中国联合网络通信有限公司四川省分公司
摘要:地下停车场数量多、分布广,大多情况都需要专门覆盖,随着城市中地停场景触及频次越来越高、业务种类越来越丰富,通信网络质量的好坏将直接关系到用户口碑,本文探讨了一种地停场景低成本建设方式,有助于提升地停覆盖的投资效益。
随着城市不断更新发展,地下停车场数量越来越多,已经成为城市居民日常生活的高频触及场所,地停通信业务场景主要包括用户通话、智能网联汽车、商业充电桩、扫码支付停车费、地停商业区等。地下停车场业务种类丰富,从人、车到配套设施均存在通信需求,网络覆盖问题导致的地停用户投诉也与日俱增,如何低成本快速实现地停覆盖是摆在运营商面前的重要挑战。
1 当前主要的覆盖方式
一是采用传统DAS方式覆盖,由信源、馈线、功分器、耦合器、室内天线等设备构成,室内分布系统建设可以节约设备数量,覆盖更加均匀全面;二是采用直放站覆盖,其接入单元将上端信源的下行射频信号转换成数字信号后,经光电转换为光信号后传至远端单元,实现无线信号延伸覆盖;三是采用数字微分布覆盖,接收天线连接控制单元接收室外基站无线信号,再通过扩展单元连接多个覆盖单元对信号进行放大覆盖。
从当前主要覆盖方式来看,传统DAS效果最好,但建设成本最高,造价平均在1.5元/平米以上。直放站方式无容量配置、成本低但存在一定程度的底噪干扰。微分布方式后期设备的管理维护难度较大。
2 地停场景建设思路
覆盖更薄,由于地停场景的特殊性,难以爆发大规模容量需求,主要仍为一为些基础通信业务,因此在成本压降的背景下,优先采取 “大功率、少天线”的方式实现薄覆盖,主要解决人、车流动区域及有特殊业务的区域。
结构更简,地停区域封闭、受物业影响程度大,给运营商网络维护带来了较大的挑战,减少网络层级、控制风险点数量、提高建设质量标准化程度,可以有效降低网络运行维护压力,充分发挥系统价值。
精细管控,地停场景设备、线缆大多属于半隐蔽安装,随着时间的推移隐患增多,因此实时掌握系统的工作状态显得尤为重要,直放站、微分布等设备需实现集中管理,地停覆盖RRU也要有明确的标识,也有利于地停场景的评估评价。
3 低成本覆盖方式探讨
考虑到地下停车场大多较为空旷,局部呈现较为规则的矩形,采用板状天线可以充分发挥定向天线的高增益优势,有效减少点位的布置。常用两端口小板状天线增益13dbi左右,水平/垂直面半功率波束宽度32°,天线尺寸一般小于450mm×450mm×125mm。以一个RRU挂接4副小板状天线为例,可以通过RRU劈裂+功分、两级功分等方式,下挂4个小板状天线,天线位置可以根据现场情况分散或集中布置,系统架构如图1所示。
图1 系统图(以1RRU带4天线为例)
根据链路测算,以RRU输出功率60W(48dBm)、二功分器损耗3.5dB、1/2馈线损耗7dB/100米、跳线损耗2dB、车体损耗12dB、人体损耗3dB、天线增益13dBi为典型。根据链路预算,在无明显阻挡情况下,有效覆盖距离能够达到300米以上,完全能够满足地停开阔场景的视距覆盖需求。
表1 链路预算及覆盖距离预测
参数 | 1.8G FDD | 900M FDD | ||||
上行 | 下行 | 上行 | 下行 | |||
发射端 | 发射天线 | 1天线单流 | 2天线双流 | 1天线单流 | 2天线双流 | |
发射功率[dBm] | 20 | 18.2 | 20 | 18.2 | ||
天线增益[dBi] | 13 | 13 | ||||
跳线损耗[dB] | 2 | 2 | ||||
总发射功率[dBm] | 20 | 29.2 | 20 | 29.2 | ||
接收端 | 热噪声[dBm] | -109.41 | -112.42 | -109.41 | -112.42 | |
接收机噪声系数[dB] | 2 | 2 | 2 | 2 | ||
接收机噪声[dBm] | -107.41 | -110.42 | -107.41 | -110.42 | ||
SINR[dB] | 0.4 | 10 | 0.4 | 10 | ||
接收机灵敏度[dBm] | -107.01 | -100.42 | -107.01 | -100.42 | ||
