牛劍峰 羅嘉瀅 劉宣旺 谷澍

【摘要】? ? 針對(duì)城市快速路5G覆蓋中存在的信號(hào)覆蓋弱與控制難，易出現(xiàn)重疊覆蓋，越區(qū)覆蓋，快衰和弱覆蓋的問(wèn)題，本文首先從城市快速路的具體場(chǎng)景分析入手，然后從場(chǎng)景分析、覆蓋規(guī)劃和優(yōu)化3個(gè)方面研究城市快速路的覆蓋解決方案，為運(yùn)營(yíng)商在城市快速路場(chǎng)景快速部署5G網(wǎng)絡(luò)提供技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵字】? ? 城市快速路 5G業(yè)務(wù)模型? ? 鏈路預(yù)算? ? 權(quán)值優(yōu)化

引言：

隨著城市不斷發(fā)展，交通負(fù)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(chǎng)景具有建筑物密集，高樓阻擋等場(chǎng)景特殊性，這就為5G信號(hào)覆蓋及優(yōu)化帶來(lái)了困難。因此如何利用工程整改及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)讓5G信號(hào)均勻全覆蓋高架橋快速路的同時(shí)減少基站間干擾保證高架橋快速路上的5G通信質(zhì)量成為廣大運(yùn)營(yíng)商首要解決的問(wèn)題。本文將城市快速路作為特殊場(chǎng)景進(jìn)行專項(xiàng)研究該場(chǎng)景下的5G組網(wǎng)建設(shè)及優(yōu)化方案，旨在指導(dǎo)快速推進(jìn)5G時(shí)代城市快速路精品網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)。

一、城市快速路5G覆蓋的場(chǎng)景分析

根據(jù)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(wù)中心城區(qū)與周邊城鎮(zhèn)、重要旅游景點(diǎn)通道和聯(lián)系城區(qū)外圍交通樞紐、港口、高速公路出入口的集散通道。該場(chǎng)景下視野良好，無(wú)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(gòu)造，當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)改路段時(shí)，如同在凹槽底部。該場(chǎng)景下，當(dāng)汽車從隧道外進(jìn)入隧道內(nèi)，隧道外大網(wǎng)信號(hào)經(jīng)隧道洞口的嚴(yán)重阻擋侯在隧道內(nèi)信號(hào)將迅速衰減，劇烈下降，形成明顯的拐角效應(yīng)，很容易引發(fā)掉話，因此需要注意隧道內(nèi)外的信號(hào)覆蓋銜接設(shè)計(jì)。

3.高架橋式：

通常架設(shè)在離地面幾米到幾十米的空中，路面為線性開(kāi)放，通行能力大、道路兩側(cè)橫向溝通較方便。高架會(huì)穿越多種場(chǎng)景區(qū)域，車道交叉縱橫，可能是高樓林立的密集城區(qū)，也可能是和高架一樣高的普通城區(qū)，由于特殊的環(huán)境特點(diǎn)，致使高架橋信號(hào)覆蓋與控制較難，易出現(xiàn)重疊覆蓋，越區(qū)覆蓋，快衰和弱覆蓋等問(wèn)題[2]。

二、城市快速路5G規(guī)劃方案

2.1 規(guī)劃目標(biāo)建議

目前城市高架橋快速路以2K 視頻+智能手機(jī)、4K 視頻+HDTV/VR（如表1 所示）等eMBB業(yè)務(wù)為主[3]，同時(shí)未來(lái)業(yè)務(wù)將以“高清視頻”為主，成為流量增長(zhǎng)的核心。高架橋用戶大部分時(shí)間處于高速度運(yùn)行，邊緣速率規(guī)劃建議按照 4K 視頻業(yè)務(wù)需求：下行速率應(yīng)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(xù)根據(jù)不同的覆蓋目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，可分階段參考大于5兆比特 每秒。

2.2 鏈路預(yù)算分析

合理的站址規(guī)劃不僅可以充分利用現(xiàn)有資源同時(shí)站址規(guī)劃也會(huì)盡可能的合理。業(yè)務(wù)信道小區(qū)半徑估算分析如表2所示，從中可以分析得出城區(qū)站址密度較郊區(qū)更密。使用NR2.6G 64T設(shè)備，按照邊緣速率下行50Mbps、上行1.0Mbps的小區(qū)邊緣速率，進(jìn)行鏈路預(yù)算，得到密集城區(qū)小區(qū)覆蓋256.42米，郊區(qū)小區(qū)覆蓋561.63米

三、 城市快速路5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)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(guò)27m，道路常規(guī)規(guī)劃策略不能完全滿足覆蓋需求;個(gè)別站點(diǎn)因掛高不合理導(dǎo)致5G AAU天面阻擋導(dǎo)致無(wú)法有效覆蓋高架路段;周邊地理環(huán)境較空曠，很難達(dá)到高rank值，測(cè)試速率受到影響等場(chǎng)景特點(diǎn)，本文從工程建設(shè)整改及越區(qū)覆蓋優(yōu)化，切換優(yōu)化，2G/3G互操作及5G天饋權(quán)值優(yōu)化出發(fā)，對(duì)高架橋覆蓋進(jìn)行全方面優(yōu)化。

