查昊，朱巧玉
(中通服咨询设计研究院有限公司，江苏南京210019)
摘要：公路隧道结构复杂，长隧道又是覆盖盲区，不同于其他场景，隧道施工作业时间短，传统覆盖方式需要大量打孔、固定锁践、天线，施工周期长。通过分析采用多通道NRRRU和伪装天践组合低成本方式，实现快速实施覆盖，达到预期效果，为后期此类场景建设提供借鉴。 中图分类号：TN929.5文献标识码：A文章编号：1672-564(2021)05-0073-03
1引言
由于长隧道距离都大于1000米以上，无法通过室外宏站对隧道内迸行覆盖，必须通过建设室分系统满足覆盖要求。
大黄丹在5G之前的无线制式，长距离隧道覆盖一般采取隧道内架设辐射电缆和布放天线两类方式，从实施难度
、快捷性和成本角度来说天线覆盖方式性价比较高。而在5G时代由于高频段的使用(3.5GHX)，终端多通道普及，业务需求从2C到2B的宽泛化，对隧道内釆用天线这种低成本的方式是否能满足覆盖和业务需求？将从方案设计和测试验证对C-Band(3.5GH^)公路隧道部署进行阐述。
2公路隧道低成本5G覆盖设计方法
2.1传播模型选择
在隧道中选择不同的传播模型，其覆盖的区域长短是不一样的，因此模型选择的正确与否，是合理设计隧道覆盖的关键。
一般来说室内模型分为物理模型和经验模型两类，物理模型主要考虑重要的传播机制，并且要给出环境的几何特征和电气特性描述，其预测精度比较准确，例如射线跟踪模型，但是为了保证预测的精度，需要精确的3D数字地图，这样一来计算速度会很慢，因此在室内场景中的设计中并不适用。通常来说采用基于和测试数据拟合公式的经验模型来进行预测，由于计算简单速度快、无须提供详细的建筑物数据，所以室内场景基本采用此类。
经验模型又可以分为适合天线覆盖及适合辐射电缆的模型，辐射电缆的模型一般采用业界通用的Zhang模型(L=az+L c+L v+L fr+lQ«logr)，由于考虑的是天线覆盖，因此缆线覆盖模型就不再赞述。对
于天线覆盖经验模型在sub3G常用主要能曲恥眄和rru-R室内模型进测算。但是，到了sub6G,keen-Motely模型由于适用范围在800MHz〜2GHz以下，而1TU-R模型形式上是一个室内幕律模式，适用的建筑物几何简单而非复杂的场景，此两类模型使用起来就比较受限，因此业界推荐采用3GPP38.901协议定义Indoor office室内传播翹，传播卿如下：^.^=38.310^(^)+17.30+24.910^)⑴
选用该模型，需要提供蜂窝网工作频率£(G皿)，终端与天线距离氐(m)实际部署中还需要结合实际情况考虑各种障碍物的损耗衰减叫
2.2信源选择
对于3/4G来说由于仅仅满足对2C的需求，而无线覆盖主要满足车辆中的车辆驾驶员及正常乘客通信，容量需求较低，因此仅仅需要考虑覆盖和质量需求，所有信源可以采用有容量射频拉远的RRU及无容量的光纤直放站，或者采用RRU+光纤直放站混合方式。而到了5G时代，不仅仅满足2C需求，而且2B的需求会爆发性的增长，例如公路隧道内管控系统的数据传输、5G车联网中车路协同数据的传输、驾驶车辆传感器数据传输、视频娱乐的传输等，对带宽和时延都有很高的要求，因此无容量的直放站将会被淘汰，大功轄量嗣将在隧道类场景普及使用。
2.3天线选型及覆盖方或
对于隧道中天线选型也很关键，由于公路隧道宽度有限，为保证车辆行驶安全，不影响隧道内的其他设备的正
通信与信息技术2021年鄴期(总第251期)|73
2021 / 05 | 解决方案 I Communication & Information Technology
常使用，因此在sub3G 时代多使用覆盖电梯的对数周期天 线贴壁安装，采用“多天线，小功率”的布放方式，来满
足隧道覆盖，而在5G 时代隧道布放，同样也要遵循这个
方法，但是又有些许差异性。
一方面在5G 天线的选型上，单一的单通道的对数周 期天线，是不能满足终端多通道需求，5G 的终端未来的
标配都是2T4R，同样作为覆盖的天线，也要采用多通道 天线，实现MIMO 特性，因此选择4T 的天线是最小的要
