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【电缆】“车地系统”创新光缆连接技术,上海地铁年内5G全覆盖

更新时间:2024-04-02 12:42:21点击次数:9192次字号:T|T

地铁的移动网络建设,是服务乘客提供高质量出行的重要一环,也是提升地铁信息化、智能化的有力支撑。日前,工信部等十一部门发布了《关于开展“信号升格”专项行动的通知》(简称《通知》),明确表示要“加强重点场景网络覆盖”,其中一个重点场景就是城市地铁。

“信号升格”的号角已经吹响。上海正在加快行动,面向存量地铁线路“啃硬骨头”,推进上海市地铁隧道5G网络100%覆盖,全面提升地铁5G网络覆盖能级。


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地铁乘客的烦恼


经常乘坐上海地铁2号线出行的市民,以往在站台上等车时网速都很快,刷抖音、看视频,一点都不耽误。但地铁开动后,在隧道区间内网速就慢了许多,经常链接都点不开,看视频非常卡顿。


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这几乎是全国各大城市地铁乘客都会遇到的烦恼。

中国信息通信研究院2022年发布的一份报告显示,存量地铁的5G综合覆盖率普遍比新建地铁低很多。报告显示,2019年底以后开通的所有地铁线路5G覆盖率均超过85%;部分城市2019年前开通的地铁线路在正式运营后,网络部署存在建设施工维护困难等情况,导致5G覆盖率较低,上下行接入速率达标占比不足。

对地铁开通时间较长、老线路相对较多的上海来说,挑战更大。

1993年,上海地铁1号线南段(徐家汇-锦江乐园)开通观光试运营,从此上海正式步入地铁时代。2019年,我国开始5G规模化商用,此时,上海已拥有17条地铁线路,里程达到705千米。如今,上海地铁网络已扩大至20条线路508座站点831千米规模。同时,越来越多市民在日常出行中选择地铁。

为了给地铁乘客带来高质量的通信体验,今年,上海不仅要推动新建线路4G/5G同步覆盖,还要推动存量地铁的隧道区间实现5G覆盖,从而实现地铁全线5G全覆盖。


啃5G覆盖“硬骨头”


城市轨道交通具有客流密集、环境封闭等特殊性,系统高度集成,协调联动复杂,且长期高强度客流、高负荷运行,施工改造难度大、要求高。对于网络建设者们来说,这是块“硬骨头”。

施工“天窗”时间短就是一大挑战。地铁作为骨干公共交通工具,投入运营后仅在夜间可以施工,每天施工窗口期通常只有两三个小时。

“3月10日,我们晚上12点左右开始进场,先要将电缆、光缆、5G设备等运送进地铁区间隧道内,才能开始施工。凌晨3点15分左右,就得准备收工。”中国电信上海公司(下称“上海电信”)相关人士说道。而且,网络建设人员并不是每天都能进场施工,因为地铁线路还有其他日常维护需在夜间进行。

地铁隧道内的施工难度和复杂度可能超出许多人的预期,包括机房设备安装、RRU设备安装、隧道内箱体布放、漏缆和光电缆布放等等,涉及20道左右工序。

建设人员需要先将又长又重的漏缆、光电缆盘好,从站外运送至站台,再通过自制的工程车在区间隧道内运送,然后进行CUDU、RRU、电源箱、光纤箱等各种设备安装。


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据悉,在今年推进上海地铁全线5G覆盖过程中,由不同运营商牵头负责不同地铁线路的5G建设。


“车地系统”实现“人人高清”


3月中旬以来,乘坐上海地铁4号线的乘客发现,即使在地下空间,无论是站厅站台还是地铁列车行驶过程中,移动上网感受都变好了,观看高清视频时没有出现卡顿现象,拖曳进度条也没有出现缓冲、停顿现象,即拖即播。

地铁4号线于2005年12月底开通,是上海建成运营的第5条地铁线路。一直以来,受限于特殊的环境,地铁列车在隧道区间快速行驶时,用户难以享受到更好的上网体验。

在4号线这样老的地铁线路中,原先铺设的漏缆不支持5G,所以在地铁列车区间行驶过程中,乘客只能使用4G网络。另外的难题在于,漏缆被安装在隧道墙壁上,将信号“打”进行驶的地铁列车中,要穿越厚重的金属厢体,不可避免会产生极大的衰减。此外,老的漏缆频率干扰现象也较为突出。

如何能让乘客在乘坐4号线这样的“高龄”线路时,全程都有优良的5G上网体验?

如果仍采用传统的漏缆覆盖方式,矛盾依然突出。不仅是新增漏缆的安装空间不足,而且要多方协调,对电源进行改造,另外施工周期会远远大于新线。同时,“顽疾”未除,漏缆信号仍要穿越坚固的地铁金属厢体。

为破解老线路5G全覆盖难题,上海电信首创5G新型“车地系统”覆盖方案,通过“数字室分+无线回传”,为乘客带来高速上网体验。

具体而言,通过BBU+pRRU架构在地铁车厢内部直接搭建一套完整的5G室分系统,在第一节车厢内安装1台BBU设备,在每节车厢内都安装1台pRRU设备。也就是说,乘客在地铁行驶过程中接收到的网络信号不是从车厢外面“打”进来的,而是直接连接车厢内pRRU设备发出的,没有了穿越金属箱体导致的信号衰减。

同时,上海电信利用5G大带宽高速率的特点,在隧道内安装5G AAU,在地铁车辆的车头和车尾分别安装CPE,实现网络数据“高速回传”。


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上海地铁5g设备机房


“设备上车+高速无线回传”,内外结合,5G新型“车地系统”为用户带来更快的网速。


不再铺设泄漏电缆


新方案下,隧道网络建设工期大幅缩减,不用再铺设泄漏电缆,地铁施工难度大幅降低。以4号线为例,工期由原来的1年缩减至6个月,缩短了50%。

再者,新方案能有效降低投资、提升效益比,5G“车地系统”相较于传统覆盖方式,投资可降低20%。如地铁4号线预计一年可节约370万度电,相当于455吨标准煤,节能效益明显。更重要的是,5G“车地系统”在满足乘客极速上网需求的同时,也可提供更大带宽满足各行业场景需求,助力城市数字化转型。

5G“车地系统”上场,为在全国范围内加快地铁场景下的5G覆盖,尤其是解决地铁存量老线的5G覆盖及4G质量问题提供了有效抓手。同时,大带宽也为地铁行业车载应用带来无限可能。
在这背后,技术人员克服了诸多挑战,攻克了多个难题。

针对地铁车厢内安装空间有限,且列车在行驶过程中会一直震动,技术人员对车载无线基站进行小型化定制开发,使其体积更小,并具有更高的防震性能等。

更大的难题在于,地铁列车由多节车厢构成,而且车厢有时会更换和重新组合,在这样的情况下,无法用一根光缆将所有的车厢连接起来。否则,每更换一次车厢就要重新布设线缆,极不利于运行维护。

为确保地铁车厢重新组合后连接依然稳定、畅通,技术人员定制开发了光缆盲插可拆连接件,换车厢后可以快速将光缆重新连接起来。经过近一段时间的试点,已经验证了这种方式的可靠性。

多次测试后发现,在地铁快速行驶过程中,5G网速普遍超过1800Mbps,看高清视频毫无压力。最明显的效应就是,网络性能提升带来用户体验跃升,在地铁这样的特殊场景下,用户能享受到甚至比地面5G更快的上网速率。

在国外地铁还在建设开通4G的时候,上海的地铁正全面进入5G时代。

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