高速鐵路優(yōu)化技術(shù)方案(ZJjx)

1、高速鐵路優(yōu)化技術(shù)方案高速鐵路優(yōu)化技術(shù)方案 中國移動(dòng)浙江公司網(wǎng)絡(luò)部中國移動(dòng)浙江公司網(wǎng)絡(luò)部 二二七年七月七年七月目錄 概述網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀與分析解決方案無線基站設(shè)計(jì)LAC優(yōu)化覆蓋優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化頻率優(yōu)化一 概述 1.1 1.1 概況 滬杭鐵路是滬杭通道上主要的客運(yùn)交通工具。 滬杭鐵路第六次提速后，全程只需78分鐘。平均時(shí)速達(dá)到145145公里，最高時(shí)速可達(dá)200200公里。 最忙碌的鐵路線之一，最忙時(shí)相隔僅5 5分鐘。 滬杭動(dòng)車組列車增開至8對 鐵路提速后日客流量達(dá)到7 7萬萬人，與今年春運(yùn)時(shí)相仿，五一黃金周時(shí)客流量突破10萬。1.2 優(yōu)化的必要性國家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的必然要求。為高速鐵路信息化提供強(qiáng)有力的保障

2、。提升移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量在客戶心中的形象。迎接2010年的世博會(huì)作好準(zhǔn)備工作。 二、網(wǎng)絡(luò)測試現(xiàn)狀分析 2.1 車型與測試情況 列車名稱列車名稱列車類型列車類型平均車速平均車速車廂封閉型車廂封閉型普通列車普快80Km/小時(shí)半封閉CRH（龐巴迪）動(dòng)車組120180Km/小時(shí)不銹鋼氣密型CRH（子彈頭）動(dòng)車組120180Km/小時(shí)大型中空型材鋁合金車體 2.2 測試對比情況 不同屏蔽性的車型對G網(wǎng)的影響最為明顯。 提速對移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)影響最大的是接通率。 車體屏蔽性能是影響覆蓋率的主要因素。 考核項(xiàng)目參考項(xiàng)目列車車型車速測試軟件/終端通話質(zhì)量接通率覆蓋率平均電平掉話率普通車型80TEMS6/T618*97.05

3、%99.50%-73.7323.00%CRH（龐巴迪）160Flywireless/OT26076.03%67.62%87.76%-91.30630.91%CRH（子彈頭）160Flywireless/OT26090.80%90.34%99.24%-75.3495.03%2.3 原因分析 高速鐵路覆蓋位置區(qū)太多 位置更新頻繁，容易產(chǎn)生BLOCK現(xiàn)象。 深度覆蓋不足 龐巴迪列車屏蔽性太強(qiáng)，原有鐵路覆蓋電平不適應(yīng)現(xiàn)有列車情況。 切換參數(shù)及鄰區(qū)列表設(shè)置不當(dāng) 因動(dòng)車組車速較快，現(xiàn)有參數(shù)不能滿足快速行駛列車中的移動(dòng)臺(tái)的及時(shí)切換，容易產(chǎn)生信號拖尾 現(xiàn)象和掉話三、解決方案 優(yōu)化手段分析對比 優(yōu)化思路 無線覆

4、蓋預(yù)測 無線基站設(shè)計(jì)方案 LAC優(yōu)化方案 覆蓋優(yōu)化方案 參數(shù)調(diào)整 頻率優(yōu)化 三、解決方案 解決方案傳輸解決方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)可實(shí)施性常規(guī)優(yōu)化手段常規(guī)各種優(yōu)化手段為網(wǎng)優(yōu)人員所熟知，經(jīng)驗(yàn)豐富會(huì)遇到的信號電平波動(dòng)大、話音質(zhì)量差等問題高建設(shè)高鐵GSM專網(wǎng)常規(guī)可有效改善列車在高速運(yùn)行時(shí)的信號電平和話音質(zhì)量，其站點(diǎn)在未來建設(shè)高鐵3G專網(wǎng)時(shí)可以共用，效果最好后期需投入較大力量進(jìn)行非常精細(xì)的優(yōu)化和調(diào)整目前難以實(shí)行利用鐵路沿線設(shè)施，廣泛架設(shè)小天線或直放站可有效加強(qiáng)鐵路沿線信號強(qiáng)度，且易于控制覆蓋范圍投資較大；利用鐵路沿線設(shè)施，會(huì)涉及列車運(yùn)行安全問題，不太可能獲準(zhǔn)低沿鐵路線鋪設(shè)泄漏電纜常規(guī)車廂內(nèi)的信號強(qiáng)度和話音質(zhì)量等均

