产品，在楼宇场景和地铁隧道已可推广应用，高铁隧道正在联合运 营商开展试验。
全频段POI 支持2/3/4/5G全面共享 精简产品规格，以规模化降 低成本 全面满足新建场景和存量场 景
利用楼宇信息库 稳市场
重点关注运营商自建和公 重点关注运营商自建和公司建设的室分项目，充分利用楼宇信息库，总体把控存量楼宇，统筹八大类场景5G室分建设和改造，争取校园、医院、住宅小区等高话务场景的5G改造市场。 司建设的室分项目，充分 利用楼宇信息库，总体把 控存量楼宇，统筹八大类 场景5G室分建设和改造， 争取校园、医院、住宅小 区等高话务场景的5G改造 市场。
新建场景，多家共享可采用支持5G频段的12频POI加广角漏缆及分布系统 的解决方案，适用于中低流量场景。
低成本5G无源室分共享 最大化节省建设成本
POI
无源 器件
天线
广角漏 缆
增强型 连接器
7
有源+无源5G室分方案
有源室分成本较高，为增加PRRU覆盖范围，降低建设成本，减少有源设备数量进 而降低电费等运营成本，协调运营商积极推进有源设备后端接无源分布的方案， PRRU不内置天线，通过射频口外接分布系统。通过不断完善各应用场景方案， PRRU后面不仅可以接器件加天线的小分布系统，考虑美化、安装便利等因素，后 接1/2"广角漏缆不仅成本可以进一步降低，同时通过良好的覆盖，可以进一步降低 有源设备数量。
002 5G时代高铁覆盖解决方案研究
• 线路站址规划：高铁线路覆盖站址建议以“之”字形布站，以最大限度保证列车两边座位都有比较好的覆盖，尤其是在 列车会车的时候能保证车内通信质量最佳。
• 站轨距：据无线信号传播特点，信号入射角越小，穿损越大，通常建议入射角大于10度，考虑到天线水平波瓣在90度方 向增益约为0dBi，为保证不出现塔下黑，根据链路预算，建议站点离铁轨距离不超过200m。
切换时带来的吞吐率体验下降明显，甚至掉话增加（如图1所示）。
• 频繁的小区切换将极大降低
用户的感知，成为5G网络关
键技术难点之一。解决办法
需要合理的无线网络规划和
参数设置，实现更快的小区
重选和合理的小区重叠区满
足小区间切换要求，同时，
通过小区合并可以减少小区
间切换次数，提高速率性能
及可靠性。
图1 高铁小区切换示意
大。 • 存量POI无法支持3.5GHz，也只支持2.6GHz频段60MHz，NR3.5GHz需新增或替换POI，建议隧道组网使
用POI+漏缆，3家运营商共建共享，降低建设难度及成本。
表7 覆盖方案对比
3.6 高铁站厅覆盖方案
• 高铁站枢纽主要功能区包含站厅、站台、出 入口等，场景空旷，但容量密度高，站厅、 站台小区间干扰控制存在困难。从用户分布 特点来看，高铁站大厅用户密度大，高铁运 行时间段内人流巨大，且用户流动性强，大 量用户随列车运行移动。从业务特征来看， 高铁站厅是典型高流量区域，用户数密集、 业务高热。
5G网络地铁场景覆盖方案研究
5G网络地铁场景覆盖方案研究摘要：近年来城市地铁进入5G时代后，低时延、高速率、大带宽的5G网络将为乘客带来“飞一般”的网速体验，越来越多城市居民迫切要求乘坐地铁时能体验到一个高效、稳定、安全的5G网络。
地铁里早期建设的2G/3G/4G网络难以满足人们日益增长的信息通信需求，加上地铁一直以来都是运营商追逐高价值的场景，建设一套高质量高标准的民用通信地铁5G网络将面临重要考验，本文主要对地铁场景特点、所面临的挑战及多场景的5G网络覆盖建设方案进行探讨。
