基于地铁隧道5G 改造的探讨

（广东省电信规划设计院有限公司南京分院 江苏 210000）

截至目前，全国四十多个城市拥有地铁，许多城市的地铁正在紧锣密鼓的建设当中，如北京、上海、深圳等大城市建设时间早，已经拥有十数条地铁线。而存量线路往往是整个城市的核心线路，也是客流量最大、数据流量业务最高的线路，4G 网络已经难以满足用户需求，对存量线路进行5G 改造迫在眉睫。其中站厅站台通常采用新型室分来部署5G，施工难度较小、改造速度快，但隧道场景特殊，受限于实施条件、安全要求、窗口期等因素，是5G 改造的难点。

今年南京一马当先，在1 号线率先完成了全国首条地铁隧道内5G 改造试验，保证原分布系统正常运行的前提下，新增四缆，实现了三家运营商5G 室分4T4R 覆盖。本文结合南京地铁实施经验，针对地铁隧道内5G 改造展开讨论。

1 设计方案关键点

1.1 现网信息

存量线路因建设时间的不同，建设模式也有所差异：

（1）资产归属不同：铁塔公司成立前，地铁线路由运营商自建，原有的分布系统、设备、材料等配套资产归属于运营商，之后，为便于统筹建设、节约资源，地铁公网信号覆盖由铁塔统一建设，配套资产归属于铁塔。

（2）组网原则不同：存量地铁运营商主设备分为集中放置和下沉机房两种方式，每条线路各家建设方式不一样，传输组网也不同。

（3）资料不完整：早期存量线路经历过3G、4G 改造，原有的图纸信息不全或资料不完整，不具备参考意义。

因此，在进行5G 改造方案设计之前，需要充分摸查现网信息，收集现网资料，了解各家组网原则，熟悉现有分布系统，然后再制定设计方案，确保方案的经济性和合理性。

1.2 断点设置

根据工信部发布的三家运营商5G 频段资源划分情况，中国移动获得2515MHz-2675MHz 和4800MHz-4900MHz 频段、中国电信获得3400MHz-3500MHz 频段、中国联通获得3500MHz-3600MHz 频段。

与4G 相比，5G 使用频段较高，而频段越高，空中传播损耗、建筑物穿透损耗、线缆传输损耗越高，造成5G 开断距离缩短。通常存量线路配套资源都有所预留，尤其是开通时间较短的线路，为利用这些原开断传输、电源等配套资源，方案设计时需尽量保证与原系统共开断，降低配套投资，减少改造工作量。同时也方便后期原系统割接，减少设备搬迁工作量。

1.3 漏缆选型

工作于单模辐射状态，使用频带的最大频率称为截止频率[1]。存量地铁内原有漏缆型号为1-5/8"泄漏电缆，截止频率多为2700MHz，能够支持移动5G 频段，但无法支持电信、联通5G 频段，而部分早期线路，漏缆截止频率为2600MHz，三家运营商5G 频段均无法支持。

基于上述情况，各厂家纷纷研制出了不同类型的新型1-1/4"泄漏电缆，包括支持800MHz-3600MHz 的全频段1-1/4"泄漏电缆、支持1400MHz-3600MHz 的专用1-1/4"泄漏电缆、支持3300MHz-3600MHz的高频段1-1/4"泄漏电缆，针对高频段耦合损耗和传输衰减性能进行了不同程度的优化，不仅满足5G 频段需求，也提高了5G 传输距离。因此，想要实现5G 覆盖，需要在隧道内新增1-1/4"泄漏电缆。

1.4 POI 选型

多系统接入平台POI（Point of Interface），一种性能指标更高的合路器，可以引入多个系统多频段信号，将上行和下行信号分开传输，在干扰抑制和减少功率损耗等方面效果明显[2]。随着网络系统数量的增加和电信联通4G、5G 的全面竞合，对POI 提出了更高的要求：

（1）端口数量：增加电信、联通5G 端口，预留广电5G 端口。

（2）端口类型：信源侧端口和天馈侧端口全部采用DIN 型接头，减少互调干扰。

（3）支持频段：POI 端口除满足各系统带宽之外，考虑到电联竞合，电信和联通1.8G、2.1G、5G 端口需设置为宽频口。

（4）POI 类型：POI 分为普通型和透传型两种类型，对于改造线路，考虑到后期系统割接，减少低频段设备数量，两种类型POI 需结合使用。

根据上述要求，目前POI 已增加至16 频，详情如下：

表1 16 频普通型POI 支持的频段范围

表2 16 频透传型POI 支持的频段范围

2 设计方案选择

地铁隧道内较为成熟的设计方案是采用泄漏电缆进行覆盖，存量线路前期已经建设两路泄漏电缆，实现了各运营商2G、3G、4G 全线覆盖。进行5G 改造时，不仅要满足本期覆盖需求，也要结合原有系统，选取最佳设计方案。下面根据线路不同情况，提出了对应的设计方案：