5、可得到保證尚無實(shí)際案例；費(fèi)用很高低高鐵車廂內(nèi)安裝室內(nèi)分布系統(tǒng)衛(wèi)星中繼能夠解決所有由于工作在多個(gè)小區(qū)而帶來的無線覆蓋、話音質(zhì)量、位置更新、切換、重選等問題尚無實(shí)際案例；在列車上如何安裝衛(wèi)星天線及其接收性能有待研究和驗(yàn)證；費(fèi)用昂貴低從表中可以看出，建設(shè)高鐵專網(wǎng)是最好的方法，但目前根據(jù)實(shí)際情況難以實(shí)施。因此我們還是從常規(guī)的解決方法來考慮。從提速后多次的測試情況來看，在距離基站500米以外的區(qū)域內(nèi)信號就會(huì)變的較差，通過現(xiàn)有基站天線調(diào)整、更換高增益天線、新增扇區(qū)等手段，只可以改善局部或一小段區(qū)域的覆蓋與話音質(zhì)量，但因?yàn)镃RH（龐巴迪）火車的密封性較好，需要在鐵路沿線增補(bǔ)基站或直放站等來增強(qiáng)覆蓋，結(jié)合LA

6、C調(diào)整、切換關(guān)系等參數(shù)調(diào)整來優(yōu)化 通常室外無線覆蓋的方法主要有通常室外無線覆蓋的方法主要有：宏基：宏基站、微蜂窩、直放站、基站射頻拉遠(yuǎn)系站、微蜂窩、直放站、基站射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)統(tǒng)等。對于鐵路覆蓋，在沒有隧道、涵等。對于鐵路覆蓋，在沒有隧道、涵洞等特殊情況下，洞等特殊情況下，微蜂窩、無線直放站微蜂窩、無線直放站一般是不采用的，一般是不采用的， 三、解決方案 分類宏基站光纖直放站基站射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)設(shè)備成本高較低一般機(jī)房成本高無無傳輸成本高較低較低環(huán)境要求高低低供電要求高較低一般站址要求高一般一般容量大無無分集接收有沒有有引入噪聲(對大網(wǎng)影響)否是是無線信號的非連續(xù)覆蓋不能能能建設(shè)周期長短短組網(wǎng)靈活性一般

7、好(能一拖多)好(能一拖多)覆蓋效果最好較好較好3.2 優(yōu)化思路優(yōu)化思路 根據(jù)高速鐵路測試情況，參閱上海磁懸浮列車的優(yōu)化經(jīng)根據(jù)高速鐵路測試情況，參閱上海磁懸浮列車的優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)。結(jié)合驗(yàn)。結(jié)合拉遠(yuǎn)小區(qū)、邊際站、增設(shè)扇區(qū)拉遠(yuǎn)小區(qū)、邊際站、增設(shè)扇區(qū)等優(yōu)化手段，綜合考等優(yōu)化手段，綜合考慮覆蓋率、接通率、話音質(zhì)量、信令擁塞率等多方面的技術(shù)慮覆蓋率、接通率、話音質(zhì)量、信令擁塞率等多方面的技術(shù)指標(biāo)，針對目前滬杭高速鐵路的弱覆蓋區(qū)域，特別是針對指標(biāo)，針對目前滬杭高速鐵路的弱覆蓋區(qū)域，特別是針對CRHCRH（龐巴迪）列車車型進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。通過增加站點(diǎn)和（龐巴迪）列車車型進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。通過增加站點(diǎn)和延伸系統(tǒng)配置，改善

8、鐵路覆蓋率；優(yōu)化高速鐵路無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)延伸系統(tǒng)配置，改善鐵路覆蓋率；優(yōu)化高速鐵路無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，減少切換和位置更新次數(shù)；優(yōu)化頻率規(guī)構(gòu)，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，減少切換和位置更新次數(shù)；優(yōu)化頻率規(guī)劃，最終目標(biāo)建立一個(gè)高速鐵路專網(wǎng)。劃，最終目標(biāo)建立一個(gè)高速鐵路專網(wǎng)。 針對目前滬杭高速鐵路現(xiàn)網(wǎng)情況，制定了一階段優(yōu)化思針對目前滬杭高速鐵路現(xiàn)網(wǎng)情況，制定了一階段優(yōu)化思路：結(jié)合鐵路專網(wǎng)優(yōu)化思路，有效利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，對郊路：結(jié)合鐵路專網(wǎng)優(yōu)化思路，有效利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，對郊區(qū)鐵路段采用區(qū)鐵路段采用專網(wǎng)式優(yōu)化專網(wǎng)式優(yōu)化，對城區(qū)鐵路段采用，對城區(qū)鐵路段采用多種方式結(jié)合多種方式結(jié)合優(yōu)化優(yōu)化。再輔以。再輔以LACLAC

