机场民用通信工程5G无线多网络融合综合解决方案创新实践

曾德山

（广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510630）

0 引 言

西南某国际机场是国家级国际航空枢纽，同时也是高铁、地铁以及高速公路无缝衔接的综合交通枢纽。该机场建设分为一期和二期共2期工程，一期工程包含航站区、飞行区、工作区、货运区以及配套区5大板块，2021年上半年建成通航。

1 机场民用通信建设的难点

根据机场的特点，如何科学合理、经济有效地建设机场民用通信覆盖系统是运营商必须考虑的问题。结合目前机场民用通信网络覆盖需求、建设方式及移动通信的发展趋势，机场民用通信网络覆盖存在以下困难。

（1）用户与系统多，覆盖需求不一致。机场民用通信系统需同时接入传统运营商、行业拓展客户、能源业务客户等6类客户14个频段的无线通信系统，存在不同运营商的覆盖需求不一致、同运营商不同网络类型覆盖需求不一致、不同拓展客户的覆盖需求不一致、运营商与拓展客户覆盖需求不一致等4大难点。具体覆盖需求及接入系统如表1所示[1]。

表1 用户接入系统及频段

（2）规模大场景多，资源瓶颈明显。机场民用通信网络需覆盖航站区、飞行区、工作生活区、配套区以及货运区5大板块内各种场景，共计覆盖建筑物80余栋，总覆盖面积约415万m2。由于需同时接入14套系统，民用通信系统所需的机房、电力、管道、杆塔资源较大，若全部独立新建不仅投资巨大，而且与机场规划冲突，严重影响机场总体建设进度。如果全部由机场建设方提供，则会过多的占用机场资源，与其他专业的资源需求冲突，大大增加机场建设方的协调和实施难度[2]。

2 解决方案

2.1 设计原则

（1）3家电信运营商传统分布系统设计原则。自动旅客捷运系统（Automated People Mover System，APM）隧道内采用泄漏电缆覆盖，管廊、穿场隧道采用射频拉远单元（Remote Radio Unit，RRU）+板状天线的覆盖方式，建筑区域采用吸顶天线的覆盖方式。传统分布系统采用双通道建设模式，系统先满足本次工程需求，然后再兼顾网络后期扩容，预留适当的冗余空间[3]。

（2）空管局、经济和信息化委员会（以下简称经信委）传统室分设计原则。建筑区域采用吸顶天线方式覆盖，传统分布系统均采用单通道建设。

（3）机房电源配套设计原则。根据分工不同，运营商共用电源系统，仅配电回路分开设置，预留经信委设备电源接口，空管局电源为其他设计院设计。铁塔主机房内设备采用直流供电，弱电间、弱电井内采用交流供电，APM隧道、穿场隧道、管廊内采用交流供电。此外，APM隧道、管廊、穿场隧道电源系统采用星型组网方式。铁塔主机房与运营商合用机房按甲方要求及现场情况考虑后备时间0.5 h或1 h，其余区域不考虑备电[4]。

（4）传输系统设计原则。考虑到机场远期施工难度，光缆通常考虑适当的预留。以需求为基础，按照各区域的方案给予一定的冗余配置量。RRU接入光缆采用星型连接方式。根据运营商的需求，在铁塔公司主机房与就近的运营商合用机房之间布放相应要求的光缆[5]。

2.2 设计方案

通过分析机场各建筑特点和各类用户的不同覆盖需求，结合不同建设方案的特点，本次T1航站楼、T2航站楼、综合交通换乘中心（Ground Traffic Center，GTC）以及APM车站采用多系统合路平台（Point Of Interface，POI）+高品质无源器件+双缆多进多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）方式+有源室分的综合方案进行建设，将运营商各系统无线信号经由POI合路和有源分布系统分别传送至目标覆盖区域。APM隧道区间采用POI+5/4泄漏电缆建设方案，完成无线信号的覆盖。管廊、穿场隧道采用RRU+板状天线双系统建设方案，其余建筑采用有源室分的方案进行建设。飞行区围界、远机位停机坪以及个人快速交通系统（Personal Rapid Transit，PRT）隧道采用微站的方案进行建设，配套区工作区采用室内有源分布系统+室外宏站的方案进行建设。

本次机场民用通信系统主要由壁挂POI、各制式有源设备、高品质大功率无源天馈设备、射频拉远单元集线器（Remote Radio Unit Hub，RHUB）以及微型射频拉远单元（Pico Remote Radio Unit，PRRU）组成。根据仿真测算结果，本次方案机场飞行区周边及配套区道路旁建设29个宏站完成全区域广覆盖，跑道围栏区域、停机坪区域以及登机廊桥上建设311个微站完成飞行区深度覆盖。航站区、工作区、配套区以及货运区建设传统双路室内分布系统5套、传统单路分布系统10套以及新型室内分布系统80套，从而完成建筑物内部深度覆盖。

此外，本工程设置4处运营商合用机房和12处铁塔公司主机房，使用421台POI、6.24 km泄漏电缆、188.67 km馈线、64.94 km电力电缆以及509.24 km光缆。

3 关键问题分析

3.1 5G覆盖分析

根据目前5G的设备形态及演进的室内覆盖手段，机场5G室内覆盖的方案共有3种，分别是有源室分、有源室分+无源天线、无源室分。

无源室分广泛应用在4G室内覆盖中，目前主流室分器件厂家已支持800～3 600 MHz频段的新型无源室分产品，包括合路器、耦合器、功分器以及室分天线等[6]。受制于空间安装条件和成本等因素，建议5G无源室分采用双通道或单通道，信源可采用满足通道数要求的宏RRU设备。目前产业主要有8T8R（8×30 W）RRU，可以提供4个2T2R或8个1T1R的端口输出[7]。

