体育场5G覆盖方案

体育场5G覆盖方案

罗青峰

天元瑞信通信技术股份有限公司 陕西 西安 710119

摘 要：以郑州市“四个中心”奥体中心通信覆盖工程为例，阐述体育馆5G覆盖设计的重点和难点，主要包括宏微协同、深度覆盖、容量核算、组网方案、天线选型、共建共享的设计。

关键词：体育馆；无线覆盖；宏微协同；赋形天线；高密度天线；有源5G；频段隔离；

引言

5G是数字经济战略实施的先导领域，对经济高质量发展意义重大。本项目建设初期，国家对5G的建设标准没有出台正式指导意见，通过与设备厂家及三家运营商的多次对接沟通，利用有源室分建设满足5G室分覆盖，创新使用PRRU内置天线和外接高密天线、赋形天线、全向天线、定向天线等7种天线，满足多场馆多场景的有效覆盖；该项目以“多元化布局，拓展共享价值”为核心，从“全区域、全领域”视角出发，利用多项技术创新，完成了河南首例融合宏站、微站、传输、室内分布系统等各专业领域进行5G综合设计项目，实现三家运营商宏站建设共享率100%，微站社会资源利用率达100%。

1工程概况

“四个中心”是从新中国成立以来，郑州市在公共文化事业方面一次性投入最大的项目，用地面积约1.53平方公里，东西2800米，南北570米，自西向东依次是：奥体中心、文博艺术中心、市民活动中心、现代传媒中心4个大型综合体，包含16个单体项目。

场馆内部面积庞大，空间复杂，为了实现对各场馆低成本、立体化、无盲区的网络全覆盖，该项目采用了多项技术创新，首个采用5G有源室分进行差异化服务，针对不同场景采用多种天线提升覆盖效果。充分利用周边站址资源、灯杆资源、综合管廊资源，实现三家运营商宏站建设共享率100%，微站社会资源利用率100%，传输线路资源利用率100%。

2分场景解决方案

2.1项目空间划分及方案布局

空间划分：室内区域分为地下及地上部分，采用传统室内分布系统或皮站方案综合解决；室外区域以各中心间物理隔断划分。

方案布局：室内区域根据运营商不同需求，采用传统室内分布系统或皮站方案综合解决；室外区域综合考虑各场景特点，以平日话务量、峰值话务量等因素为参考依据，结合周边站址情况，设置多个宏站、微站点位。

2.2系统容量

针对不同运营商对网络容量、覆盖指标的不同要求，“一场两馆”室分建设采用不同方案进行覆盖。移动运营商全区域均为皮站覆盖，电信、联通采用看台区域皮站覆盖、看台以外区域传统室分覆盖方案，既满足各运营商覆盖要求，又降低了建设投资，实现共赢。通过皮站建设，实现载频灵活调整，在日常使用过程中多个PRRU共用1个载频，满足日常覆盖需求。举办大型活动中，可以通过后台配置，实现单PRRU配置1个载频，系统容量实现翻倍，满足多用户同时接入。

2.3宏站、微站、室分协同立体覆盖

宏站：“四个中心”总计规划宏站12个，每个站点按照3家运营商6套系统建设，满足4G+5G的网络覆盖，其中涉及奥体中心项目宏站4座，目前已建成开通3个站，1个施工中。

微站：结合周边宏站点位信息和奥体中心场馆室分网络覆盖，本次建设微站69个，其中利旧灯杆49个，保证场馆无盲区覆盖。

室分：值此5G到来之际，在接入现有4G覆盖的同时，考虑未来5G系统的接入，同时匹配运营商现网设备，经过综合考量，室内分布系统设计方案采用数字化室分（皮站Lampsite系统）进行项目建设。

通过宏微协同、室内外协同的方式，宏、微、室分、皮站齐头并进，多频段、多模、多系统的完成通信网络立体覆盖。

3无线覆盖系统设计

3.1创新应用有源PRRU+高密天线

因体育场馆现场条件限制，对一层看台区域的覆盖主要面临以下三个问题：一是看台上方马道天线安装位置距观众席较远，即使采用赋型天线可能也无法精准控制天线覆盖范围，且马道上方有强风，会导致天线晃动，更为我们对覆盖区域的控制增加了难度；二是天线安装空间不足，赋型天线半周长超过2米，没有合适的安装位置对天线进行固定；三是高话务量区域如何对小区干扰进行有效抑制。

