摘要：隨著5G通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷發(fā)展，如何有效的在特殊的空間對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行覆蓋建設(shè)，成為人們關(guān)注的重點(diǎn)問題，利用電纜可以有效的解決5G信號(hào)的覆蓋問題。通過對(duì)5G通信電纜的特征與關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，探討了5G通信電纜在室內(nèi)5G信號(hào)覆蓋、電梯高層空間中的應(yīng)用覆蓋方法，并對(duì)比了5G電纜在通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的優(yōu)勢(shì)。

Abstract： With the continuous development of the application of 5G communication networks， how to effectively cover communication signals in special spaces has become a key issue that people pay attention to， and the use of cables can effectively solve the problem of 5G signal coverage. By analyzing the characteristics and key technologies of 5G communication cables， the application coverage methods of 5G communication cables in indoor 5G signal coverage and high-rise elevator spaces are discussed， and the advantages of 5G cables in the construction of communication networks are compared.

關(guān)鍵詞：5G;通信網(wǎng)絡(luò);電纜

Key words： 5G;communication network;cable

中圖分類號(hào)：TM248? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）22-0188-02

1? 5G通信電纜的特征及參數(shù)要求

1.1 5G通信電纜的特征

5G通信電纜的種類比較多，有廣角輻射型漏纜、同軸泄漏電纜等種類，它一般采用隔離屏蔽支架的方式，將語音通信電纜與網(wǎng)絡(luò)通信電纜隔開，能夠有效的避免通信過程中的語音通信信號(hào)與網(wǎng)絡(luò)通信信號(hào)相互干擾，提高5G網(wǎng)絡(luò)通信信號(hào)的清晰度。在電纜的內(nèi)屏蔽層與屏蔽層之間設(shè)計(jì)了增強(qiáng)型的電纜，用以防止外界的電磁信號(hào)的干擾，減少了5G傳輸信號(hào)的能力損失，提高了電纜工作穩(wěn)定性，同時(shí)電纜本身也不會(huì)干擾其他通訊設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)的正常工作，5G通訊電纜能夠適用于多種場(chǎng)合，用以提高5G網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。同時(shí)在電纜的屏蔽支架的中心位置的中空空間內(nèi)設(shè)置了檢修光纖，如果通訊電纜發(fā)生故障時(shí)，維護(hù)人員可以通過一端向檢修光纖發(fā)生光源，這樣就可以快速的、準(zhǔn)確的定位產(chǎn)生故障的電纜，為人們的維修工作帶來了極大的便利，而且在電纜內(nèi)部還增加了緩沖層，在電纜受到?jīng)_擊時(shí)，可以對(duì)電纜內(nèi)部的中心導(dǎo)體起到保護(hù)的作用。

1.2 5G電纜的參數(shù)要求

5G通信網(wǎng)絡(luò)采用泄露同軸電纜作為通信電纜，它具有寬頻帶、高速率的多媒體信息傳輸特性、通信靈活、智能通信程度高、兼容性能好、通信頻率高等優(yōu)勢(shì)，可以用于5G網(wǎng)絡(luò)的射頻單元、高層電梯覆蓋以及樓宇布線等通信區(qū)域。

1.2.1 特性阻抗

根據(jù)電磁波傳輸理論，當(dāng)信號(hào)通過無限長(zhǎng)的傳輸線時(shí)，任意一點(diǎn)的電壓和電流都可看作是由入射波和反射波相互疊加而成的，5G電纜的特性阻抗計(jì)算方法為：

其中，D為5G電纜導(dǎo)體的外徑，d為5G電纜導(dǎo)體的內(nèi)徑，εr電纜導(dǎo)體介質(zhì)的介電常數(shù)，一般情況下，5G電纜要求50歐姆的特性阻抗，就能保證5G信號(hào)在電纜傳輸時(shí)不會(huì)產(chǎn)生反射傳輸。

1.2.2 衰減特性

5G通信信號(hào)在電纜中傳輸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)衰減，具體的計(jì)算方法如下：

