港珠澳大桥通信网络覆盖背后:中兴通讯长达43个月的创新征程

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2018年10月23日上午10时,历经八年建设、工程投资逾千亿的港珠澳大桥正式开通。 (本文来自www.777n.com)

这一首例集桥梁、隧道和人工岛于一体的“超级工程”,除了本身桥体建设的复杂与难度外,更是给整个工程的网络连续信号覆盖提出了巨大难题。大桥本身是特殊的线性覆盖场景,东南沿海还常常面临台风、雷暴、高温等雷暴天气,同时,香港、澳门等众多无线信号也会在大桥形成互扰。 (原创文章www.777n.com)

针对这些难题,从覆盖方案设计到最后完工,中兴通讯协同广东移动珠海分公司(以下简称“珠海移动”)耗时43个月,携手为这座全球最长的跨海大桥提供了定制化无线网络覆盖综合解决方案。

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港珠澳大桥通信网络覆盖背后:中兴通讯长达43个月的创新征程

▲ 港珠澳大桥局部


长期论证 一次建设 一次达标


在大桥开通半个月时间后,近日C114前往珠海对中兴通讯进行了采访,其中了解到的建设难度与挑战超出了我们的想象。

港珠澳大桥通信网络覆盖背后:中兴通讯长达43个月的创新征程

中兴通讯中国市场无线产品经营副总经理方正(左)、中兴通讯广州分公司移动无线项目群总监 刘十红(右)

“从2015年开始立项到建设实施的43个月时间中,实际上最终的工程建设和完工是在3个月左右的时间内完成的。前期这么长的时间,我们做了什么呢?那就是大量的方案论证。”中兴通讯中国市场无线产品经营副总经理方正表示,针对超远覆盖的需求、特殊拱形的需求造成的覆盖盲区和死角等,中兴通讯进行了大量的仿真和验证。

“大桥工程局和运营商都提出了这样的要求——因为大桥的施工不可能为了通讯系统的建设预留更多的时间和空间,(通信网络建设)必须一次建设完成,一次达标。”

为此,中兴通讯在珠海选择了一个路段,包括距离、甚至路的弧形和拱度都最大限度地接近于大桥场景,然后创新性地在陆地上用吊车装载RRU到实际场景中同样的高度,从而对这样的大桥特殊路段进行实地模拟测试。这样的方案验证非常有效,而其投入的庞大人力和精力自是不用多说。

正因为这样大量的精细化模拟和仿真工作,使得中兴通讯在方案确定阶段花费了大量的时间。同样也因为这样的工作,在整个网络覆盖工程建设完成后,才能减少优化工作以及达到建设预期。


面对诸多限制 定制化满足特殊场景


方正坦言,港珠澳大桥是非常单独的个体,不同于一般的桥梁,尤其在公众对环保和整体形象非常关注的情况下,对于无线基站的架设有诸多的限制,这是中兴通讯设备选型和方案确定中碰到的最大问题。

在港珠澳大桥这一工程中,所有可以架设基站和天线的位置是在大桥的龙门架位置上。龙门架覆盖的范围是基于原有桥体的设计,而非基于通讯覆盖考虑。他说,“间距最大的两个龙门架之间达到了3公里,考虑到大桥的特殊状况,包括曲折度甚至有些地段是拱形的,要实现全面覆盖是比较困难的。对此,我们通过对频段选择、设备选型、特殊技术进行选择,包括软功率提升方面进行了大量工作,从而实现了增强覆盖技术。”

港珠澳大桥通信网络覆盖背后:中兴通讯长达43个月的创新征程

港珠澳大桥通信网络覆盖背后:中兴通讯长达43个月的创新征程

设在珠澳口岸人工岛的机房

再比如,大桥能够设置机房的位置非常少,鉴于港珠澳大桥的线性覆盖场景,中兴通讯与珠海移动将机房设置在大桥两侧的珠澳口岸人工岛及西人工岛上。据介绍,目前国内普通网络建设光纤拉远一般在10公里范围内,而要通过两个机房覆盖22公里桥面范围,意味着光纤最长要拉到15-16公里左右。中兴通讯针对此特别开发了20公里光纤拉远版本,满足工程需求。同时考虑到空间及未来5G网络建设,大桥纤芯资源紧张等诸多问题,中兴通讯采用了单芯双向解决方案,节省了75%的纤芯资源。

