探尋5G隱秘角落——高難度地鐵是如何覆蓋5G的
全面5G距離我們越來越近了，特別是在一二線城市中，已經基本實現了5G的大面積覆蓋，出門在外時刻接收5G信號已經成為了日常。但是，5G由於頻段較高相比於4G網絡穿透力更弱，信號更容易被阻斷。因而，原本4G建設的難點——地鐵，對於5G來説更是難上加難。
地鐵一般建設在地面之下，地面基站的信號想要通過厚厚的土層與地鐵車廂傳到手機中難度係數本身就很高。且不説5G信號，即使是4G網絡，在行駛的地鐵中也都經常出現斷連。不過，地鐵又是城市的重要交通方式，每天有大量的人羣會花費時間在乘坐地鐵通勤、上學、遊玩上，因而在地鐵實現5G鋪設非常重要。
聽説北京的16號線已經實現了全線的5G網絡覆蓋，於是筆者帶上了一台5G手機出發，去看看地鐵上的5G信號究竟如何。
01
帶上手機實測——1000Mps只是因為滿分是1000Mbps
測試5G我們常規考慮的無非是5G速度、信號穩定程度、實際使用速度這三大維度。為了測試地鐵站的5G信號，筆者帶上了一台榮耀30來進行測試。榮耀30搭載了麒麟985集成5G Modem，支持國內所有運營商的5G頻段，包括n1/n3/n41/n77/n78/n79，幫助測試結果更加準確。在手機內，筆者插入了一張中國移動299元5G套餐的5G卡，支持最高1000Mbps的5G下載速度。
在到達北京地鐵16號線的南苑站之後，筆者在地鐵站台的位置進行了5G網絡測試，經過實測，整個地鐵站內的5G基本能穩在1000Mbps左右。地鐵站內的5G網絡還可以通過固定的5G基站實現，參考價值有限，因此後續筆者的測試選擇在了行駛的地鐵中進行。
在地鐵高速行駛的過程中，筆者再次進行了5G網絡的SpeedTest測試，我們可以看到，5G速度最終顯示為597Mbps，基本穩定在600Mbps左右，對比常規地鐵中4G網絡的速度提升非常明顯。
行駛地鐵中5G速度
除了測速筆者還進行了應用下載來測試5G在實際使用當中的表現。下載應用時，手機的網速在45～50Mb/s左右小範圍波動，與SpeedTest的測試結果一致，果然在16號線中5G網絡還是很“表裏如一”。
5G應用下載測試（使用榮耀30測試）
除了5G速度，在高速行駛的地鐵上，手機無疑會快速在多個5G站點覆蓋的區域內移動，因而手機的網絡穩定性可能會有一定程度的影響——才怪。
經過《騰訊手遊加速器》的測試與記錄，在地鐵行駛過程中，手機接收到的5G網絡非常穩定，網絡會在一個合理的範圍內小幅度波動，但是整體還是非常穩定的。
是不是覺得結果有些意外？看完後面你就會發現，這其實應該是情理之中。
02地鐵上的5G是如何實現的？——“泄漏”有時候不一定是壞事
看完北京地鐵5G的網絡表現，這裏我們就來嘮嘮地鐵上的高強度穩定5G信號覆蓋是如何實現的。
地鐵線路彎彎扭扭，如何做到全線覆蓋？——泄漏電纜登場
地鐵線路的主體就是的地鐵隧道，而這樣的隧道常常長度通常超過千米，而且內部狹小，為了城市規劃還常常有着各種彎道，比如下圖，北京地鐵16號線就是有着一個大彎和多個小的轉向組成。
這樣的路線，想要採用傳統的定向天線那顯然是不靠譜的。畢竟傳統的定向天線信號掠射角度小，局部信號衰減快，還容易被遮擋，在地鐵這樣的環境中顯然是沒有用武之地。地面宏站更是不靠譜——形成的三扇區大面積覆蓋只能輻射到周邊，造成浪費還影響信號的連續性。
地面宏站
所以，地鐵5G需要的就是一種沿着地鐵軌道線性的、能夠實現均勻信號覆蓋的建設方式，於是一種特殊的天線——泄漏電纜登場了。
為什麼要叫泄漏電纜？這就要説回一般的射頻電纜的。常規的線纜都是成封閉狀態，將信號在線纜內部進行傳播。封閉的設計讓信號從A點到B點的信號衰減降到更低，實現高效的信號搬運。
而泄露電纜則是反其道為之——不僅不封閉，還在表面均勻分佈着泄漏槽，讓信號均勻地從這些槽孔中泄露出來。這樣的設計可以讓手機接收到從電纜中“逃”出來的信號，同時這些泄漏槽也為手機發射出來的信號“開了個門”，讓發送的信號進入線纜內部再在傳導到基站，於是，雙向通信就這樣實現了。
是不是覺得有些難以理解？你就這樣想，這些泄漏電纜就是人體內的“血管”，可以在傳輸的時候釋放出“氧氣”——5G信號供手機接收，也可以將產生的“二氧化碳”——手機發射的信號帶到該去的地方。
三大運營商誰也不服誰，地鐵5G如何共處？——連接紐帶POI合路器
現在主流的三大運營商都有大量的客户，但是隧道空間有限，各家都建一套設備也着實浪費，因此就需要把泄露電纜共享使用，並採用一種設備——POI (Pont of Interface) 合路器將不同運營商的各種頻段的信號合併，然後再一同送入泄露電纜。POI的工作原理比較複雜，這裏我們不做過多贅述，大家只要知道它的作用是“團結各家信號”即可。
POI合路器
從3G開始，MIMO登上了移動通信的舞台，成為了提升系統容量最重要的手段，在5G時代，4x4MIMO則已成為了標配，因此地鐵覆蓋還必須要考慮對4x4MIMO的支持。由於MIMO系統發送的每路獨立數據都需要獨立的天線，隧道覆蓋就需要4條平行的泄漏電纜來實現4x4MIMO。
結合上述的各種，我們可以理解為下圖的模型：5G RRU作為信號源，輸出4路信號，再通過POI合路器跟其他運營商的信號源合路之後，饋入4根平行的泄漏電纜中，即可實現多通道收發了。
信號交界頻繁如何手機信號不穩定？——“多合一”技術讓各小區親如一家
“運營商大團結”做到了，那麼地鐵5G信號覆蓋就還剩下最後一大難題——信號交界的頻繁切換與重選。5G工程師們的解決方式就是把多個小區合併成超級小區，通過把多個線狀小區的長度組合起來，避免過多的切換和重選，如下圖：
看到這裏，是不是覺得前面不合理的地鐵內5G信號穩定性也變得合理了呢？
03最後説一句：
5G正在如火如荼的加緊建設當中，除了筆者今天去到的北京地鐵16號線外，全國有多條地鐵線路都實現了全線的5G覆蓋，5G距離我們真的很近了。
當我們在地鐵上享受5G帶來的便利的同時，其實也可以試想一下在這背後是5G建設工程師們智慧的結晶。隨着地鐵5G這一大難點的攻克，相信全面5G應該會更快的到來，而我們也將能如同現在的4G一樣，感受到5G的“無處不在”。
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