其中，f為信號(hào)頻率，k1，k2為常數(shù)，主要是由5G電纜的內(nèi)外導(dǎo)體的材料與形狀決定的。

2? 電纜在5G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用分析

一般情況下，5G通信網(wǎng)絡(luò)需要應(yīng)用不同的工作場(chǎng)景中，在不同的環(huán)境中，它的具體設(shè)置方式也存在著明顯的差別，根據(jù)電磁波波在泄漏電纜中的傳輸方式，它可以通過槽孔向外界輻射電磁波，同時(shí)也能夠接收5G通信信號(hào)，具有收、發(fā)天線的功能。

2.1 室內(nèi)5G信號(hào)覆蓋時(shí)電纜的應(yīng)用

2.1.1 廣角輻射型漏纜的工作原理

室內(nèi)5G電纜一般采用的是廣角輻射型漏纜，它的電磁場(chǎng)主要是由漏纜外導(dǎo)體上周期性排列的槽孔產(chǎn)生的，具體的漏纜結(jié)構(gòu)如1所示，以達(dá)到對(duì)室內(nèi)范圍的信號(hào)覆蓋，其中漏纜的槽孔間距（d）與室內(nèi)5G信號(hào)的工作波長(zhǎng)（λ）相當(dāng)，由于輻射性漏纜在信號(hào)輻射的方向上具有方向性，就會(huì)有相同的泄露能力在同一輻射方向上比較集中，并且信號(hào)的能量會(huì)隨著槽孔間距（d）的增加而衰減。

為了有效的保證室內(nèi)信號(hào)的全覆蓋，在漏纜的外導(dǎo)體上開著周期性變化的L字槽、八字槽，這樣不僅能夠提高室內(nèi)信號(hào)的覆蓋，還能減少通訊信號(hào)的衰減，為使TEM型電磁波在信號(hào)傳統(tǒng)的過程中能夠集中輻射一部分電磁波，必須在漏泄電纜外導(dǎo)體上開制槽孔，降低電纜外導(dǎo)體上的電流，以產(chǎn)生向外輻射的激勵(lì)電流，提高電磁波的強(qiáng)度。在室內(nèi)5G電纜部署時(shí)，如果漏纜的外導(dǎo)體上出現(xiàn)一組周期性槽孔，在電纜的屏蔽層就會(huì)出現(xiàn)輻射形式的磁性偶極子輻射，在當(dāng)每個(gè)槽孔的間距為半波長(zhǎng)的距離時(shí)，每一個(gè)槽孔都符合電磁波信號(hào)跌加的原理，造成信號(hào)耦合損耗增加。而只有當(dāng)每一個(gè)槽孔都按照恰當(dāng)及特定的輻射頻段進(jìn)行分布時(shí)，才可能出現(xiàn)耦合損耗，在具體的設(shè)計(jì)時(shí)，需要避免這種情況。

2.1.2 廣角輻射型漏纜適用的建設(shè)場(chǎng)景

在建筑物內(nèi)采用金屬封閉吊頂、或者全鋼筋混凝土隔斷的多區(qū)域辦公室控制，住宅小區(qū)的不合適采用廣角輻射型漏纜敷設(shè)入房間內(nèi)。在一些縱深的空間內(nèi)，不適合將廣角輻射型漏纜敷設(shè)入房間內(nèi)的區(qū)域。根據(jù)廣角輻射型漏纜槽孔的設(shè)計(jì)方式、電氣性能以及5G通信網(wǎng)絡(luò)的特性，在室內(nèi)應(yīng)用廣角輻射型漏纜主要適用于如下場(chǎng)景中：