表3 不同设计方案对比

地铁隧道内空间狭小，资源有限，为避免二次协调进场改造，同时抢占空间资源，推荐使用方案四，采用四根全频段1-1/4"泄漏电缆，实现5G 覆盖的同时满足4T4R 的需求。

3 改造实施困难

3.1 安全管理要求高

由于存量地铁线路均处于运营阶段，施工单位在隧道内施工，不仅要高度重视施工人员的安全管理，更重要的是对工器具、设备安装、线缆布放、废料清理等各个环节的管理，其中的每一个环节都会给运营带来极大的安全隐患，影响列车的安全行驶。因此，安全问题是决定5G 改造工程能否实施的关键。

3.2 天窗点少，窗口期短

（1）隧道内白天需要行车，晚上地铁方会定期进行维护和检修，存在其他人员施工作业，公网通信可获批进行施工的天窗点较少；

（2）地铁运营时间一般为上午6 点至晚上11 点，繁忙线路运营时间更长。首先，待所有车辆全部停运后方能进场施工；其次，每天运营前，地铁要预留时间进行安全检查，在施工截止时间内必须全部撤离隧道；再加上施工人员进场前后需由地铁方检查核实人员、工器具、材料等，确保除耗材外，全部带离隧道。因此，平均每个天窗点有效施工时间为2-2.5 个小时，窗口期短。

3.3 漏缆安装难度大

（1）隧道内除公网通信漏缆之外，还存在专用通信、公安通信漏缆，在增缆的同时需要保证与专网和公安漏缆的隔离度，避免系统间的干扰。

（2）列车车窗损耗低，漏缆最佳安装位置为车窗位置，需要尽量保证漏缆高度位于车窗范围内。

（3）为实现MIMO 效果，新增漏缆之间的间距应不小于300mm。

（4）考虑到安全问题，地铁公司对于隧道侧壁打孔极为敏感，难以协调，漏缆难以钉墙安装。

综上所述，在隧道内安装漏缆限制条件多、难度极大。

3.4 材料运输难度大

存量线路无下料口，车站和隧道内无法存放材料。对于漏缆、电缆、光缆等材料难以通过人工方式整盘运输，通常是租用地铁车辆来运输，而且要根据施工有效时间及效率按需运输。但地铁车辆的行车点较少，材料用量比较大，进行全线改造，仅仅依赖于租车无法满足工期要求，尤其对于超长区间，如何解决材料的运输问题，也是制约工程实施的重要因素。

3.5 路由难以摸查

隧道内断点处的电源线、光缆等线缆需要从车站机房引入，其中涉及隧道和车站两部分走线路由。隧道内可通过弱电侧托架布放线缆，走线路由相对简单，而车站内部则不同，走线路由极为复杂：

（1）线缆布放于走廊或公共区吊顶上方桥架，但地铁内专业众多，吊顶上方存在多层桥架和管道，本专业桥架难以确认，走线路由难以摸查。

（2）线缆布放于防静电地板下方或站台板下层，无法直观查看。

（3）走线不可避免会经过其他专业机房，需要协调相关专业配合开门才能摸清路由，确认布放方式和工作量。

由此可见，摸查车站内部路由工作量大、难度高，会产生大量的沟通工作，并且在设计、现场交底、施工等阶段需多次进场，重复沟通，影响5G 改造项目的实施进度。

4 解决方案

（1）建立健全安全管理体系，认真落实安全责任制，提高人员安全意识。施工前进行安全技术交底，施工过程中加强安全检查工作，施工后进行作业面全线检查，从设计、施工、监理等各方面做好安全工作的落实。

（2）安排专职人员负责天窗点申请工作，根据地铁施工或检修计划随时做出清点调整，有效利用天窗点，将地铁方无作业计划的区间及时安排人员施工，提高效率，加快进度。

（3）通常弱电托架全部位于车窗范围内，5G 新增漏缆可考虑全部利用托架安装，避免钉墙打孔，通过定制异形卡具来实现高度和隔离度的要求。

（4）漏缆、光缆、电缆等材料可采用定制滑轮方式运输，即从车站出入口至隧道内断点处全程布放滑轮，线缆放置于滑轮上，向隧道内传送。也可采用人工加板车相结合的方式，即通过人工方式将线缆运输至站台，然后用板车运输至隧道内断点处，边运输边放缆，从而提高运输效率，避免因地铁车辆行车点限制5G 改造进度。

（5）摸查走线路由，首先需要了解地铁内各个机房所属专业，然后协调相关专业配合，与施工负责人一起摸查现场路由，进行设计交底，具备条件可同步施工，减少协调沟通次数，加快施工进度。

5 结束语

为改善地铁内通信质量，提高系统容量，提升用户体验，存量地铁5G 改造是未来发展的必然趋势，本文从设计、施工角度，阐述了地铁隧道内5G 改造方案，对存在的困难进行了全面分析，并提出相应的解决方案，为后续存量地铁改造提供了参考和指导意见。