3.1? 工程建設(shè)與整改

在工程建設(shè)設(shè)計(jì)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(duì)于站間距不合理問(wèn)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(lái)補(bǔ)點(diǎn)。對(duì)于站點(diǎn)掛高不合理問(wèn)題，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(qū)域，重新設(shè)計(jì)方位角，使優(yōu)化保障區(qū)域覆蓋正常。

3.2 越區(qū)覆蓋優(yōu)化

正常情況下，高架橋快速路小區(qū)呈鏈型分布。但部分小區(qū)可能因天線掛高過(guò)高、下傾角過(guò)小、地勢(shì)起伏等原因?qū)е略絽^(qū)覆蓋。

周圍宏站越區(qū)覆蓋，如果越區(qū)覆蓋信號(hào)來(lái)自周圍宏站，為保證高架橋快速路信號(hào)的連續(xù)性，需要調(diào)整周圍宏站以減小對(duì)高架橋快速路的影響。并做如下調(diào)整：加大周圍基站的下傾角;調(diào)整天線方位，降低導(dǎo)頻功率，降低天線高度。

3.3 切換優(yōu)化

通過(guò)對(duì)城市快速路的覆蓋控制，形成有序的小區(qū)分布，可保證城市快速路的平滑切換。通過(guò)城市快速路的切換參數(shù)和重選參數(shù)，與大網(wǎng)配置相同即可。針對(duì)切換區(qū)過(guò)小的情況，宜擴(kuò)大信號(hào)的重疊區(qū)，信號(hào)重疊區(qū)應(yīng)大于100m。對(duì)于因切換不及時(shí)造成的掉話一般的解決方法為，針對(duì)急轉(zhuǎn)彎或連續(xù)急轉(zhuǎn)彎的高速公路路段，建議將天線架設(shè)在轉(zhuǎn)彎處，實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋。如轉(zhuǎn)彎兩側(cè)的小區(qū)覆蓋連接儲(chǔ)存在弱信號(hào)，可考慮配置偏移量，加速轉(zhuǎn)彎處的切換或小區(qū)重選速度。

3.4? 5G天饋權(quán)值優(yōu)化

針對(duì)不同場(chǎng)景的特點(diǎn)對(duì)天線權(quán)值的調(diào)整及優(yōu)化可以有效解決不同場(chǎng)景的覆蓋情況。對(duì)于密集的城區(qū)，由于樓宇阻擋信號(hào)明顯，邊緣覆蓋要求高，適用65°半功率角天線覆蓋。對(duì)于高架橋快速路，由于話務(wù)范圍窄長(zhǎng)，覆蓋重點(diǎn)是波束寬度窄，適用30°半功率角天線覆蓋;郊區(qū)，農(nóng)村由于面積廣建筑較稀疏的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中重點(diǎn)再覆蓋范圍，因此適用90度半功率天線覆蓋。

四、優(yōu)化結(jié)果對(duì)比

大同高架快速干線是大同市著力構(gòu)建的首個(gè)快速化綜合立體交通體系，主線高架橋?yàn)殡p向六車道，地面道路為雙向八車道，西起平城區(qū)大慶路，東至云州區(qū)文瀛東三路，全長(zhǎng)13.07公里。通過(guò)路測(cè)數(shù)據(jù)得知整體下載速率不合格，下載速率為375.06Mbps左右。

對(duì)于站高和基站間距正常的，就用正常的天線權(quán)值3，水平65度，垂直6度，對(duì)于特殊情況下郊區(qū)沿線農(nóng)村站間距大于標(biāo)準(zhǔn)站間距的，用水平65改成25度，垂直6度，和城區(qū)高架橋距離地面較高導(dǎo)致相對(duì)站間距不足的情況可以，水平65度，垂直6度改成25度。調(diào)整后復(fù)測(cè)，下載速率為779.23Mbps。

五、結(jié)束語(yǔ)

5G時(shí)代背景下用戶對(duì)城市快速路高架橋上的網(wǎng)絡(luò)覆蓋性，業(yè)務(wù)質(zhì)量等眾多網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)提出了更高的要求，如何在城市快速路越來(lái)越重要的情況下保障網(wǎng)絡(luò)性能，保證客戶感知，成為運(yùn)營(yíng)商迫切需要解決的問(wèn)題。本文以大同城市快速路為例，從場(chǎng)景特點(diǎn)入手分析了城市快速路的覆蓋特點(diǎn)，推到規(guī)劃建設(shè)思路，并結(jié)合多元化優(yōu)化方法從工程建設(shè)整改及5G天饋權(quán)值優(yōu)化出發(fā)，對(duì)城市快速路覆蓋進(jìn)行全方面優(yōu)化，穩(wěn)步提升高架橋5G網(wǎng)絡(luò)性能，并取得成效。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 劉明爽. 關(guān)于移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)的探討[J]. 中國(guó)新通信， 2013（12）：88-89.

[2] 陳德榮， 劉永乾， 蔣麗. 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與工程設(shè)計(jì)[M]. 北京郵電大學(xué)出版社， 2010.

[3] 楊峰義， 張建敏， 王海寧. 《5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)》[J]. 自動(dòng)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.