关键词：地铁隧道；覆盖方案；措施1地铁场景特点1.1地铁场景覆盖特点地铁场景主要由站厅、站台及隧道构成，站厅和站台为乘客购票、候车的场所，面积较大、较开阔，隧道为矩形和圆形的封闭区间，窄长型结构，供列车行驶，地铁里几乎是外部无线信号的盲区。
两个相邻地铁站之间的距离一般从500m至数千米不等，地铁为双向运营，分为上、下行运行方向，隧道内地铁运动速度相对较快，地铁最高运行速度一般在60～80km，进站速度为30～40km，站台附近用户移动缓慢。
地铁内用户密度大，用户流动性强,虽然单用户的流量较低，但总用户数较大，故总流量较高。
站厅站台场景空旷，容量密度高，站台与隧道、站台小区间由于覆盖区域和类型不同易存在干扰。
地铁环境复杂、专业多，交叉作业频繁，协调难度大、协调费用高，施工质量要求高，从而造成施工效率低下，综合施工成本高[1]。
1.2地铁场景话务特点作为重要的城市交通工具，地铁的客流量非常大，特别是上下班高峰期，会有非常高的突发话务量，并且用户主要需求的是语音和数据业务。
1.3地铁场景组网特点目前运营的地铁中，绝大多数线路已经通过建设室分系统完成了2G/3G/4G无线网络的全覆盖。
覆盖区域包括：站厅站台区域和轨道沿线区域。
地铁内2G/3G/4G的信号覆盖，站厅站台区域一般由Lampsite和DAS系统覆盖，隧道区域由泄漏电缆覆盖。
由于地铁内部狭小，地铁分布式系统不做重复建设，基本以多运营商共建共享，多系统合路（POI）的方式进行部署。
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5G高铁隧道覆盖方式分析
随着5G技术的快速发展，人们对5G网络的需求也越来越高。
而高铁隧道覆盖作为5G 网络覆盖的重要部分，对于提升高铁行车的安全性和乘客体验具有重要的意义。
本文将从
5G高铁隧道覆盖的需求和现有技术方案两个方面进行分析。
1. 安全性要求
高铁行驶速度快，行车安全性是至关重要的。
在高速行驶中，瞬间的信号丢失或通信
中断，可能导致灾难性的后果。
因此，5G高铁隧道覆盖的第一要求就是要保证高铁车上设备与基站之间的无缝覆盖，避免信号丢失或中断，确保行驶安全。
2. 数据传输速度需求
高铁上的乘客需要进行大量的互联网访问，例如观看视频、游戏、音乐等。
因此，高
铁行驶过程中对数据传输速度有很高的要求。
5G技术的最大优势就是能够实现更高速的数据传输，因此需要在高铁隧道内实现5G网络覆盖。
3. 覆盖范围要求
高铁隧道的覆盖面积较大，而隧道深处的信号覆盖难度较大。
因此，5G高铁隧道覆盖要求在范围内全部实现全覆盖，避免出现信号盲区。
二、现有技术方案
目前，有两种主要的5G高铁隧道覆盖技术：基站增强和信号中继。
1. 基站增强技术
基站增强指的是在隧道内增加基站来增强信号覆盖。
但是，由于信号在高速行驶过程
中很容易受到干扰，因此单纯使用基站增强技术可能会出现信号盲区。
为了避免信号盲区，需要打造覆盖网格，实现基站之间的无缝覆盖，这也是一项技术难点。
2. 信号中继技术
信号中继指的是在高铁车上安装信号中继器，将基站信号进行传输并中转到车厢内。
通过这种方式，可以使列车内的设备与基站之间保持长时间的无缝连接。
但是，信号中继
器并不能扩大5G网络的覆盖范围，只是通过提高信号传输的稳定性来保障行车安全和乘
客体验。
结论
综上所述，5G高铁隧道覆盖技术的研究和实现，对于提升高铁行车的安全性和乘客体验至关重要。
目前，基站增强和信号中继技术是较为成熟的覆盖方案，但是两种方案均存
在一定的技术难点。
未来，技术人员可继续研究、改进和创新，以进一步提高5G高铁隧道覆盖方案的可行性和有效性，实现更好的覆盖效果。