求。另_方面我们假设不考虑发射端多通道天线要求，则 5G 可考虑与原有隧道内4G 天线做合路，由于C-Band 与 LFE1.8G 端到端损耗差异约为9dB 左右，为了弥补这个
9dB 的损耗，UBand 的信源单通道功率至少要达到160W
（LTE 发射功率为20W 为基础测算），而业界现有C-Band 功放无法超过100W，如采用增加信源数量方法，需要将
信源数增加为原LTE 信源数量8倍才能满足高低频同点覆 盖要求，理论上可行，实际上很难实现（隧道内信源可放 位置、接电问题都是难题），因此上述两种方案都没有可
操作性％
所以在公路隧道中无需合路原有室分，采取独立建设 DAS，采用至少4TR 以上的高增益天线（大于对数周期天
线增益），使用大功率C-BandRRU，减少输出功率的分 配损耗（无源器件的少用或不用），来弥补与LTE 端到端 差异性，满足公路隧道5G 覆盖及业务要求。
3公路隧道低成本5G 覆盖方案及效果
某地市公路隧道双洞单向，全长1665米，采用8T8R 50WNRRRU 信源+射灯天线方案，天线及设备均固定在 隧道旁两旁夹壁的缝隙中，一台8T8R 设备下挂2个4端口 5圈•灯天线，天线背靠背对着隧道
覆盖，如图1所示。
信源的选择前述已阐述，对于
采用41R 射灯天线，不仅天线增益
比传统对数周期天线增益高出
5dB 左右，同时通道增益増加GdB, 再加上信源功率增益提高整 体上来弥补与LTE 之间的链路差 异。另外使用了射灯天线其伪装性 能，更能保证天线不影响开车司机
的视线（传统天线白，在隧道内
反光性较强），保障行车安全。
依据公路隧道覆盖链路预算， 如表1所示。
从表1可知在满足覆盖指标的
表1 NR 隧道覆盖距离估算
备注
信源NRRE 发射功率（dBtn ）
11.950W 单通道/10QM 带宽通道增益（dBi 〉6
4TR
天线琳线插损（州）
1
天践增益
反垃圾邮件系统
14
射灯
接收RSRP 要求（dBm ）
・110
设计衰减余量（dB ）
3
最大允许的空间损耗（dB ）137.9
中心频率（MHz ）3500夭銭口下1米处路径损耗（dB ）31
车体损耗（dB ）17
3.5GHz
结构设计覆盖半径（m ）
223.9
3GPP 38.901楔型
前提条件下，单天线可覆盖在200〜300米之间，考虑天线
之间的重叠覆盖，布放在隧道的天线间距在300~50米之 间。因此该公路隧道规划8个点位（双向各4个点位），如
图2覆盖所示。
经过2天隧道夜间空窗即完成施工，施工结束后，现 场测试指标如表2际
原有LTE 对数周期天线
W
W
o
w
新增NR 射灯夭典
o
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图2 4丁斶灯天銭隧道布放示意
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A
A
表2 SfijfiNR 测试指标
覆盖貌计
RSRP (dBm)
SINK (dB)
平均下载速率
（Mbps ）RSRP> llOdBm 采样占比
中医治股骨头坏死
SINR>-3
采样占比
覆盖率
切换 成功率
掉线率
xx 市•区 公路醴道
-79163
568.34
100%
100%
100%北京新钢联
100%
0.00%
（下转第95页）
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发、生产、升级、维护的全寿命过程可控。简单地说就是核心技术、关键元器件、各类软件全部都自主可控，自己设计、自己开发、自己制造，自己运维、自己管理，不受制于人。自主可控是国家针对国家安全面临形势和建设强国战略需要提出的发展要求。近年来，我国在核心器件、高端芯片、基础软件等领域发展迅速，自主可控关键硬件技术取得了重大突破，研制出了一批具有代表性的基础软硬