根据现场实际勘察情况进行计算，体育场一层看台区域距马道安装天线点位距离（38米）已超出极限距离，即使采用赋型天线，仍无法保证覆盖效果。方案设计人员转变思路，根据一层看台后方现场情况，综合考虑选用高密场景专用天线以特定设计角度安装，既避开了赋型天线只能由主瓣方向覆盖的缺点，又解决了现场安装空间受限的问题，完美满足一层看台各区域覆盖要求。

3.2创新应用有源PRRU+赋形天线

体育场馆看台区域人员密集，在保证网络畅通的前提下，每小区同时连接用户数最多约为250-300人，仅为现场一个看台矩阵人数，也就是说需要保证每个看台矩阵独立划分为一个小区，但看台矩阵之间无墙体等物理隔断，采用传统方式划分的小区边界不清晰，易导致各小区覆盖范围重叠，产生干扰。于此同时，因体育场为露天建筑，现场也存在场外其他无线通信设备的外部干扰，为保证观众接收到的信号为场内信号，对场内天线的输出功率也有一定要求，在设计覆盖方式时需同时考虑内部和外部干扰。

针对此情况，特选用PRRU+具备波束赋型技术的赋型天线进行覆盖，根据看台矩阵形状，控制无线信号覆盖方向的投影与看台矩阵一致，每台PRRU仅连接一副赋型天线，将各PRRU单独划分为一个小区，设置各看台矩阵间过道作为小区切换带，控制小区间信号干扰，保证网络覆盖质量；同时每台PRRU连接一副赋型天线的方式既可满足天线输出功率要求，保证用户接收到的为场内信号，又可将各天线输出功率控制在同一水平，为天线安装后的调试、优化工作减轻负担。

同时为保证场馆在特殊活动（演唱会、表演会等）时将场地区域改为观众席情况下的网络覆盖，因PRRU射频输出功率仅为21dBm，特规划RRU+赋形天线方案对中央场地区域进行覆盖，保证现场覆盖场强要求（RRU输出功率为40dBm）。

3.2频段隔离实现干扰抑制

因马道高度较高，强风挂过时会带动天线晃动，对各覆盖小区的精确划分产生影响，尤其是在观众已入座时，可能使各看台矩阵边缘座位的用户频繁切换小区并导致掉话现象。

选用可以精准控制覆盖范围的赋型天线的同时，在网络层面沟通运营商对所开频点人为划分为A、B两组，保证看台区域相邻小区间频点差异性，进一步对信号干扰进行控制。

3.4差异化解决方案

由于各运营商频段划分、公司要求、市场策略不同，其对网络容量、覆盖指标的要求也不同，因有源化室分目前仍不具备共享条件，若对三家运营商采用同样的设计方案进行实施，势必会造成经济、人力、时间等多项损失。

秉承共享共赢的原则，积极与三大运营商沟通，最终确认“一场两馆”室分建设采用不同方案进行覆盖。移动运营商全区域均为皮站覆盖，电信、联通采用看台区域皮站覆盖、看台以外区域传统室分覆盖方案，既满足各运营商覆盖要求，又降低了建设投资，减少资源浪费。

4结束语

郑州市奥林匹克体育中心项目体育馆已经建成，已在 2019 正式投入使用，建成后经过第十一届全国少数民族运动会开幕式，2020年第29届金鸡百花电影节，2020年河南国际文化旅游节等多个大型演唱会的举办，满足数以万计的人在现场同时上传转发视频，通信网络经受住了巨大的流量冲击，让观众得到了优质的网络体验的同时，首次近距离的体验到了5G的魅力。

参考文献：

（1）工业和信息化部  YD/T 3628-2019  5G移动通信网安全技术要求 北京：中国建筑工业出版社，2019.

（2）北京中网华通设计咨询有限公司  5G移动通信系统及关键技术 北京：电子工业出版社，2019.

（3）中华人民共和国通信行业标准《无线通信系统室内覆盖工程验收规范》（YD/T5160-2007）；

（4）赵国锋,陈婧,韩远兵,徐川.5G移动通信网络关键技术综述[J].重庆邮电大学学报(自然科学版),2015(4):441-452.