①寫字樓、賓館酒店。這種室內(nèi)場(chǎng)景的走廊+單雙邊房間區(qū)域比較狹窄，可以采用廣角輻射型漏纜對(duì)區(qū)域空間進(jìn)行信號(hào)覆蓋設(shè)計(jì)。②商場(chǎng)超市。在商場(chǎng)超市中的裝修中，一般采用玻璃、木板或者石膏板等簡(jiǎn)易材料等超市的空間進(jìn)行分割，間隔的密集型購(gòu)物區(qū)，可以采用廣角輻射型漏纜進(jìn)行5G通信信號(hào)的覆蓋。③地下停車場(chǎng)。地下的停車場(chǎng)一般都是比較狹長(zhǎng)的空間，結(jié)合停車場(chǎng)空間的特征，采用廣角輻射型漏纜進(jìn)行5G信號(hào)的覆蓋，不容易產(chǎn)生信號(hào)的跌加，而造成信號(hào)的能量損耗。④空曠型建筑?？梢詫V角輻射型漏纜敷設(shè)在公共的走廊中進(jìn)行信號(hào)覆蓋，如果在建筑內(nèi)部有輕質(zhì)隔斷建筑材料、玻璃材料、木板等隔斷，可以采用廣角輻射型漏纜在走廊與各個(gè)房間進(jìn)行覆蓋。在回字形走廊或者類似結(jié)構(gòu)的建筑，采用廣角輻射型漏纜對(duì)整個(gè)走廊進(jìn)行敷設(shè)一圈后，在電纜的末端進(jìn)行封閉，并在末端加上負(fù)載，保證信號(hào)傳輸?shù)墓β什荒芡庑苟鴵p耗。在一些區(qū)域采用廣角輻射型漏纜無法對(duì)其進(jìn)行覆蓋的區(qū)域，可以結(jié)合實(shí)際的空間場(chǎng)景，利用廣角輻射型漏纜的前端或者末端對(duì)該區(qū)域進(jìn)行信號(hào)覆蓋，可以有效提高5G信號(hào)的覆蓋效率，提高5G信號(hào)的穩(wěn)定性。

2.2 高層電梯間5G信號(hào)覆蓋時(shí)電纜的應(yīng)用

2.2.1 高層電梯間5G信號(hào)覆蓋的難度

①電梯一般位于樓宇的中心，而且電梯間的管壁一般都采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)5G信號(hào)的遮擋與屏蔽比較嚴(yán)重，導(dǎo)致室內(nèi)的5G信號(hào)無法到達(dá)電梯管道井內(nèi)。②電梯井道為狹長(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，5G信號(hào)在高層電梯井內(nèi)傳輸時(shí)，容易產(chǎn)生隧道效應(yīng)，導(dǎo)致5G信號(hào)的衰減比較迅速。③電梯轎廂自身在運(yùn)行的過程中，都采用的密閉式金屬結(jié)構(gòu)，對(duì)5G信號(hào)的傳輸具有很強(qiáng)的屏蔽效應(yīng)。④電梯轎廂在上下運(yùn)行的過程中，由于5G信號(hào)的移動(dòng)臺(tái)與發(fā)射點(diǎn)掠射角的變化，往往會(huì)使得5G信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中，出現(xiàn)多普勒效應(yīng)，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致通信信號(hào)不穩(wěn)定的情況。

2.2.2 高層電梯電纜覆蓋方式

①電梯廳兼顧覆蓋方式。電梯廳也是5G信號(hào)覆蓋的重要區(qū)域，可以在電梯廳的門口利用通信電纜連接吸頂天線進(jìn)行信號(hào)布置，使得無線信號(hào)通過電梯門與電梯廳的墻體發(fā)射對(duì)電梯轎廂內(nèi)部進(jìn)行信號(hào)覆蓋。主要采用的平層信號(hào)兼顧電梯覆蓋的方式，但是由于小區(qū)信源覆蓋能力與小區(qū)容量規(guī)劃之間存在差距，以及信號(hào)在每層樓之間進(jìn)行來回切換，而且電梯轎廂在運(yùn)行的過程中，往往采用的金屬門封閉的狀態(tài)，在電梯開門時(shí)，5G的信號(hào)好，而在電梯關(guān)閉時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)無信號(hào)的情況，導(dǎo)致5G信號(hào)難以實(shí)現(xiàn)全覆蓋。

