基于5G技术的铁路新一代移动通信系统(5G-R)试验频率的批复,引起了业内外广泛关注。5G与铁路行业各种应用深度融合,其大带宽、低时延、万物互联的特征可以全面满足铁路各类场景的通信需要,支撑铁路行业数字化、智能化高质量发展。5G高频段、高密度组网的特点则对网络覆盖能力提出更高的挑战,对配套工程提出了更高的要求,常常导致在5G建设期间遇到配套电源、工程施工、站点征地等方面的难题,5G-R建设中将面临同样的问题。为此,中兴通讯积极探索,推出5G-R极简站点解决方案,旨在通过创新化解决方案实现配套极简、部署极简、形态极简,助力5G-R以绿色低碳的方式快速可靠部署。
配套极简:设备高集成化设计,应用灵活广泛
GSM-R拉远站点一般通过UPS加交转直方式对站点设备供电。电源通过AC-DC(整流)、DC-AC(逆变)、AC-DC(交转直流-48V)三次转换给RRU供电,供电效率为80%左右。主流UPS对工作环境要求严格,工作温度范围为0°C~+40°C,不能直接用在室外、隧道等场所,要配套温控设备和防护机柜方能使用。备用电池通常只在市电停电时才起作用,当UPS故障时,整个站点断电、断网风险高。
面向5G-R,中兴通讯推出全新的一体化电源解决方案,其兼具不间断电源UPS和电源整流功能,支持220V交流和-48V直流输出,-48V直流给5G-R RRU供电,供电效率高达97%,逆变交流输出给摄像头等站点小功率交流设备供电。电源工作环境温度支持-40°C~+55°C广范围,外壳防护等级IP65,可以在机房、隧道等室内场景使用,也可以直接用在室外环境,环境适应性广;支持19英寸机柜入柜安装、挂墙安装和抱杆安装,安装方式灵活多样。市电停电和电源故障时,自动切换至备用电池给5G-R RRU等设备供电,保障站点设备可靠工作。
部署极简:降低站点施工难度,提升工程效率
GSM-R系统中,RRU一般采用2T2R设备下塔安装,上塔只有4根馈线,数量少,工程简单。5G-R系统采用8T8R设备,若仍保持下塔安装,则上塔馈线数量多达18根,馈线数量多,损耗高,接头多,工程复杂且故障率高,5G-R RRU上塔安装可以很好地克服这些问题。5G-R RRU上塔安装后,上塔线缆数量减少至4根,同时减少馈线损耗,提升边缘速率,并结合电力线载波、内置避雷器、铠装线缆等技术手段,简化工程部署,降低网络结构的复杂性,降低工程施工难度及安装风险。测试数据显示:5G-R RRU上塔安装后馈线损耗降低3dB+,小区边缘下行速率提升约27%,200mW信号车载台小区边缘上行速率提升约100%,2W通信车载台小区边缘上行速率提升约80%。
中兴通讯5G-R RRU采用电力线载波通信PLC技术,将RS485信号线和直流电源线合二为一,实现有电源线就有RS485,省去RS485信号线缆工程布线;光缆采用多芯光缆代替2芯光缆,实现2根光缆替代18根馈缆;与下塔安装方案相比,上塔安装可使得线缆数量减少近80%,重量减少近90%。
按照《GB50689-2011通信局站防雷与接地工程设计规范》要求,借鉴公网RRU长期的运行经验,中兴通讯5G-R供电电源和RRU直流-48V端口均直接内置防雷器,工程上无需再单独安装-48V直流避雷器;RRU射频端口同样内置1/4波长的避雷器,免去天馈避雷器现场安装,降低了安装工时,也确保设备获得更好的雷击保护。
为了更好地保护线缆不受动物破坏并进一步简化工程安装,电源线和光缆全部采用铠装线缆,免去用蛇皮管进行线缆保护及其工程施工;线缆固定采用二联二环固定卡,实现在铁塔上快速固定,简化工程安装;采用防水型射频跳线,现场无需再进行跳线防水处理,预计工程操作可以再节约120分钟。
形态极简:节省站点空间资源,提升站点能效
铁路机房内供配电、UPS电源、空调等各设备分散放置,占用机房空间大,部分场景对机房的投资高于设备。为此,中兴通讯致力于建设5G-R极简站点(见图1),节约站点空间,降低站点能耗,节省建设成本。对于5G-R室外场景,推出全室外站点方案,免风扇设计的自然散热室外型电源、电池,同RRU一起上塔安装,免去三防机柜及配套空调,实现“0”占地、“0”制冷能耗,站点形态极简,安装便捷,节能减碳。对于5G-R室内机房场景,推出室内一体化综合柜方案,将原先分散放置的供配电、UPS、电池组、空调等设备进行一体化整合,统一放入600mm(宽)×600mm(深)×2200(高)mm的室内一体化综合柜内,充分利用机柜空间,减少对机房的空间需求,机房空间利用率提升50%以上。
5G-R作为中国铁路的新名片,将引领中国铁路朝着高质量数智化方向发展。中兴通讯将持续探索,在5G-R系统站点建设方案上不断寻求突破,进一步引入集约化、模块化、智能化、低碳化技术,保证铁路可靠、安全、高效和可持续运行的同时,提升铁路站点基础配套设施的的实用性、耐用性和易用性,为实现铁路现代化,建设智慧铁路、绿色铁路持续贡献力量。