对于机场内的高业务区域，建议5G采用数字化室分系统进行覆盖，对容量要求较低的区域可以考虑采用双通道进行建设，但需要进行成本评估。

3.2 机场室分系统干扰控制

机场民用通信系统的干扰主要为民用通信和专用通信的互相干扰，民用通信对专用通信的干扰隔离度要求为89 dB。民用通信使用的POI系统隔离度最小值为25 dB左右，民用通信系统漏缆与专用系统有0.5 m间隔，空间隔离度约为70 dB，不会对专网系统造成干扰[8]。

目前，警用350 MHz与集群800 MHz系统天线与民用通信系统天线有100 cm的间隔，考虑器件的隔离度，空间隔离大于70 dB时，专用通信不会对民用通信系统造成干扰。机场室分系统干扰控制主要从以下3个方面改善。

（1）提升器件的品质。合理定制高性能无源器件的性能，保证高性能无源器件即使在被应用于最高功率时，也能把其所产生的干扰控制在系统可以接受的范围内。高性能无源器件解决室内分布系统的干扰问题时，在互调抑制、功率容限的指标方面具有非常严格的要求，通过对于器件的工艺和材质的严格要求来保证无缘器件实现高效应用。

（2）室内系统隔离。在室内建设多种多套分布系统，将不同信源分别接入不同的分布系统中实现系统隔离，有效降低系统间干扰和互调干扰。

（3）室内外覆盖系统结合。将室外宏微站和室内分布系统有效结合起来，在加大室外宏微站可承载业务量的同时，减少室内分布系统中各个通信系统相互干预的情况，避免杂散干扰、阻塞干扰以及互调干扰。

4 创 新

4.1 新型E站

E站适用于受建筑物内部结构或装修效果限制无法按常规模式布放新型分布系统或微站的热点场景，避免因破坏建筑物内部装修效果带来的成本支出和建设进度滞后，在满足主体业务的同时，完成对拓展业务和能源业务的拉动。新型E站在机柜下方内部可安装分布式微站设备，能够灵活地满足热点区域对数据业务容量的需求，同时保证未来5G覆盖的平滑升级。机柜上方安装液晶显示屏，提供广告租赁位，增加拓展业务收入。机柜中部设置共享充电宝安装位置，满足乘客充电需求，同时增加能源业务收入。

4.2 5G泄漏电缆4缆铺设

在APM隧道内同时布放4条5G泄漏电缆（5/4泄漏电缆），所有5G信号同时接入4条泄漏电缆，实现4T4R[9]。所有漏缆均布放在弱电托架末端，各漏缆间距为200 mm。5G信号接入4路漏缆，漏缆间距达到200 mm。2G、3G、4G信号接入1、3路漏缆或第2、4路漏缆，漏缆间距为400 mm。

4.3 与机场建设一体规划

民用通信系统所需管道资源全部纳入机场统一建设，由机场建设方统一分给各专业使用，不仅避免了重复建设，同时大大缩短工程建设周期。通信设施建设列入整个机场规划进行一体考虑，机场规划之初考虑好5G硬件布局，除强弱电、取暖、消防等设施外，其他设备藏身于天花板上各处，基本看不见基站。本次5G建设直接融入机场规划，设备只占一半机房面积，另一半空着，为未来技术更新和容量扩展做好空间预留。

4.4 共建共享

通过对民用通信系统杆塔需求与机场方提供的社会塔资源进行统筹，通信资源向社会开放共享。积极响应政府力推“多杆合一”“一杆多用”的理念，有效节约社会总体投资成本。机场民用通信系统将72座通信塔转为社会塔，为机场提供72个监控点位资源。将机场239座社会塔转为通信塔，实现对机场室外及周边配套区域全面覆盖[10]。

本次机场的5G网络中，宏基站覆盖距离为300～500 m，用于开阔场景信号支撑；微基站覆盖距离为150 m，用于登机廊桥等重点区域；室内分布天线覆盖距离为50 m，用于立体建筑中的深度信号渗透。机场的围界由双层金属栅栏组成，微基站布放于栅栏中间，这些微基站的杆体上不仅挂载有通信设备，还挂载着机场的监控设备。

铁塔与机场共建共享，铁塔公司建设的基站杆体用于机场的监控设施挂载，机场建设的照明设备也为铁塔提供设备空间，整个机场共有近200个杆体进行了共享。此外，3大通信运营商也共同使用铁塔公司的配套设施，所有通信基础设施都由铁塔公司统筹建设，运营商只需将自己的设备挂载上去即可。对于整个机场通信网络建设投入，铁塔公司投资总金额超过2亿元，如果按照以前的运营商自建方案，建设成本、消耗资源基本是现在的3倍。

4.5 资源统筹

在区域内设置2个超大核心机房，同时考虑大范围内的部署效率，设置9个重点机房，将所有宏站/微站的室内基带处理单元（Building Base band Unit，BBU）集中放置在核心机房或重点机房内，在实现集约化和云化的同时，减少一般机房的数量，缩短建设周期，节约配套投资，降低建设及维护成本。

宏站、微站、室分系统共用机房，能够降低建设成本，建设周期短，集中机房的安全保障优势明显，机房内的配套资源实现高效利用。缩短宏站建设周期，快速实现覆盖，减少用地面积，降低对市政建设的影响。

5 结 论

西南某国际机场民用通信工程采用宏-杆-微的立体组网综合解决方案，室外和室内双协同，有效提升了机场无线信号覆盖效率。充分考虑各运营商对引入系统与频段的需求，核算各系统覆盖能力和技术要求关键指标，分析各系统的干扰问题，采用创新设计方案，提升后续系统维护的便利性和可操作性，使用户享受极致5G体验，为乘客提供全方位智能化服务，助力机场智慧化升级。