淺談地鐵場景中5G 移動通信網(wǎng)絡的規(guī)劃及設計

符 新，曹慧娟，姜日敏

（遼寧郵電規(guī)劃設計院有限公司，遼寧 沈陽 110000）

1 地鐵現(xiàn)狀及需求分析

目前大部分地鐵站臺、站廳區(qū)域采用的是BBU+RRU+天線方式覆蓋，隧道采用的是BBU+RRU+泄漏電纜方式覆蓋。分布系統(tǒng)均由鐵塔承建，三家運營商采用POI 多系統(tǒng)合路的方式進行建設。各運營商根據(jù)各自需求不同，接入不同網(wǎng)絡。各個運營商根據(jù)地鐵中的站廳區(qū)域、站臺區(qū)域及隧道區(qū)間區(qū)域三部分進行網(wǎng)絡、頻段、小區(qū)等規(guī)劃設計。現(xiàn)運營的地鐵中5G 網(wǎng)絡建設需要在地鐵現(xiàn)網(wǎng)基礎上進行分析改造，通過分析網(wǎng)絡需求及現(xiàn)有網(wǎng)絡頻率資源建立地鐵場景下的分析規(guī)劃模型，通過模型建立對比現(xiàn)網(wǎng)實際情況合理有效建設5G網(wǎng)絡，使網(wǎng)絡達到較高利用率和降本增效的效果。

1.1 無線載頻資源規(guī)劃方法

針對地鐵場景下，無線載頻資源規(guī)劃有如下兩種方法：

方法一：每小區(qū)承載用戶小于200人，5G 小區(qū)能保證用戶感知度，4G 小區(qū)能夠保證短視頻、圖片等業(yè)務的正常使用。

方法二：當小區(qū)的PRB 利用率在50%的情況下，每20MHz 的TDD 網(wǎng)絡每小時的吞吐量為6.4Gb，每20MHz 的FDD 網(wǎng)絡每小時的吞吐量為12.8Gb。

通過上述兩種方法計算，分別得出載頻的需求情況，在考慮未來流量的爆炸式增長，取其中較高的結果，作為載頻資源配置依據(jù)。根據(jù)目前地鐵的網(wǎng)絡流量承載情況，可以考慮將現(xiàn)有車站分為3個等級，建立3套站廳、站臺的規(guī)劃模型，及1個隧道的規(guī)劃模型。目前提升網(wǎng)絡容量的方法主要包括頻率疊加和小區(qū)分裂兩種方式，由于小區(qū)分裂會產(chǎn)生重疊覆蓋，影響客戶感知，因此建議采用頻率疊加的方式。

1.2 規(guī)劃模型說明

模型1：高容量模型。高容量模型定義為地鐵站內(nèi)人流量較大場景，車站周邊是大型居民區(qū)、商業(yè)中心等人口密集區(qū)。通常當前忙時流量在15GB 以上，RRC 最大連接用戶數(shù)在1,000人以上。

模型2：中等流量模型。中等流量模型定義為地鐵站內(nèi)人流量一般場景，車站周邊是普通居民區(qū)等人口密集度一般區(qū)域。通常當前忙時流量在10GB 以上，RRC最大連接用戶數(shù)在800人以上。

模型3：低流量模型。低流量模型定義為地鐵站內(nèi)人流量較小，車站周圍為待開發(fā)區(qū)域。通常當前忙時流量在10GB 以下，RRC 最大連接用戶數(shù)在500人以下。

2 網(wǎng)絡需求分析方法

2.1 用戶數(shù)評估方法

（1）業(yè)務預測

地鐵人流主要分布在地鐵站廳、站臺、車廂。地鐵人流的特點是流動性大，地鐵站客流量在列車進站時達到峰值，最大峰值客流量為高峰時段兩個方向的列車同時進站，容量估算要以最大峰值客流量為依據(jù)。對于換乘站，要分別對每條線路的人流量進行估算。

（2）根據(jù)站廳、站臺面積評估用戶數(shù)：首先選取車站面積為建筑圖紙面積，站廳面積=（建筑圖紙面積）×0.5（除去員工使用面積）。移動網(wǎng)絡占用用戶數(shù)量為地鐵站內(nèi)總人數(shù)×70%×70% （第一個70%為市場占有率，第二個70%為峰均比）。

（3）定義忙時每平方米人數(shù)估算

寬松的人均占地面積不小于1.5m2（預估低流量站點）。

合理的人均占地面積不小于1m2（預估中流量站點）。

擁擠情況下人均占地面積不小于0.6m2（預估高流量站點）。

特殊情況下人均占地面積不小于0.4m2（預估高流量站點，換乘站）。

2.2 與現(xiàn)網(wǎng)典型車站對比分析方法

以某地市高中低三類車站為例，根據(jù)某地市地鐵站A、某地市地鐵站B、某地市地鐵站C 忙時總流量及RRC 用戶數(shù)，作為高流量、中等流量、低流量小區(qū)基礎數(shù)據(jù)。由于不限量套餐的推廣及本身場地限制，預計地鐵年底DOU（平均每用戶每月上網(wǎng)流量）將會增長4.5倍。由于地鐵的特殊場景，場景內(nèi)用戶數(shù)量變化不大，預計用戶數(shù)量10%增長預期。數(shù)據(jù)分析如下：

