电缆在5G网络的应用

摘要：随着5G通信网络应用的不断发展，如何有效的在特殊的空间对通信信号进行覆盖建设，成为人们关注的重点问题，利用电缆可以有效的解决5G信号的覆盖问题。通过对5G通信电缆的特征与关键技术进行分析，探讨了5G通信电缆在室内5G信号覆盖、电梯高层空间中的应用覆盖方法，并对比了5G电缆在通信网络建设的优势。

Abstract： With the continuous development of the application of 5G communication networks， how to effectively cover communication signals in special spaces has become a key issue that people pay attention to， and the use of cables can effectively solve the problem of 5G signal coverage. By analyzing the characteristics and key technologies of 5G communication cables， the application coverage methods of 5G communication cables in indoor 5G signal coverage and high-rise elevator spaces are discussed， and the advantages of 5G cables in the construction of communication networks are compared.

关键词：5G;通信网络;电缆

Key words： 5G;communication network;cable

中图分类号：TM248                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）22-0188-02

1  5G通信电缆的特征及参数要求

1.1 5G通信电缆的特征

5G通信电缆的种类比较多，有广角辐射型漏缆、同轴泄漏电缆等种类，它一般采用隔离屏蔽支架的方式，将语音通信电缆与网络通信电缆隔开，能够有效的避免通信过程中的语音通信信号与网络通信信号相互干扰，提高5G网络通信信号的清晰度。在电缆的内屏蔽层与屏蔽层之间设计了增强型的电缆，用以防止外界的电磁信号的干扰，减少了5G传输信号的能力损失，提高了电缆工作稳定性，同时电缆本身也不会干扰其他通讯设备或者网络的正常工作，5G通讯电缆能够适用于多种场合，用以提高5G网络的稳定性。同时在电缆的屏蔽支架的中心位置的中空空间内设置了检修光纤，如果通讯电缆发生故障时，维护人员可以通过一端向检修光纤发生光源，这样就可以快速的、准确的定位产生故障的电缆，为人们的维修工作带来了极大的便利，而且在电缆内部还增加了缓冲层，在电缆受到冲击时，可以对电缆内部的中心导体起到保护的作用。

1.2 5G电缆的参数要求

5G通信网络采用泄露同轴电缆作为通信电缆，它具有宽频带、高速率的多媒体信息传输特性、通信灵活、智能通信程度高、兼容性能好、通信频率高等优势，可以用于5G网络的射频单元、高层电梯覆盖以及楼宇布线等通信区域。

1.2.1 特性阻抗

根据电磁波传输理论，当信号通过无限长的传输线时，任意一点的电压和电流都可看作是由入射波和反射波相互叠加而成的，5G电缆的特性阻抗计算方法为：

其中，D为5G电缆导体的外径，d为5G电缆导体的内径，εr电缆导体介质的介电常数，一般情况下，5G电缆要求50欧姆的特性阻抗，就能保证5G信号在电缆传输时不会产生反射传输。

1.2.2 衰减特性

5G通信信号在电缆中传输时，会产生信号衰减，具体的计算方法如下：

其中，f为信号频率，k1，k2为常数，主要是由5G电缆的内外导体的材料与形状决定的。

2  电缆在5G网络中的应用分析

一般情况下，5G通信网络需要应用不同的工作场景中，在不同的环境中，它的具体设置方式也存在着明显的差别，根据电磁波波在泄漏电缆中的传输方式，它可以通过槽孔向外界辐射电磁波，同时也能够接收5G通信信号，具有收、发天线的功能。

2.1 室内5G信号覆盖时电缆的应用

2.1.1 广角辐射型漏缆的工作原理

室内5G电缆一般采用的是广角辐射型漏缆，它的电磁场主要是由漏缆外导体上周期性排列的槽孔产生的，具体的漏缆结构如1所示，以达到对室内范围的信号覆盖，其中漏缆的槽孔间距（d）与室内5G信号的工作波长（λ）相当，由于辐射性漏缆在信号辐射的方向上具有方向性，就会有相同的泄露能力在同一辐射方向上比较集中，并且信号的能量会随着槽孔间距（d）的增加而衰减。

