5G時代城市快速路覆蓋解決方案研究

牛劍峰 羅嘉瀅 劉宣旺 谷澍

【摘要】? ? 針對城市快速路5G覆蓋中存在的信號覆蓋弱與控制難，易出現重疊覆蓋，越區覆蓋，快衰和弱覆蓋的問題，本文首先從城市快速路的具體場景分析入手，然后從場景分析、覆蓋規劃和優化3個方面研究城市快速路的覆蓋解決方案，為運營商在城市快速路場景快速部署5G網絡提供技術支撐。

【關鍵字】? ? 城市快速路 5G業務模型? ? 鏈路預算? ? 權值優化

引言：

隨著城市不斷發展，交通負荷也隨之增加，采用城市快速路可以有效緩解城市交通壓力。但該場景具有建筑物密集，高樓阻擋等場景特殊性，這就為5G信號覆蓋及優化帶來了困難。因此如何利用工程整改及網絡優化技術讓5G信號均勻全覆蓋高架橋快速路的同時減少基站間干擾保證高架橋快速路上的5G通信質量成為廣大運營商首要解決的問題。本文將城市快速路作為特殊場景進行專項研究該場景下的5G組網建設及優化方案，旨在指導快速推進5G時代城市快速路精品網絡的規劃和建設。

一、城市快速路5G覆蓋的場景分析

根據城市快速路的特征，其主要形式有兩種：平面專線式、高架橋式、路塹隧道式。

1.平面專線式：

主要服務中心城區與周邊城鎮、重要旅游景點通道和聯系城區外圍交通樞紐、港口、高速公路出入口的集散通道。該場景下視野良好，無線傳播以視距覆蓋為主。

2.路塹隧道式：

在十字路口采用下挖式構造，當車輛經過改路段時，如同在凹槽底部。該場景下，當汽車從隧道外進入隧道內，隧道外大網信號經隧道洞口的嚴重阻擋侯在隧道內信號將迅速衰減，劇烈下降，形成明顯的拐角效應，很容易引發掉話，因此需要注意隧道內外的信號覆蓋銜接設計。

3.高架橋式：

通常架設在離地面幾米到幾十米的空中，路面為線性開放，通行能力大、道路兩側橫向溝通較方便。高架會穿越多種場景區域，車道交叉縱橫，可能是高樓林立的密集城區，也可能是和高架一樣高的普通城區，由于特殊的環境特點，致使高架橋信號覆蓋與控制較難，易出現重疊覆蓋，越區覆蓋，快衰和弱覆蓋等問題[2]。

二、城市快速路5G規劃方案

2.1 規劃目標建議

目前城市高架橋快速路以2K 視頻+智能手機、4K 視頻+HDTV/VR（如表1 所示）等eMBB業務為主[3]，同時未來業務將以“高清視頻”為主，成為流量增長的核心。高架橋用戶大部分時間處于高速度運行，邊緣速率規劃建議按照 4K 視頻業務需求：下行速率應大于50兆比特每秒，上行速率初期建議大于1兆比特每秒，后續根據不同的覆蓋目標進行調整，可分階段參考大于5兆比特 每秒。

2.2 鏈路預算分析

合理的站址規劃不僅可以充分利用現有資源同時站址規劃也會盡可能的合理。業務信道小區半徑估算分析如表2所示，從中可以分析得出城區站址密度較郊區更密。使用NR2.6G 64T設備，按照邊緣速率下行50Mbps、上行1.0Mbps的小區邊緣速率，進行鏈路預算，得到密集城區小區覆蓋256.42米，郊區小區覆蓋561.63米

三、 城市快速路5G網絡優化建議

由于城市高架道路存在距離地面較高，部分路段距地面高度超過27m，道路常規規劃策略不能完全滿足覆蓋需求;個別站點因掛高不合理導致5G AAU天面阻擋導致無法有效覆蓋高架路段;周邊地理環境較空曠，很難達到高rank值，測試速率受到影響等場景特點，本文從工程建設整改及越區覆蓋優化，切換優化，2G/3G互操作及5G天饋權值優化出發，對高架橋覆蓋進行全方面優化。

