高铁5G公网覆盖工程施工关键技术研究

李俊霞

（河南省通信工程局有限责任公司，河南 郑州 450000）

0 引 言

高铁作为我国道路交通网络中的重要组成部分，每天都承担着巨大客流量的交通出行。为了满足数以亿万计游客在出行时的信息网络需求，同时也为了提升高铁在运行过程中的数据信号质量，铁路管理部门开始着手从不同层面来推进高铁上5G信息网的全面铺设，扩大高铁中5G公网信号的覆盖规模[1]。根据查阅的数据，截止到2020年年末，我国的总体高铁运营里程达到38万千米。随着科技的发展和5G网络的大规模铺设，5G技术已经被不断应用到新兴产业中，如何提升5G技术在高铁中的应用效率已经成为目前各大电信运营商需要解决的首要难题[2]。笔者将结合目前高铁隧道通信的发展现状，对5G公网的覆盖计划进行优势分析，综合分析施工过程中使用的关键技术，给出施工过程中科学合理的5G网络建设施工技术方案，致力于有效解决相关工程在建设中遇到的难题。

1 我国高铁隧道通讯行业发展现状

根据调查的相关资料，在进行大多数高铁隧道信号铺设工程的时候，一般选择的都是在洞内铺设长电缆的方式。通过对不同地区建设高铁隧道信号工程的调查，能够了解到大多数的铁路隧道洞室分布如图1所示。高铁隧道中道洞两侧进行综合洞室的交替设置，每侧门的间隔设置为500 m，从而能够保证现有4G通信信号的传输速度[3]。

图1 高铁隧道洞室分布

当前高铁隧道网络铺设都使用的是小型天线和八木天线相结合的方式，这种方式形成的信号传输体系具有投资建设成本低、设计简单以及安装便捷等特点，但是难以从根本上对高铁隧道内的信号覆盖提供保障。一是其所应用的小型天线入射角相对较小，在无线信号接收和传输的过程中可能难以有效穿透运行的车体，会受到外界不确定的环境因素影响；二是高铁的行驶速度较快，行驶过程中产生的迎面风会对天线所处的位置和朝向造成一定程度上的影响，同时也会对信号传输的速率和信号接受质量产生影响；三是泄漏电缆沿着高铁隧道的内部进行铺设，这种方式会在一定程度上受到入射角度的影响[4]。

2 我国高铁隧道5G信号建设能力分析

根据3G、4G网络信号的历史铺设经验和实际应用成果来看，以传统方式进行的电缆覆盖模式和上文提到的洞室传输方式都难以保证信号传输质量。除此之外，由于频段使用性上也存在限制，大部分现在铺设的电缆都不支持3.5 GHz的频段进行传输，要想保证高铁上5G信号的大面积覆盖，还需要对更高频段的需求进行针对性的信号传输网络结构改造[5]。

除了对所应用关键技术的考量，还需要对高铁隧道建设的预算和结果影响进行综合考量。在进行高铁隧道5G信号铺设工程时，应当对泄露电缆可能存在的损耗情况进行尽量精确的估计，例如由于车厢建造的材质不同，因此屏蔽程度和损耗的情况也会不同，列车组在高速行驶的时候可能会有衰落余量等[6]。以某铁路的预算案例作为例子进行说明，根据工程建设环境确定了不同的工程参数，如表1所示。

表1 工程预算参数说明

3 高铁5G公网覆盖工程施工关键技术

3.1 调整线路边缘速率

大量技术人员通过对高铁隧道中5G信号的线路进行分析发现，如果继续沿用现有的适用于3G、4G网络的传统传输模式，无法将5G技术的优势发挥出来，因此对边缘速率进行科学合理地调整是十分有必要的。除此之外，为了实现5G网络信号的互补覆盖，还应当合理使用高铁隧道中的洞室，借助其隧道两侧交替设置的特点，尽量减少数据传输的距离[7]。针对实际的高铁隧道环境进行分析，通过对边缘速率进行下调，同时不改变信号传输模式的运行参数，根据网络覆盖区域内的网络信号强度来断定单边覆盖能力的上限。采用该方法进行线路边缘速率调整，可以在一定程度上对信号覆盖程度进行改善，但是也会在一定程度上损害网络信号传输的质量，尤其是网络信号上行边缘速率会有大幅度的降低。因此，在前期后期进行工程调试的时候，应该结合网络信号的实际覆盖程度和信号传输接收质量进行科学合理地分析，找到最合适的运行点位，从而给予高铁5G公网覆盖工程建设质量上的保障[8]。

3.2 科学调整漏缆实现网络覆盖的互补

对于高铁隧道中建设的5G网络覆盖工程来说，使用边缘速率降低的方法实际上是对信号横向传输质量的降低，降低横向从而提升纵向传输深度。但若想要保证高铁隧道中的5G网络信号覆盖效果，还要合理调整漏缆布置，从而实现信号覆盖互补。

3.3 短隧道优化工程技术

相对于传统的3G、4G技术而言，5G技术的根本优势在于其使用了更高的传播频段。在实际操作时，需要针对性地进行施工优化。将隧道分为短隧道和中场型隧道两种，本小节主要介绍短隧道。当前应用较多的漏缆运行模式支持的是2.7 GHz频段，结合相应的高铁隧道场景可知，5G网络的建设将无法继续使用原来的技术方案。例如，面对普遍较狭窄的高铁隧道，列车以高速通过隧道时，隧道内空间空余较少，此时隧道内外的无线传输速率相差较大。因此，对于短型隧道来说，可以直接在隧道口宏站进行网络覆盖[9]。在进行施工优化的时候，应该计算基站的入射角，通过准确的数据来判断公网的覆盖程度。除此之外，入射角的准确测算与站点选择、站点地形情况以及障碍物等因素都息息相关，为了防止以上不可抗力对工程开展产生影响，还需要精准地进行中转站设定位置的测算。

3.4 中长隧道优化工程技术

中长隧道中5G网络覆盖的施工优化一般采用的是3.5 GHz的频段。在针对中长隧道专门的公网信号覆盖工程进行设计施工时，可以继续沿用传统POI的技术模式和泄露电缆铺设方式。但当隧道中有列车高速通过时，由于隧道内剩余空间有限以及高速产生的风压影响，这些因素都会对网络信号的覆盖产生一定影响。

因此，针对以上的因素，在沿用传统技术时应当作出相应调整。根据全新的应用频段运营模式，调整漏缆铺设的方式，不再使用AUU模式，通过对带宽一定程度上的降低，来确保使用5G信号的时候是有优势的。中长型隧道的长度若超出一般的长度范围时，可以通过加强隧道内3.5 GHz和4.9 GHz频段的使用优化，可以选择对当下使用的漏缆方案进行全新的技术升级，使其可以支持更高的频段。对于高速行驶的列车，可以考虑采用车载基站的形式提升隧道内网络信号的覆盖程度[10]。

4 结 语

随着5G技术的成熟，越来越多的高铁线路把提升网络覆盖程度和数据传输质量作为建设的重要目标。将5G信息技术融入到我国的铁路建设中，可以满足乘客对于网络信号的高要求，同时保证了在高速运行中高铁信号的安全传输。本文从关键技术的角度出发，对应每一个具体问题提出了关键技术的解决方案，为提高高铁5G公网覆盖工程建设质量提供了保障。