智能无线网络系统，5G网络技术及其在城市轨道交通的无线覆盖

我国城市轨道交通不竭增添的客流量使得各城市轨道交通汇集通信承受了巨除夜的压力，5G手艺成为有但愿解决汇集通信问题的新型移动通信手艺。本文针对城市轨道交通场景汇集无线笼盖的难点，提出5G汇集在城市轨道交通场景的无线笼盖方案~??01?/?5G汇集关头手艺5G汇集手艺，即第五代移动通信手艺，是在对现有通信手艺进行迟误和刷新后所发生的新一代移动通信手艺。与初期的2G/3G/4G移动汇集一样，5G汇集是数字蜂窝汇集，灯号记号笼盖区域被划分为良多蜂窝状的小地舆区域，用于传输被转化为数字灯号记号的声音及图象。对比于传统的通信手艺，5G汇集手艺在现有根底长进行了加倍正视的整合，可以知足用户更多或加倍频仍的通信需求，也合用于更多复杂的场景。1.1 除夜规模MIMO手艺除夜规模多输入多输出（MIMO）手艺被视为5G汇集的焦点手艺，其根底特点是在基站侧设置设备放置除夜规模的天线阵列，使灯号记号经由过程发射端与领受端的多个天线进行传送和领受，从而改良了通信质量。它能充实操作空间成本，在不增添频谱成本和天线发射功率的前提下提高移动通信的传输效力，并具有精采的抗干扰性。1.2 D2D通信手艺D2D 手艺（Device-to-Device）指的是2个对等的用户节点之间直接进行通信，是一种短距离通信编制。每个用户节点在D2D分手式网路中均能够自立发送和领受灯号记号，并具有路由的功能。所有汇集用户共用信息措置、存储及汇集毗连能力等成本，也能被其他用户直接访谒而不需要经由中心实体。1.3 多载波手艺多载波手艺采纳了多个载波灯号记号，它把数据流分化为若干个子数据流，使子数据流具有低良多的传输比特速度，并操作这些数据分袂去调制若干个载波。在多载波调制信道中，数据传输速度相对较低，码元周期加长，只要时延扩年夜与码元周期对比小于必定的比值，就不会造成码间干扰。是以，多载波手艺可以很好地解决今朝移动通信手艺在传输速度上的限制，并有用地晋升抗干扰性。1.4 超密集异构汇集放置跟着用户需求的加倍多元化，未来移动数据流量将有巨除夜的增添，超密集异构汇集手艺将会成为5G移动通信提高数据流量的关头。较为密集的汇集放置除夜幅缩短了节点与终端的距离，进而提高了汇集的功率和频谱幅度，同时，也扩除夜了汇集笼盖规模和系统容量，增强了营业在不合接入手艺和各笼盖条理间的矫捷性。??02?/?5G汇集操作? ? ? ? ? ?场景及优势（1）具有较高的场景运行能力，可以在移动速度较除夜的前提下实现数据的高效传输。是以合用于城市轨道交通、高铁、高速公路等超高速场景，例如，知足列车运行状况参数的传输需求，晋升高速列车运行不变性与安然性。（2）能够有用实现其局域网内部的实时通信，从而在保证通信高靠得住性的同时下降时延，优化通信下场。（3）能够撑持除夜规模的通信设备毗连需求，并扩除夜通信所触及的规模。是以合用于除夜规模物联网营业场景，使众多人同时介入到通信事务中，进行同步交流。（4）能够在知足信息传输切确性的同时，为通信汇集的操作者供给更自由、开放的高体验性场景，增强汇集操作安然性、便当性、高效性、互动性。为了更好地闪现5G汇集的手艺优势，将今朝主流的4G汇集手艺与5G汇集手艺的机能指标汇总于表1，由表1可见，5G汇集各项机能指标均优于4G汇集。??03?/?5G汇集在? ? ? ? ? ? 