为了有效的保证室内信号的全覆盖，在漏纜的外导体上开着周期性变化的L字槽、八字槽，这样不仅能够提高室内信号的覆盖，还能减少通讯信号的衰减，为使TEM型电磁波在信号传统的过程中能够集中辐射一部分电磁波，必须在漏泄电缆外导体上开制槽孔，降低电缆外导体上的电流，以产生向外辐射的激励电流，提高电磁波的强度。在室内5G电缆部署时，如果漏缆的外导体上出现一组周期性槽孔，在电缆的屏蔽层就会出现辐射形式的磁性偶极子辐射，在当每个槽孔的间距为半波长的距离时，每一个槽孔都符合电磁波信号跌加的原理，造成信号耦合损耗增加。而只有当每一个槽孔都按照恰当及特定的辐射频段进行分布时，才可能出现耦合损耗，在具体的设计时，需要避免这种情况。

2.1.2 广角辐射型漏缆适用的建设场景

在建筑物内采用金属封闭吊顶、或者全钢筋混凝土隔断的多区域办公室控制，住宅小区的不合适采用广角辐射型漏缆敷设入房间内。在一些纵深的空间内，不适合将广角辐射型漏缆敷设入房间内的区域。根据广角辐射型漏缆槽孔的设计方式、电气性能以及5G通信网络的特性，在室内应用广角辐射型漏缆主要适用于如下场景中：

①写字楼、宾馆酒店。这种室内场景的走廊+单双边房间区域比较狭窄，可以采用广角辐射型漏缆对区域空间进行信号覆盖设计。②商场超市。在商场超市中的装修中，一般采用玻璃、木板或者石膏板等简易材料等超市的空间进行分割，间隔的密集型购物区，可以采用广角辐射型漏缆进行5G通信信号的覆盖。③地下停车场。地下的停车场一般都是比较狭长的空间，结合停车场空间的特征，采用广角辐射型漏缆进行5G信号的覆盖，不容易产生信号的跌加，而造成信号的能量损耗。④空旷型建筑。可以将广角辐射型漏缆敷设在公共的走廊中进行信号覆盖，如果在建筑内部有轻质隔断建筑材料、玻璃材料、木板等隔断，可以采用广角辐射型漏缆在走廊与各个房间进行覆盖。在回字形走廊或者类似结构的建筑，采用广角辐射型漏缆对整个走廊进行敷设一圈后，在电缆的末端进行封闭，并在末端加上负载，保证信号传输的功率不能外泄而损耗。在一些区域采用广角辐射型漏缆无法对其进行覆盖的区域，可以结合实际的空间场景，利用广角辐射型漏缆的前端或者末端对该区域进行信号覆盖，可以有效提高5G信号的覆盖效率，提高5G信号的稳定性。

2.2 高层电梯间5G信号覆盖时电缆的应用

2.2.1 高层电梯间5G信号覆盖的难度

①电梯一般位于楼宇的中心，而且电梯间的管壁一般都采用的是钢筋混凝土结构，对5G信号的遮挡与屏蔽比较严重，导致室内的5G信号无法到达电梯管道井内。②电梯井道为狭长型结构，5G信号在高层电梯井内传输时，容易产生隧道效应，导致5G信号的衰减比较迅速。③电梯轿厢自身在运行的过程中，都采用的密闭式金属结构，对5G信号的传输具有很强的屏蔽效应。④电梯轿厢在上下运行的过程中，由于5G信号的移动台与发射点掠射角的变化，往往会使得5G信号在传输的过程中，出现多普勒效应，进而会导致通信信号不稳定的情况。