3.1? 工程建設與整改

在工程建設設計方面做如下方案，即5G宏站站間距不大于400m，5G AAU掛高不低于35m，對于站間距不合理問題，如果是快速路兩旁有高層住宅樓的路段，可以在高層住宅樓樓頂安裝AAU來補點。對于站點掛高不合理問題，通過現場查勘后輸出整改方案，將有阻擋的AAU提升掛高至不被阻擋的區域，重新設計方位角，使優化保障區域覆蓋正常。

3.2 越區覆蓋優化

正常情況下，高架橋快速路小區呈鏈型分布。但部分小區可能因天線掛高過高、下傾角過小、地勢起伏等原因導致越區覆蓋。

周圍宏站越區覆蓋，如果越區覆蓋信號來自周圍宏站，為保證高架橋快速路信號的連續性，需要調整周圍宏站以減小對高架橋快速路的影響。并做如下調整：加大周圍基站的下傾角;調整天線方位，降低導頻功率，降低天線高度。

3.3 切換優化

通過對城市快速路的覆蓋控制，形成有序的小區分布，可保證城市快速路的平滑切換。通過城市快速路的切換參數和重選參數，與大網配置相同即可。針對切換區過小的情況，宜擴大信號的重疊區，信號重疊區應大于100m。對于因切換不及時造成的掉話一般的解決方法為，針對急轉彎或連續急轉彎的高速公路路段，建議將天線架設在轉彎處，實現連續覆蓋。如轉彎兩側的小區覆蓋連接儲存在弱信號，可考慮配置偏移量，加速轉彎處的切換或小區重選速度。

3.4? 5G天饋權值優化

針對不同場景的特點對天線權值的調整及優化可以有效解決不同場景的覆蓋情況。對于密集的城區，由于樓宇阻擋信號明顯，邊緣覆蓋要求高，適用65°半功率角天線覆蓋。對于高架橋快速路，由于話務范圍窄長，覆蓋重點是波束寬度窄，適用30°半功率角天線覆蓋;郊區，農村由于面積廣建筑較稀疏的特點，網絡優化中重點再覆蓋范圍，因此適用90度半功率天線覆蓋。

四、優化結果對比

大同高架快速干線是大同市著力構建的首個快速化綜合立體交通體系，主線高架橋為雙向六車道，地面道路為雙向八車道，西起平城區大慶路，東至云州區文瀛東三路，全長13.07公里。通過路測數據得知整體下載速率不合格，下載速率為375.06Mbps左右。

對于站高和基站間距正常的，就用正常的天線權值3，水平65度，垂直6度，對于特殊情況下郊區沿線農村站間距大于標準站間距的，用水平65改成25度，垂直6度，和城區高架橋距離地面較高導致相對站間距不足的情況可以，水平65度，垂直6度改成25度。調整后復測，下載速率為779.23Mbps。

五、結束語

5G時代背景下用戶對城市快速路高架橋上的網絡覆蓋性，業務質量等眾多網絡指標提出了更高的要求，如何在城市快速路越來越重要的情況下保障網絡性能，保證客戶感知，成為運營商迫切需要解決的問題。本文以大同城市快速路為例，從場景特點入手分析了城市快速路的覆蓋特點，推到規劃建設思路，并結合多元化優化方法從工程建設整改及5G天饋權值優化出發，對城市快速路覆蓋進行全方面優化，穩步提升高架橋5G網絡性能，并取得成效。

參? 考? 文? 獻

[1] 劉明爽. 關于移動無線網絡優化技術的探討[J]. 中國新通信， 2013（12）：88-89.

[2] 陳德榮， 劉永乾， 蔣麗. 移動通信網絡規劃與工程設計[M]. 北京郵電大學出版社， 2010.

[3] 楊峰義， 張建敏， 王海寧. 《5G網絡架構》[J]. 自動化博覽， 2019， No.313（10）：13-13.

[4] R. He， Z. Zhong， and B. Ai， “Path loss measurements and analysis for high-speed railway viaduct scene，” in Proc. 4th Int. Wireless Commun. Mobile Comput. Conf.， 2010， pp. 266–270.

[5] J. Lu， G. Zhu， and B. Ai， “Radio propagation measurements and modeling in railway viaduct area，” in Proc. 6th Int. Conf. Wireless Commun. Netw. Mobile Comput.， 2010， pp. 1–5.