城市轨道交通的? ? ? ? ? ??场景笼盖当然5G 汇集手艺有诸多优势，但其在城市轨道交通场景的笼盖是今朝亟待解决的坚苦。对比于一般的室外场景，城市轨道交通气象较为不凡，对5G汇集的无线笼盖也提出了更高的要求。城市轨道交通可分为站厅、站台和地道等场景，除夜都场景较为封锁，外部灯号记号难以进入，几近是各类无线灯号记号的盲区。站厅及站台部位一般承担着顾客进站、购票、过闸及候车等环节，在上下班的岑岭期或节沐日经常用户密度较除夜，且用户勾当性较强。是以，站厅站台部位易发生突发性的高数据量和话务量，且具有单用户流量较低、但总用户流量较除夜、总流量较高的特点。地道部位则需面临无线灯号记号在该场景传布式微较快的问题，列车在地道内运行速度相对较快，一般在地道中可达到60～80km/h，进出站速度为30～40km/h，列车车体、樊篱门等均会对无线灯号记号造成严重干扰。此外，考虑到城市轨道交通的场景空间和后期呵护，假定三除夜运营商都建树自力的无线笼盖系统，如表2所示，会发生昂扬的培育汲引造价并华侈除夜量的人力呵护成本。是以，城市轨道交通无线笼盖应采纳三家协同的编制。3.1 站厅站台层的5G汇集笼盖在今朝的城市轨道交通线路培育汲引中，站厅和站台层一般采纳室内分布系统（DAS）编制进行2G/3G/4G的三除夜运营商协同无线笼盖，手艺已相对成熟。是以，5G汇集采纳在现有模式下增设分布式皮基站的编制进行笼盖，此编制可以保证终端只撑持2G/3G/4G系统的用户不受影响。5G汇集分布式皮基站系统可分为前端及后端2部门，如图1所示，其响应的系统设备及功能如表3所示。前端由皮基站集线器 皮基站组成，多个皮基站和集线器经由过程光电同化缆进行毗连，节制距离约为200m。后端则由基带措置单元（BBU）设备组成，一般设置于设备室或通信机房。此外，因为5G汇集皮基站采纳除夜规模内置天线结构来知足高速的数据接入需求，是以3家移动运营商没法在现有的多系统合路平台（POI）设备进行信源整合，需各悔改设1套5G汇集系统。3.2 地道中的5G汇集笼盖城市轨道交通地道中，无线笼盖一般采纳射频拉远单元（RRU）  多系统合路平台（POI） 漏漏电缆（以下简称“漏缆”）的编制。5G汇集在地道内的笼盖编制与传统编制根底一致，但需要将相关设备替代为合用于5G频率的设备，搜罗POI、RRU及漏缆，如图2所示，具体更改以下。（1）POI需改成可馈入5G-NR2×100W 信源与4G灯号记号合路的型号。（2）RRU需采纳分布式宏基站5G-RRU。（3）漏缆需遵循运营商频率的不合进行拔取。今朝采纳的13/8漏缆多可撑持2.8GHz，可用于对中国移动的5G灯号记号进行笼盖，且可以与2G/3G/4G公用。联通及电信5G笼盖需孤立架设5/4漏缆以撑持3.4GHz以上的频率。??04?/?结论（1）对比传统的移动通信手艺，5G汇集手艺在时延、吞吐量、毗连数密度等参数指标上有较着的优势，可以较好地应对城市轨道交通场景用户接入量除夜、列车高速运行、突发性高数据量的气象。（2）针对城市轨道交通5G汇集难以笼盖的问题，按不合部位提出体味决方案。其中，站厅站台层在现有分布式天线系统的根底上，增设5G汇集分布式皮基站系统；地道内遵循运营商5G汇集频率的不合，采纳移动2.6GHz 与2G/3G/4G汇集共用13/8漏缆，联通电信（3.4 GHz以上）增设5/4漏缆，并增设5G-RRU编制。