另外不得不提的是台风等恶劣自然条件对桥面设备的影响。在开通前夕,港珠澳大桥刚刚经历了山竹16级台风的侵袭。而事实证明,不仅是大桥,桥体上的通信基站等设备也都经受住了超强台风的考验。据悉。针对台风等极端天气,中兴通讯定制开发了加固安装件,所有安装件采用特殊材料处理,能够对抗海域高湿度及盐度的腐蚀,全面保障设备安全。


着眼5G 物联网和边缘计算能力已到位


中兴通讯方面透露,开通首日,港珠澳大桥桥面峰值4G网络用户数突破5000人,无线接通率超过99.6%,VoLTE接通率超过99.7%,现场VoLTE用户感知良好。不论是在大桥钢架结构桥体上、还是在长达6.75公里的海底隧道里,高速场景下移动4G下载速率达到50Mbps以上,上传速率达到18Mbps。

在现场的采访中我们了解到,中兴通讯提供的桥面覆盖不仅能够满足现有4G网络覆盖需求,同时可以兼顾未来5G平滑演进。在设备选型上,中兴通讯采用了TDD LTE多模RRU及FDD LTE高功率RRU,可满足各种制式网络覆盖,同时兼顾后期eMBB发展带来的容量大幅提升。据介绍,中兴通讯的方案采用了5G-ready的Cloud RAN解决方案,支持GSM/FDD/NB/TDD多模多频网络合并部署,同时在架构上采用MEC和CU共服务器方式,预埋5G能力。

港珠澳大桥通信网络覆盖背后:中兴通讯长达43个月的创新征程

▲ 设在珠澳口岸人工岛上的灯杆式基站

“考虑到未来演进的要求,在组网方式方面与我们珠海移动提出了一个重要的概念,那就是智慧大桥。目前大桥已经具备了物联网接入能力,同时我们也已在大桥上部署了基于边缘计算的服务器,从而满足未来的5G网络架构和边缘计算业务形态。”方正指出,在大桥这样一个相对较小的场景里,可以结合物联网的应用和其他项目,包括旅游和近端的推送等,这些都存在着商业前景。

他介绍到,在物联网方面,除了对过往的车辆进行监控和业务上的编排外,基于大桥本身物联网的应用也是非常多的。例如大桥的安全检测,以前都是人工和定期检测的方式,现在则可以通过传感器的布置和NB-IoT业务的接入,实现定时定期自动检查或者是报警的功能。可见,对于“提升用户感知”和“自身要求”方面,运营商都非常关注。“从无线通信覆盖的角度来说,中国采用技术的先进性和要求,可能是全球最高的。最新和最先进的技术一定会在中国先应用。”方正说。


航展接力 尽显重要项目保障能力


在大桥开通不久后,珠海就迎来了当地两年一次的重大活动——第12届中国国际航空航天博览会。

航展与大桥通信覆盖自然是截然不同的两种场景。中兴通讯广州分公司移动无线项目群总监刘十红告诉我们,今年珠海航展的参展人员预计将达到50万人次。这种超密集的大量业务接入场景,同时带来了人流移动性强、潮汐效应、干扰等多方面的挑战与困难。他分析道,相较两年前,如今的用户使用习惯发生了很大的变化,在现场进行直播和发布视频的观众大量增加,由此造成了上行流量需求的大幅增加,网络保障难度也超过了以往。

以潮汐效应为例,,当飞机起飞时,人群就会集中在某一地方,由此造成短时间内某一区域的网络容量需求急剧飙升,而这种情况是不固定的。为此,中兴通讯部署了负荷均衡、自动优化、算法调整等技术,对某些占用网络资源较大且时间较长的用户在一定程度上实施限制。“当某个区域内的用户数超过一定数量时,我们就会自动将用户语音切换至GSM网络而不再是VoLTE接入,这就可以极大地释放上行带宽,提高上网速率。”刘十红介绍说。

同时,今年中兴通讯还在展区现场部署了采用5G技术的3D MIMO产品,这一设备的最大特点是可以实现超出正常频率3-6倍的接入能力,因此可以非常好地提升现场用户体验和覆盖能力及跟踪。

在应急通信保障方面,珠海移动配备了6量应急车,提前开通网络并做好优化,应对场馆突发事件;同时还搭建了可视化后台保障,可以实时看到各个局域位置的流量和信号变化。

刘十红不无骄傲地告诉我们,通过对前两天航展参展用户网络使用的监控,现场的网络接通率达到99.99%。“开幕式当天我们就将5G设备部署进去了,并且打通了路由,数据传输速率达到1.5-1.6Gbps。通过支持这些大型项目的保障,作为通信人我们是感到自豪的。”


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