泄漏电缆在高层电梯覆盖场景中的应用

陆锦荣，张伟勤，罗忠威

（1.中国铁塔股份有限公司湖南省分公司，湖南 长沙 410000；2.北京中网华通设计咨询有限公司，北京 100070）

1 引言

随着社会经济水平的不断提高以及城市化进程的日趋加速，城市建设用地寸土寸金，为获得土地最佳投资回报，高层、超高层建筑在全国各地遍地开花。高层建筑引入的特种电梯、高速电梯带来了电梯内无线网络的覆盖难题，如特种电梯金属轿厢的屏蔽效应，高速电梯的多普勒效应，高低频率长距离传输的同步覆盖问题等等，这都是电梯移动通信覆盖系统建设的难点。

高层电梯一般分布在高档住宅、高档写字楼及地标性建筑中，这里运营商高端客户云集，是运营商品牌形象展示的必争之地。同时，高层电梯的移动通信覆盖也是解决该特殊场所紧急突发事情的一项便民工程。各通信运营商做好高层电梯覆盖既是满足客户的需求，也是各通信运营商社会责任感的体现。

2 常见高层电梯覆盖方式比较

电梯本身的结构特点及其所处的位置环境，使其容易成为移动通信系统覆盖的盲区[1]：

（1）电梯一般位于楼宇的中心，且井道壁一般为钢筋混凝土结构，信号遮挡严重，室外信号无法到达井道内；

（2）电梯井道为狭长型结构，无线信号在电梯井内传输容易产生隧道效应，导致衰耗加快；

（3）电梯轿厢运行时为封闭金属结构，对电磁信号具有很强的屏蔽效应；

（4）电梯高速运行时，由于移动台与发射点掠射角的变化，一般还伴随着多普勒效应，导致信号不稳定。

高层电梯的移动通信覆盖主要有以下四种解决方案：电梯厅兼顾覆盖方式、井道壁安装定向天线方式、轿厢随动覆盖方式和泄漏电缆覆盖方式，具体如图1所示。

2.1 电梯厅兼顾覆盖方式

电梯厅兼顾覆盖方式主要是在建筑每层的电梯厅门口，布放吸顶天线或者定向天线，无线信号透过电梯门和电梯厅墙体对电梯轿厢进行覆盖。

该种覆盖方式一般通过平层信号兼顾电梯覆盖，但受限于信源覆盖能力或者小区容量规划，高层楼宇一般高中低层小区分层覆盖，极端情况下每层信号都分属不同小区，运行时易产生频繁切换。同时，电梯信号还受电梯运行状态影响，开门时信号较好，关门时信号较差，覆盖质量难以保障，容易掉话。

该种覆盖方式一般应用于商场矮层电梯或者观光电梯的覆盖，以及个别不具备井道施工的高层电梯覆盖。

2.2 井道壁安装定向天线

井道壁安装定向天线方式主要是在电梯井道内，每隔3～5层，于井道壁上安装一面定向天线覆盖轿厢。

该种覆盖方式通过无源器件耦合固定于电梯井道壁上同轴电缆的信号，然后通过天线发射出去，覆盖连续性好，但同样存在信号稳定性问题，如轿厢接近信号发射点时信号增强，远离信号发射点时信号减弱。且信号通过同轴电缆传送，传输损耗较大，特别是多系统同步覆盖时，受限于最高频率信源的最大传输损耗，单台信源覆盖能力有限。

以中国联通WCDMA为例，在以下条件下达到的覆盖效果测算分析如下：

（1）拟定基站设备输出功率为20 W，按10%导频功率配比，设备天线口输出导频功率为33 dBm；

（2）电梯内部天线口导频功率取5 dBm；

（3）POI损耗取5.5 dB[2]；

（4）无源器件插入损耗（功率分配过程中的能量损失）取0.5 dB[3]。

图1 4种高层电梯覆盖方式

则根据能量守恒定律有表1所示的链路预算：

表1 电梯定向天线覆盖链路预算

该种覆盖方式要在电梯井道壁上安装功分器、耦合器、天线、跳线等器件，因此，需要物业公司、业主委员会、电梯运营维护公司等单位配合。同时，由于安装的零散器件较多，若器件或馈线等脱落可能会造成安全隐患。

