中兴通讯创新方案将中国地铁带入5G时代
北京时间11月22日下午消息（蒋均牧）世界各地，5G网络已经如雨后春笋般涌现，提供更快速度、更低时延，为新的消费者和企业应用提供动力，在许多国家实现了无处不在的覆盖。
在过去的四年里，约有260家运营商在全球部署了这项技术。GSMA预测，到2025年，5G网络将覆盖全球约三分之一的人口。
虽然5G的普及比LTE快得多，仅仅四年多时间全球连接就达到约15亿，但地铁站和地铁车厢内的覆盖已被证明更具挑战性。
以中国为例，5G户外覆盖率超过95%，但通勤线路的覆盖率却不到55%。中国有308条地铁线路，全长10287公里，其中近90%建成于五年或更久之前，彼时的5G网络还没有开始部署。
地铁5G覆盖挑战
中兴通讯（000063）无线接入网产品规划经理范莹莹（音译，FanYingying）解释说，这种差距是由多个因素造成的，例如城域网中部署的蜂窝系统电缆类型的限制。
中国5G网络使用2.6GHz和3.5GHz频段，但现有电缆只能处理800MHz到2.3GHz之间的频率。她指出，需要新的电缆来支持5G频率。
传统的漏同轴电缆覆盖面临着巨大的障碍，由于密集的金属车厢造成的信号衰减和列车快速运行造成的多普勒效应，地铁内的网络信号遭到严重减弱。
障碍之二是地铁系统的空间限制。安装新电缆要求从隧道到车厢的间距至少1.2米，但现有大多数地铁只有大约1米。
电力不足是第三个因素。每个地铁站的机房供电容量约60kW。对于支持5G业务的电缆，以及增加新的信号源（5GRRU），需要将功率提高到至少100kW。这就需要对机房进行改造，以升级供电系统。
范莹莹指出，由于地铁线路平均每天运行18个小时，几乎没有时间进行建设和改造：“与室外覆盖相比，这些条件大大减缓了在地铁中部署5G覆盖增强功能的进程，导致地铁内的覆盖率低得多。”
中兴开发定制系统
中兴通讯为地铁开发了一个定制系统，在隧道中安装了毫米波回程，减少了电缆损耗的影响。回传下行速率高达15Gbps，上行速率也有2Gbps之多。
利用毫米波进行回传的优点是具备极大的带宽和高传输容量：“这使得它适用于需要超高速数据传输的应用，例如多家运营商的回传。”
为了消除由列车高速运动引起的频移和多普勒效应，毫米波回程系统在列车接入单元（C114注：TAU，CPE的一种）接收到频率信号时进行补偿。车厢内的所有乘客和控制信息都被打包，并通过具有L2TP协议的路由器传输到TAU。
对基于电缆的解决方案来说，当地铁高速运行时信号将会发生多普勒频移。但在地铁车厢内部署多频多模的Qcells，就可消除信号偏移。采用中兴通讯的Super-MIMO解决方案可保持蜂窝容量和用户体验，确保车厢内的覆盖与典型的室内覆盖范围相同。
范莹莹指出，这个基于3GPP的系统的数据安全性优于Wi-Fi和LTE-M平台。
5G驱动的智慧地铁可以由城市中的所有运营商共享，因此可以减少信号源点和多非共享频段RRU的数量。
其他好处还包括低干扰，因为毫米波相比低频段覆盖范围更短，减少了与邻近网络干扰的可能性，允许更有效地利用可用频谱，并增强整体网络性能。
范莹莹补充道，因为波长更窄，毫米波设备天线阵列可以在更小的区域容纳更多的单元，提高了上下行链路的波束赋形增益：“即使输出功率很低，毫米波仍能提供良好的信号质量和覆盖范围。”
沪穗成功实践
中兴通讯在今年4月与中国电信（601728）合作，为上海地铁4号线部署了“5G车地系统”。这条34公里长的线路现已实现了5G的全面覆盖，同时，能源消耗减少了75.6%，总投资成本减少了20%、约200万元。
基于中兴通讯的创新解决方案，这条线路保持了传统电缆系统中可用的160个RRU，但只需要96个AAU。该公司表示，该系统在地铁中提供了高达1.7Gbps的峰值下行速度，在隧道中的传输容量高达15Gbps。
2020年，该公司与中国移动（600941）合作，在广州地铁上推出新系统，保证了以160公里/小时高速移动下的业表现，地铁上的平均数据速率为600Mbps。
通过灵活的帧结构适配，中兴通讯的城域网解决方案能够快速修改下行和上行帧结构，以应对5G行业应用中出现的不可预见的情况。这使得毫米波能够更有效地利用其大宽带，并覆盖广泛的场景和业务变化。
升级后的网络可供乘客和地铁运营使用。专用APP和站台上的屏幕显示所有线路的到达时间、车厢的实时占用率和车厢温度。乘客下车后，Qcell的亚米精度定位能力将引导乘客至离另一条线路或出口最近的路径。
在隧道中安装毫米波回程系统需要大约六个月，而车厢可以同时进行改装，仅需几周时间。
范莹莹指出，其解决方案可以部署在中国90%以上的地铁线路上，并已在约190个地铁型号上进行了测试。
“在两年内，通过我们不断推出的解决方案以及对传统电缆的改造，中国可以在地铁中实现与室外相同的5G覆盖水平。”她说。