件平台产品，初步具备了建立国产自主可控信息系统的条件和基础，这为指挥调度系统实现完全国产自主可控提供了良好的基础。
3.3高保真是指挥调度系统下一步的发展方向
传统的指挥调度系统话音编码方式通常选用G.711等系列的话音编码标准，其采样频率为8kHz，量化比特深度为8bit，传输速率64kbit/s，受采样频率和量化深度的限制，这类话音编码标准决定了其话音质量仅能达到电话通信质量。通信网信息传输体制改为IP化传输后，广域网区间的传输带宽可达到百兆、千兆甚至于万兆，城域网域内的传输带宽可达到千兆或万兆，因此话音数据能够传输和利用的带宽大大提高。由此指挥调度系统在实现IP化的基础上，完全可以选用一些高保真音频处理技术来进一步提高指挥调度系统的话音业务质量。以宽带话音频率范围50Hz〜7000Hz为基础，其采用频率应不低于16kHz，量化比特深度不应低于16bit，从而实现调度话音的高保真。此外，基于话音业务的应用系统向高保真技术发展也是话音通信的发展方向，例如近年来传统的模拟大厅扩音系统已经逐步被高保真数字智能音频扩音系统所替代，其业务质量大大提升。因此高保真技术应用将是指挥调度系统下一步研究的重要内容和发展方向。
3.4多媒体是指挥调度系统未来的建设目标
随着IP应用技术的不断深入和信息融合技术的发展，现有的各个独立运行的业务应用系统将逐步整合，
指挥调度话音业务、视频监控业务、协同会商业务、即时通信业务等单一的媒体业务将逐步被多媒体综合业务所代替，面向用户的将不再是一个个单一的、独立运行的业务应用系统，而是一个基于一体化融合技术、从底层传输到上层应用的统一的综合业务应用系统，因此指挥调度系统的远期发展目标是与视频、图像、消息、文件、传真等业务应用系统紧密融合，形成一个直接面向用户操作使用的一体化多媒体通信业务应用系统。、
参考文献
[1] 总装备部测量通信总体研究所.靶场指挥调
度设备规范:GJB1570A-2012ES/0L],[2021-1-05].
http：//www.doc8&com/p-4522502802562,html.
[2] 赵宗印.信息传输技术的最新进展与应用展望
[EB/OL].(2010-09)[2021-1-11].
http：//www.doc8&com/p-0803290223239.html.
[3] 中国科协学会学术部.下一代网络及三网融合
[M].北京：中国科学技术出版社，2010.
[4] 中国电子技术标准化研究院.人工智能标准化
白皮书2018EEB/0L1.(2018-01)[2021-1-201.
https：//baijiahao.baidu/s?id=158999621 9403096393.
[5] 毕厚杰，李秀川.IMS与下一代网络[M].北京:
人民邮电出版社，2006.12
作者简介
牛晓华，副研究员，主要研究方向：指挥通信技术研究与应用。
赵宗印，研究员，主要研究方向：通信总体技术研究与应用。
(上接第74页)从测试的指标可知，在满足覆盖的前提条件
下，平均的下载速率＞500Mbps，可以满足绝大多数2C和2B需求。同时依据造价测算，其覆盖方案与传统辐射电缆系统总体造价可下降接近50%。
4总结
通过理论和测试分析，采用8T8R+41R射灯天线覆盖方案，相较于传统的覆盖方案降低了建设难度，大大缩短了建设周期，减少了建设成本，同时取得了不错的效果，值得公路隧道覆盖借鉴和推广。、
参考文献
[1] 洪开荣，冯欢欢.中国公賂隧道近10年的发展
趋势与思考[J].中国公路学报,2020(12):62-76.
[2]查昊，朱巧玉.基于3.5GHz频段数字化室分在不同
场景下的覆盖分析[J1.通信与信息技术,2020(5):38-40.
[3] 樊恒波，查昊.5G网络室内覆盖方案分析[J].
电信快报,2018(5):22-26.
作者简介
查昊，高级工程师，主要从事室内分布规划和设
计工作。
通信与信息技术2021年第3期(总第251期)|95
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