站點名稱 頻段忙時總流量（GB）RRC最大連接數(shù)當前站點總流量當前RRC總人數(shù)1年之后流量預估一年之后人數(shù)預估E 1.01 333某地市地鐵站A 20.62 1612 92.79 1773 E 0.92 25 F 3.59 508 FDD 16.03 770某地市地鐵站B 11.86 862 53.36 948 E 0.52 23 F 1.07 334 FDD 9.87 503某地市地鐵站C 6.73 483 30.29 531 F 2.19 204 FDD 4.02 256

3 規(guī)劃方法選取

選取現(xiàn)網(wǎng)3類模型代表某地市地鐵站A、某地市地鐵站B、某地市地鐵站C 3個車站進行分析：高流量車站，中流量車站，低流量車站在目前DOU（平均每用戶每月上網(wǎng)流量）增長4.5倍的情況下，結合車站的人流按照10%增長的預估情況，確定三種模型的小區(qū)需求情況如下：高流量站點共需要15個小區(qū)；中流量站點共需要9個小區(qū)；低流量站點共需要5個小區(qū)。分析結果如下表：

站點類型 站點類型 站點名稱 年底流量預估（GB）年底人數(shù)預估流量估計小區(qū)數(shù)人數(shù)估計小區(qū)數(shù)高流量站點 某地市地鐵站A 92.79 1773.02 14.50 8.87現(xiàn)網(wǎng)中流量站點 某地市地鐵站B 53.36 948.38 8.34 4.74低流量站點 某地市地鐵站C 30.29 530.75 4.73 2.65

備注：承載能力：流量預估小區(qū)數(shù)：一個20MHz TDD 載頻雙流容量上限：6.4GB；人數(shù)預估小區(qū)數(shù)：單小區(qū)最大用戶數(shù)為200人。

4 模型配置及網(wǎng)絡規(guī)劃

4.1 模型一：高流量模型配置說明

針對模型一高流量模型配置為：

站廳需要2個物理區(qū)域，其中5G 需要1個網(wǎng)絡物理小區(qū)；E 頻段，D 頻段及FDD1800M 需要2個網(wǎng)絡物理小區(qū)共計7個邏輯小區(qū)。

站臺區(qū)域需要2個物理區(qū)域，其中5G，E 頻段，D頻段及FDD1800M 需要2個網(wǎng)絡物理小區(qū)共計8個邏輯小區(qū)。

根據(jù)該模型的小區(qū)配置情況，共計可以支撐3,000人的承載，配置表如下：

模型一高流量模型配置站廳 站臺區(qū)域 1 區(qū)域 2 區(qū)域 3 區(qū)域4 5G 5G 5G E1 E1 E1 E1 D3 D3 D3 D3 FDD1800 FDD1800 FDD1800 FDD1800

4.2 模型二：中流量模型配置說明

針對模型二中流量模型配置為：

站廳需要1個物理區(qū)域，其中5G，E 頻段，D 頻段及FDD1800M 需要1個網(wǎng)絡物理小區(qū)共計4個邏輯小區(qū)。

站臺需要2個物理區(qū)域，其中5G 需要2個網(wǎng)絡物理小區(qū)；D 頻段，E 頻段及FDD1800M 需要1個網(wǎng)絡物理小區(qū)共計5個邏輯小區(qū)。

根據(jù)該模型的小區(qū)配置情況，共計可以支撐1,800人的承載，配置表如下：

模型二中流量模型配置站廳 站臺區(qū)域 1 區(qū)域 2 區(qū)域3 5G 5G 5G D3 D3 E1 E1 FDD1800 FDD1800

4.3 模型三：低流量模型配置說明

針對模型三低流量模型配置為：

5G 網(wǎng)絡：站臺區(qū)需要1個物理區(qū)域，1個網(wǎng)絡物理小區(qū)和站廳需要1個物理區(qū)域，1個網(wǎng)絡物理小區(qū)共計2個邏輯小區(qū)。

D 頻段，E 頻段及FDD1800M 網(wǎng)絡分別需要1個物理區(qū)域，站廳和站臺兩個區(qū)域合并成1個物理小區(qū)共計3個邏輯小區(qū)。

根據(jù)該模型的小區(qū)配置情況，共計可以支撐1,000人的承載，配置表如下：

模型三低流量模型配置站廳 站臺區(qū)域 1 區(qū)域 2 5G 5G D3 E1 FDD1800

5 結束語

地鐵場景下5G 網(wǎng)絡建設，通過需求分析及模型建立為后續(xù)地鐵5G 網(wǎng)絡建設提供技術支持。基于5G 技術的業(yè)務應用，加速了地鐵智能發(fā)展進度，為地鐵智能進出站、智能刷卡、智能分流及智能車控提供技術支撐。