2.2.2 高层电梯电缆覆盖方式

①电梯厅兼顾覆盖方式。电梯厅也是5G信号覆盖的重要区域，可以在电梯厅的门口利用通信电缆连接吸顶天线进行信号布置，使得无线信号通过电梯门与电梯厅的墙体发射对电梯轿厢内部进行信号覆盖。主要采用的平层信号兼顾电梯覆盖的方式，但是由于小区信源覆盖能力与小区容量规划之间存在差距，以及信号在每层楼之间进行来回切换，而且电梯轿厢在运行的过程中，往往采用的金属门封闭的状态，在电梯开门时，5G的信号好，而在电梯关闭时，就会出现无信号的情况，导致5G信号难以实现全覆盖。

②井道壁安装定向天线。在高层电梯井中安装定向天线的方式，每隔3-5层，在电梯井的井道壁上安装一个定向天线，使得5G通信信号覆盖整个轿厢，采用这种覆盖方式，主要利用电缆与无源耦合件固定在电梯井内的同轴电缆上，利用天线将无线信号发射，并接受信号，采用这种方式也存在5G信号不稳定的情况，如轿厢接近信号发射点时信号增强，在远离天线时，5G信号衰减的比较厉害，传输的功率损耗比较大，而且在多系统信号进行同步覆盖时，信号的频率损耗就比较大，而且单台的信号源覆盖能力也比较有限。

③轿厢随动解决方式。轿厢随动覆盖方式就是将无线发射器安装在电梯轿厢的顶部，通过外置电缆连接，使5G信号覆盖整个轿厢的内部，使得5G信号源发射点与配套天线与电梯轿厢一起运动，达到信号覆盖的目标。主要有无线回传随动信号覆盖以及有线回传随动信号覆盖的方式两种，无线回传主要是在电梯井道内的适当区域安装发射设备，将5G通信信号在整个电梯井道内进行覆盖，有线回传随动覆盖方式，需要在电梯井道内的近端单元与远端单元之间接入电缆，随着电梯的轿厢而上下移动，将电梯中现有的信号电缆，与主机房内的无线信号进行回路控制，实现整个5G通信信号的回传。

④泄漏电缆方式。泄漏电缆覆盖方式是高层电梯井道敷设的有效方式，采用泄露电缆不仅能传送5G通信信号，而且泄露电缆还具有收、发天线的功能，这样就省去了电梯井道内频繁制作与布放天线的环节。按照信号场强的辐射方式，泄露电缆的敷设可以分为泄漏电缆和辐射型泄漏电缆两种方式，由于耦合型电力的传输距离较短，而且对电磁信号的损耗比较大，辐射型泄漏电缆藕合损耗较小，传输距离长，设置好后，信号比较稳定，但其电磁能量呈放射状发散，在具体施工的过程中，对槽孔的方向有严格要求，这是采用泄露电缆在电梯井内信号覆盖的关键因素。

泄漏电缆覆盖方式一旦辐射完成，5G网络的天馈部分基本无需维护，且轿厢内信号覆盖均匀，在电梯上下运行时也不会产生多普勒效应，而且采用泄露电缆辐射的断点比较少，出现的接头损耗可以忽略不计，线缆支持的频段较宽，无互调干扰，而且在5G网络扩容时，也比较方便。

3  结束语

随着5G通信网络的应用不断发展，采用电缆作为5G通信网络的传输通道有利于5G信号传输的稳定，它方便5G信号的扩容，而且也能够增加5G信号的传输距离。在5G通信网络覆盖建设时，在特定的场景下采用电缆敷设可以加快5G网络的建设，而且还能加快5G网络向室内布局，而且在酒店、公寓、高层住宅小区、隧道、空旷的建筑空间以及辦公楼中，采用泄漏电缆覆盖的方式，可以提高5G通信信号的覆盖范围。

参考文献：

[1]樊恒波，查昊.5G网络室内覆盖方案分析[J].电信快报，2018（5）.

[2]陆锦荣，张伟勤，罗忠威.泄漏电缆在高层电梯覆盖场景中的应用[J].移动通信，2018（12）.

[3]骆位.5G移动通信发展趋势与相关关键技术的探讨[J].价值工程，2018，37（08）：220-221.

作者简介：文承福（1981-），男，海南东方人，本科，工程师，主要研究方向为车载扬声器、车载线束。