淺談地鐵場景中5G 移動通信網絡的規劃及設計

符 新，曹慧娟，姜日敏

（遼寧郵電規劃設計院有限公司，遼寧 沈陽 110000）

1 地鐵現狀及需求分析

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

1.1 無線載頻資源規劃方法

針對地鐵場景下，無線載頻資源規劃有如下兩種方法：

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

方法二：當小區的PRB 利用率在50%的情況下，每20MHz 的TDD 網絡每小時的吞吐量為6.4Gb，每20MHz 的FDD 網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。根據目前地鐵的網絡流量承載情況，可以考慮將現有車站分為3個等級，建立3套站廳、站臺的規劃模型，及1個隧道的規劃模型。目前提升網絡容量的方法主要包括頻率疊加和小區分裂兩種方式，由于小區分裂會產生重疊覆蓋，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人流量較大場景，車站周邊是大型居民區、商業中心等人口密集區。通常當前忙時流量在15GB 以上，RRC 最大連接用戶數在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人流量一般場景，車站周邊是普通居民區等人口密集度一般區域。通常當前忙時流量在10GB 以上，RRC最大連接用戶數在800人以上。

模型3：低流量模型。低流量模型定義為地鐵站內人流量較小，車站周圍為待開發區域。通常當前忙時流量在10GB 以下，RRC 最大連接用戶數在500人以下。

2 網絡需求分析方法

2.1 用戶數評估方法

（1）業務預測

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。對于換乘站，要分別對每條線路的人流量進行估算。

（2）根據站廳、站臺面積評估用戶數：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）。移動網絡占用用戶數量為地鐵站內總人數×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 與現網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，作為高流量、中等流量、低流量小區基礎數據。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流量）將會增長4.5倍。由于地鐵的特殊場景，場景內用戶數量變化不大，預計用戶數量10%增長預期。數據分析如下：

站點名稱 頻段忙時總流量（GB）RRC最大連接數當前站點總流量當前RRC總人數1年之后流量預估一年之后人數預估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 規劃方法選取

選取現網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需求情況如下：高流量站點共需要15個小區；中流量站點共需要9個小區；低流量站點共需要5個小區。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）年底人數預估流量估計小區數人數估計小區數高流量站點 某地市地鐵站A 92.79 1773.02 14.50 8.87現網中流量站點 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：流量預估小區數：一個20MHz TDD 載頻雙流容量上限：6.4GB；人數預估小區數：單小區最大用戶數為200人。

4 模型配置及網絡規劃

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個物理區域，其中5G 需要1個網絡物理小區；E 頻段，D 頻段及FDD1800M 需要2個網絡物理小區共計7個邏輯小區。

站臺區域需要2個物理區域，其中5G，E 頻段，D頻段及FDD1800M 需要2個網絡物理小區共計8個邏輯小區。

根據該模型的小區配置情況，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 站臺區域 1 區域 2 區域 3 區域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個物理區域，其中5G，E 頻段，D 頻段及FDD1800M 需要1個網絡物理小區共計4個邏輯小區。

站臺需要2個物理區域，其中5G 需要2個網絡物理小區；D 頻段，E 頻段及FDD1800M 需要1個網絡物理小區共計5個邏輯小區。

根據該模型的小區配置情況，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 站臺區域 1 區域 2 區域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 網絡：站臺區需要1個物理區域，1個網絡物理小區和站廳需要1個物理區域，1個網絡物理小區共計2個邏輯小區。

D 頻段，E 頻段及FDD1800M 網絡分別需要1個物理區域，站廳和站臺兩個區域合并成1個物理小區共計3個邏輯小區。

根據該模型的小區配置情況，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 站臺區域 1 區域 2 5G 5G D3 E1 FDD1800

5 結束語

地鐵場景下5G 網絡建設，通過需求分析及模型建立為后續地鐵5G 網絡建設提供技術支持?；?G 技術的業務應用，加速了地鐵智能發展進度，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。