高速铁路专网覆盖解决方案

abodamowur

【摘要】完善的铁路GSM网络覆盖不仅能给用户提供便利的通信服务，创造更优质的网络价值，而且是以后第三代移动通信网络的铺设和扩容提供坚实基础；不但能为中国移动业务的发展带来商机，也能为我国信息化的发展带来巨大的促进作用。本方案通过使用BBU+RRU这种组网方式，针对对不同区域类型，不同覆盖场景的解决方案论述，可为高速铁路的覆盖达到最优的效果，同时也可为其他同类工程提供参考和借鉴。
【关键词】BBU；RRU；小区规划；切换规划；小区分层
本方案将铁路列车考虑为一个话务流动用户群，为其提供一条服务质量良好的专用覆盖通道，用户群从车站出发，直至抵达目的站，用户都附着在专网覆盖区内，发生的话务/数据流也都为专用通道吸收。用户抵站后，离开专用通道，切换至车站或周边小区。
1.覆盖策略
一般高铁沿线环境较为复杂，网络覆盖难度很大。对于不同的道路环境需要采用相应的覆盖策略。（1）平原、高原路段的覆盖：覆盖站沿铁路两侧均匀交错分布，选择地势较高处，俯瞰铁路。（2）丘陵、山地、峡谷路段的覆盖：对于部分较深的峡谷地段，测试信号较差的地段，必须在峡谷两侧最高处、转弯处建设站点。（3）隧道路段的覆盖：针对不同的隧道制定不同的覆盖方法：隧道长度小于500m的使用高增益天线进行覆盖；长度大于500m的结合漏缆分布系统进行覆盖。（4）高架桥梁路段的覆盖：桥梁的覆盖须保证天线高度合理，天线的高度应该高出桥梁平面25米，与铁道垂直距离保持在50米左右。（5）站台路段的覆盖：对于大型火车站候车室与站台通道均有室内分布系统，因此专网与公网的切换只需做室内分布与专网的切换关系，需要注意的是要将专网的CRO设置值高于室内分布的CRO，因为火车在站内停留时间较短，如没及时切换到专网中，火车开动后势必会发生掉话现象。
2.BBU+RRU组网解决方案
从整条铁路状况来分析，在铁路沿线新建基站的难度较高，投资较大，我们从节约成本的角度考虑，高铁以BBU+RRU为主要覆盖手段。按照高速铁路规划思想，整条铁路的主覆盖小区形成链条状，用以保证为高速铁路用户提供高品质服务。
图1 BBU+RRU结构示意图
3.容量规划
专网小区的话务主要来源于列车上的手机用户。列车行车“自动闭塞区间”为10km，铁路线路为复线，本方案考虑20公里范围内，最多同时有2列客车通行，以此来进行话务量的预测：（1）最大客流量分析：根据目前国内的客车情况，CRH动车组每列普通客车的满员人数1200人计，其他各类可能进入小区的人数估计为100人，则总客流量为2500人。（2）移动手机持有率分析：根据目前移动通信的发展状况，参照本地经验，我们按移动手机持有率95%计算，其中移动用户占有率按70%。（3）人均忙时话务量分析：人均忙时话务量按0.0125Erl计。（4）最大话务量计算：最大话务量（Erl）=总人数×手机持有率×移动用户占有率×人均忙时话务量×利用率≈15Erl。
4.小区规划
CRH列车运行速度快，铁路沿线GSM小区不宜过小，以免造成频繁切换。本方案考虑以基站为小区中心，沿铁路线采用光纤设备延伸基站信号，扩大小区覆盖范围，形成专用铁路小区覆盖，减少切换。如下图所示：
图2 规划后的专网小区示意图
线状小区结构，增大单小区的连续覆盖范围，将单小区的覆盖范围从原来的0.5-1公里的扩展到8公里左右，使每小区占用时间从5-10秒扩大到145秒以上，减少切换次数，避免频繁切换。增大相邻小区间重叠覆盖区，保证足够切换时间和场强。
5.切换规划
5.1 沿线小区切换