2.3 轿厢随动解决方式

轿厢随动覆盖方式是直接把微型信源发射点布放于轿厢顶，通过外置天线（或内置一体化天线）正对轿厢内部覆盖，而信源发射点和配套天线随轿厢同步上下运动。

按照轿厢顶部微型信源发射点信号回传的方式，又可分为2种：

（1）无线回传随动覆盖方式

采用无线回传方式时，需要在电梯井道适当区域安装近端发射设备，电梯轿厢中的接入远端通过接收近端发出的中频（或射频）信号，通过反变换再放大，然后输出至覆盖天线。

（2）有线回传随动覆盖方式

采用有线回传方式时，需要布放近端主单元与远端接入单元之间的连线，该连线可以是新增电缆（或光缆），新增电缆（或光缆）捆扎于电梯的随行电缆之上，随电梯随行电缆一起上下移动；也可以是电梯中现有的信号电缆，可通过在电梯机房中把无线信号与某类信号（如视频监控）进行合路[4]，然后在轿厢远端单元分路以实现共路回传。

图2 耦合型和辐射型漏缆结构示意图

表2 电梯覆盖方式综合对比

泄漏电缆覆盖方式一旦施工完成，天馈部分基本无需维护，且轿厢内信号覆盖均匀，高层高速电梯无多普勒效应。另外，线缆断点较少，接头损耗可忽略，线缆支持的频段较宽，无互调干扰，网络拓展容易。

2.5 综合比较

表2为电梯覆盖方式的综合对比，由表2可知：在高层电梯覆盖中，方案二、方案三和方案四均具有较好的适用性，但由于方案三产品链暂不够成熟，实际应用中常采用方案二和方案四。

3 漏缆在高层电梯覆盖中的应用

从上面的对比可以看出，泄漏电缆在高层电梯中覆盖优势显而易见，但行业内关于泄漏电缆覆盖电梯的资料中，结论基本如出一辙：泄露电缆覆盖方式造价昂贵，一般不采用。

表4 湖南某项目中层电梯（190 m）链路预算过程

图3 漏缆覆盖模型覆盖示意图

本文以湖南某项目为例，对漏缆方案在高层电梯覆盖中的技术优势和成本进行分析。

3.1 项目概况

湖南某项目位于新城CBD核心位置，规划有两栋52层，238 m双塔5A甲级写字楼，合计电梯43部，具体统计数据如表3所示：

表3 湖南某项目电梯数量统计 部

3.2 漏缆选型

该项目电梯楼层较高，且较为密集，为充分利用信源功率，减小漏缆耦合损耗和传输损耗，采用13/8"辐射型泄漏电缆。

3.3 链路预算

下面以中层电梯（190 m）为例，说明泄漏电缆覆盖电梯的链路预算过程，如表4所示。

从表4可以看出，对于采用集团标准9进2出POI，POI后面每个支路可以覆盖2部电梯，即1台设备可带4部电梯，拓扑图如图3所示。

同理可得出单信源的高层和低层覆盖能力，统计如表5所示。

表5 泄漏电缆方式信源覆盖能力

3.4 与定向天线方式对比

从表1的分析可知，采用7/8"馈线+井道内安装定向天线方式覆盖，单信源（POI单个端口）覆盖能力为100 m，因此可推算出采用定向天线方案每信源的覆盖能力如表6所示：

表6 井道内安装定向天线方式信源覆盖能力

注：采用定向天线方案覆盖高层电梯（240m）时，为达到良好的覆盖效果，需要调高设备输出功率

该站点合计接入了三个运营商，每个运营商分别委托了2个网络，若不考虑低频设备功分和采用SDR共射频的情况，节省运营商的设备和铁塔公司的POI数量如表7所示。

从表7的对比可知，采用泄漏电缆覆盖方案较井道内安装定向天线方式，铁塔公司可以减少投入POI 22台（单路），可以减少运营商设备132台。

表7 两种覆盖方式工程量对比

4 结束语

本文介绍的高层电梯覆盖方案中，电梯厅覆盖方式只能作为极端条件下的备选方案；轿厢随动方案从实施角度和覆盖效果来看，应为最佳解决方案，但该方案责任定界困难，产品链暂不够成熟；井道壁安装定向天线和泄漏电缆方案均为现阶段解决中高层电梯覆盖的优选方案。

从上述案例分析可知，如果是高层或者超高层电梯密集型场景，泄漏电缆方案优势明显，不仅可以减少铁塔公司的POI投入，也可大大减小运营商的主设备投入，同时，泄漏电缆方案节省信源的优势亦可解决机房内主设备过多导致的电梯机房或弱电井内电力负荷和安装空间均无法满足要求的问题，节能减排效果显著。