②井道壁安裝定向天線。在高層電梯井中安裝定向天線的方式，每隔3-5層，在電梯井的井道壁上安裝一個(gè)定向天線，使得5G通信信號(hào)覆蓋整個(gè)轎廂，采用這種覆蓋方式，主要利用電纜與無源耦合件固定在電梯井內(nèi)的同軸電纜上，利用天線將無線信號(hào)發(fā)射，并接受信號(hào)，采用這種方式也存在5G信號(hào)不穩(wěn)定的情況，如轎廂接近信號(hào)發(fā)射點(diǎn)時(shí)信號(hào)增強(qiáng)，在遠(yuǎn)離天線時(shí)，5G信號(hào)衰減的比較厲害，傳輸?shù)墓β蕮p耗比較大，而且在多系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)行同步覆蓋時(shí)，信號(hào)的頻率損耗就比較大，而且單臺(tái)的信號(hào)源覆蓋能力也比較有限。

③轎廂隨動(dòng)解決方式。轎廂隨動(dòng)覆蓋方式就是將無線發(fā)射器安裝在電梯轎廂的頂部，通過外置電纜連接，使5G信號(hào)覆蓋整個(gè)轎廂的內(nèi)部，使得5G信號(hào)源發(fā)射點(diǎn)與配套天線與電梯轎廂一起運(yùn)動(dòng)，達(dá)到信號(hào)覆蓋的目標(biāo)。主要有無線回傳隨動(dòng)信號(hào)覆蓋以及有線回傳隨動(dòng)信號(hào)覆蓋的方式兩種，無線回傳主要是在電梯井道內(nèi)的適當(dāng)區(qū)域安裝發(fā)射設(shè)備，將5G通信信號(hào)在整個(gè)電梯井道內(nèi)進(jìn)行覆蓋，有線回傳隨動(dòng)覆蓋方式，需要在電梯井道內(nèi)的近端單元與遠(yuǎn)端單元之間接入電纜，隨著電梯的轎廂而上下移動(dòng)，將電梯中現(xiàn)有的信號(hào)電纜，與主機(jī)房?jī)?nèi)的無線信號(hào)進(jìn)行回路控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)5G通信信號(hào)的回傳。

④泄漏電纜方式。泄漏電纜覆蓋方式是高層電梯井道敷設(shè)的有效方式，采用泄露電纜不僅能傳送5G通信信號(hào)，而且泄露電纜還具有收、發(fā)天線的功能，這樣就省去了電梯井道內(nèi)頻繁制作與布放天線的環(huán)節(jié)。按照信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的輻射方式，泄露電纜的敷設(shè)可以分為泄漏電纜和輻射型泄漏電纜兩種方式，由于耦合型電力的傳輸距離較短，而且對(duì)電磁信號(hào)的損耗比較大，輻射型泄漏電纜藕合損耗較小，傳輸距離長(zhǎng)，設(shè)置好后，信號(hào)比較穩(wěn)定，但其電磁能量呈放射狀發(fā)散，在具體施工的過程中，對(duì)槽孔的方向有嚴(yán)格要求，這是采用泄露電纜在電梯井內(nèi)信號(hào)覆蓋的關(guān)鍵因素。

泄漏電纜覆蓋方式一旦輻射完成，5G網(wǎng)絡(luò)的天饋部分基本無需維護(hù)，且轎廂內(nèi)信號(hào)覆蓋均勻，在電梯上下運(yùn)行時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，而且采用泄露電纜輻射的斷點(diǎn)比較少，出現(xiàn)的接頭損耗可以忽略不計(jì)，線纜支持的頻段較寬，無互調(diào)干擾，而且在5G網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)，也比較方便。

3? 結(jié)束語

隨著5G通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用不斷發(fā)展，采用電纜作為5G通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸通道有利于5G信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定，它方便5G信號(hào)的擴(kuò)容，而且也能夠增加5G信號(hào)的傳輸距離。在5G通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)時(shí)，在特定的場(chǎng)景下采用電纜敷設(shè)可以加快5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，而且還能加快5G網(wǎng)絡(luò)向室內(nèi)布局，而且在酒店、公寓、高層住宅小區(qū)、隧道、空曠的建筑空間以及辦公樓中，采用泄漏電纜覆蓋的方式，可以提高5G通信信號(hào)的覆蓋范圍。

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作者簡(jiǎn)介：文承福（1981-），男，海南東方人，本科，工程師，主要研究方向?yàn)檐囕d揚(yáng)聲器、車載線束。