减少重选与切换关系，增加重选与切换的及时性与准确性。仅保留高铁小区间前后2层的切换关系，此外补充公网4-6个主要邻区切换关系，一方面不与公网完全隔离，另一方面可以作为补充，在异常情况时作为备用。高铁服务小区与第一层邻区间设置较小的切换门限，增加切换的及时性；高铁服务小区与第二层邻区间的切换门限略大，以作备用；与公网的切换门限设置较大，使得高铁网络与公网间存在切换，避免影响公网用户。
5.2 车站小区边界切换
车站的专网小区和过渡小区重叠覆盖区域应包含站台和候车厅与站台之间的通道；过渡小区和广场公网小区重叠覆盖区域应包含候车厅和火车站广场间通道。（1）设置站台专网小区：在火车站站台设置专网小区，提高其优先级，确保上车的用户进入专网。（2）设置缓冲小区：在火车站候车厅设置高铁专网和公网的切换缓冲区，该区域与火车站公网及站台高铁专网小区分别作双向切换关系，专网与公网间不重叠覆盖不做切换。建议使用干净频点为缓冲小区信源，并进行良好的室内覆盖，以有效的解决公网和专网的切换问题，并且有效的吸收话务量缓解网络拥塞压力。
5.3 LAC切换
LAC边界需要考虑足够的重叠覆盖，用以满足大量的用户在短时间内顺利位置更新。列车会车通过时重叠覆盖区：（人数/信道数）×位置更新时间（秒）×用户移动速度（米／秒）=重叠覆盖区（米）。高铁沿线LAC边界应以最大限度保障用户成功位置更新为目的，由于高速铁路为专网覆盖，全部基站总话务量不会太高，建议将专网基站设置成相同LAC，加强移动性管理，节省信令开销，提高信道利用率。只在车站处产生LAC切换，而在列车运行过程中无LAC切换。
6.频率规划
铁路覆盖是专网，频率使用要多方考虑，应结合周边小区频率使用情况作规划，尽量提高频率利用率，降低网内无线干扰。铁路覆盖采用线型覆盖模型，将打破原蜂窝状频率规划的特点，因此要对沿铁路线覆盖的基站小区频点要重新进行规划设计，以满足线性覆盖的需求。
7.MSC/BSC规划
高铁覆盖小区与周边小区或高铁覆盖小区之间的切换可能为跨BSC切换，可能会导致BSC间切换成功率稍低；A口信令负荷增加；切换导致语音中断时间更长，从而导致语音质量下降等问题。由于为专网覆盖基站，建议将所有高铁基站带在1-2套BSC上，归属与某一个MSC。
8.专网系统建成对现有网络的调整
（1）铁路沿线现有基站的调整：对于铁路沿线的基站，原来有部分基站是针对铁路进行覆盖的，在引入铁路专网覆盖后，要对沿线的原有基站天线的覆盖方向及俯仰角进行调整，尽量避开铁路，使得列车上的手机更容易附着在专网覆盖小区上。（2）选择、重选参数设定：为了让MS尽可能附着在专网小区，应提高专网小区的C1和C2值，让MS选择或重选到该小区。而对于城镇等繁华区域，应酌情调整该参数，避免专网小区负荷过大。（3）切换关系参数设定：为了使MS在ACTIVE状态也是占用专网小区，把该小区设为第1层。让MS在同等条件下优先占用专网小区。为了避免和其它小区的切换，保证列车上MS占用专网小区，加大专网小区的切换强度、RQ等的惩罚值，尽量使用户驻留在专网小区。（4）邻小区设置：铁路专网系统改变了网络的拓扑结构，会引起周围小区的切换邻区发生变化，必须修改周围相邻小区列表参数，优化包括：增加邻小区、册除邻小区以及对邻小区的优先权进行调整等。
作者简介：高峰，2003年毕业于西安邮电学院，2003-2005年供职于摩托罗拉上海分公司，2005年至今供职于中国移动通信集团设计院陕西分公司，先后负责过2009-2012年三年滚动规划项、陕西移动十二五规划、陕西移动郑西高铁覆盖规划等项目。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文