增益余量损耗 | 接收天线增益[dBi] | 13 | 3 | 13 | 3 | |
馈线损耗[dB] | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | ||
功分器损耗[dB] | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | ||
切换增益[dB] | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
慢衰落储备[dB] | 7.7 | 7.7 | 7.7 | 7.7 | ||
车体损耗[dB] | 12 | 12 | 12 | 12 | ||
选频增益[dB] | 2 | 2 | 2 | 2 | ||
最大允许路径损耗[dB] | 117.41 | 110.02 | 117.41 | 110.02 | ||
基站天线有效高度hb[m] | 2 | 2 | 2 | 2 | ||
UE天线有效高度hm[m] | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | ||
UE天线高度修正因子a[dB] | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
地形校正因子Cm[dB] | -3.1 | -3.1 | -3.1 | -3.1 | ||
RSRP覆盖门限[dBm] | -110 | -110 | -110 | -110 | ||
覆盖距离 | 718 | 364 | 718 | 364 | ||
在点位选择上,重点关注包括停车场出入口、主要通道、电梯厅等在内的重点区域覆盖,为实现多个方向的覆盖、降低馈线损耗、节省投资,点位一般选择在主要通道、转角、十字口、丁字口等位置。
图2 点位选择示意图
设备一般采用BBU集中+RRU拉远方式,BBU置于上端机房,RRU采用交流供电就近挂墙或弱电井安装,天线采用挂墙/柱抱杆、吊挂等安装方式。通过RRU+小板状天线覆盖的建设方式,可以满足地停绝大部分区域的覆盖需求,天线点位更加集中,降低了施工难度和建设成本,利于后期的维护管理。据某期工程成本测算,平均单RRU带载小板状天线4副,每平米造价可控制在0.8元以下。
在实施过程中,应重点关注以下方面:
(1)设备的利用效率。目前主设备投资在无线网建设总投资中占比最高,控制设备的投入对成本压降十分重要。地停场景由于封闭空间限制,一般对天线出口功率要求不高。因此可通过劈裂、功分、耦合等方式,单信源/远端挂载多副天线,实现“更薄覆盖”,同时也需要结合现场实际物理环境、业务需求情况进行调整。
(2)天线点位分布。线点位的选择直接影响到覆盖目标是否能实现,针对地停场景关键覆盖点,要有对应的天线点位直接视距覆盖,如地停出入口、电梯厅、主干车道等。对于隔断少的地停场景,选择车道居中位置,减少天线点位、多个方向覆盖,节省投资和施工难度;对于仄闭的回字形地停,充分利用拐角处设置天线点位,实现同一点位两个方向的覆盖能力;住宅小区地停多采用小柱网结构,隔断多,充分利用十字口、丁字口干道,实现单点位多个方向的覆盖,降低成本和施工难度。
4 总结与展望
地停场景是网络覆盖全面提升的重要环节,在地停建设过程中,不同的解决方案可能适用于不同的停车场,具体应用需要根据实际情况进行选择和设计。同时,对于停车场内部的通信设备,需要考虑其可靠性、耐用性和维护便利性等因素。随着技术的不断发展,自动驾驶和智能停车技术的进一步普及,也将推动停车场对于网络的需求不断增加。同时,未来的地下停车场可能会提供更丰富的服务,除了提供基本的网络连接,停车场还可能提供例如实时车位信息、预订服务、充电桩接入等多样化服务,这些服务都需要稳定、高效的无线网络覆盖来支持。地停场景的覆盖手段也需要与时俱进,基于新一代网络和物联网技术的发展为停车场提供更快速、更稳定的网络连接。
参考文献:
[1]李国英.5G室内覆盖分场景解决方案,通信与信息技术,2021(04):45-49
[2]王照宇,王森索,小新.无线网精准规建方法论研究,邮电设计技术,2023(10):1-5