9、優(yōu)化優(yōu)化、覆蓋優(yōu)化覆蓋優(yōu)化、參數(shù)優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化、頻率優(yōu)化頻率優(yōu)化等等優(yōu)化措施，打造優(yōu)質(zhì)高速鐵路通信網(wǎng)。優(yōu)化措施，打造優(yōu)質(zhì)高速鐵路通信網(wǎng)。三、解決方案 3.3 3.3 無線覆蓋預(yù)測無線覆蓋預(yù)測 3.3.1 3.3.1 自由空間損耗自由空間損耗3.3.2 3.3.2 列車穿透損耗列車穿透損耗3.3.3 3.3.3 防護(hù)林損耗防護(hù)林損耗3.3.4 3.3.4 切換距離預(yù)測切換距離預(yù)測3.3.5 3.3.5 基站間距預(yù)測基站間距預(yù)測 三、解決方案 3.3 3.3 無線覆蓋預(yù)測無線覆蓋預(yù)測 3.3.1 3.3.1 自由空間損耗自由空間損耗 滬杭鐵路屬于比較平坦、開闊的鐵路線，基本無高建筑物滬杭鐵路屬于比較

10、平坦、開闊的鐵路線，基本無高建筑物遮擋，沿線有防護(hù)林，一般認(rèn)為基站與手機(jī)間的無線傳播方式遮擋，沿線有防護(hù)林，一般認(rèn)為基站與手機(jī)間的無線傳播方式主要是直射波。根據(jù)沿線基站位置及分布情況，符合主要是直射波。根據(jù)沿線基站位置及分布情況，符合Okumura-Okumura-HataHata傳播模型傳播模型三、解決方案 Lpath= 136.89-13.82 lghb +(44.9-6.55 lghbm)(lgdkm) L=69.55+26.16lgf-13.82lghb-a(hm)+(44.9-6.55lghb)(lgd)-(2(lg(f/28)2+5.4) 考慮移動(dòng)臺(tái)天線高度為考慮移動(dòng)臺(tái)天線高度為1

11、.5m，覆蓋半徑小于，覆蓋半徑小于20km的情況下，其的情況下，其a(hm)和和的的值分別為：值分別為：a(hm)=0、=1。其路徑損耗公式簡化為。其路徑損耗公式簡化為 ：1 1、標(biāo)準(zhǔn)基站自由空間損耗、標(biāo)準(zhǔn)基站自由空間損耗 宏站物理數(shù)據(jù)：宏站物理數(shù)據(jù)：(天線高度天線高度45米，手機(jī)到基站距離取米，手機(jī)到基站距離取0.5km)Lpath=136.89-13.82 lghb +(44.9-6.55 lghb)(lgd)=103.78dBm 防護(hù)林損耗 ：3dB 穿透損耗：20dB 載頻輸出功率：40 dBm 基站天線增益：15dBi， 考慮饋線衰減：2 dB，則離基站500米處列車上的接收電平接收

12、電平為：40dBm + 15dBi- 2 dBm-126.78dBm = -73.78dBm。三、解決方案 （- 84.04- 84.04dBmdBm）則離基站1公里處列車上的接收電平接收電平為?2 2、MBOMBO室外站自由空間損耗室外站自由空間損耗 基站物理數(shù)據(jù)：基站物理數(shù)據(jù)：(天線高度天線高度30米，手機(jī)到基站距離取米，手機(jī)到基站距離取0.5km)Lpath=136.89-13.82 lghb +(44.9-6.55 lghb)(lgd)=105.88dBm 防護(hù)林損耗 ：3dB 穿透損耗：20dB 載頻輸出功率：40 dBm 基站天線增益：15dBi， 考慮饋線衰減：2 dB，則離基站

13、500米處列車上的接收電平接收電平為：40dBm + 15dBi- 2 dBm-128.88dBm = -75.88dBm。三、解決方案 3、基站拉遠(yuǎn)系統(tǒng)、基站拉遠(yuǎn)系統(tǒng) 三、解決方案 工作原理圖工作原理圖鋰電池光纖 雙工器下行放大器 光模塊電源單元控制單元MODEM前向功放上行低噪放 雙工器光模塊電源單元控制單元上行放大器波分復(fù)用器下行放大器上行選帶單元波分復(fù)用器鋰電池上行放大器TX/RX 濾波器 光模塊 光模塊光纖上行選帶單元上行低噪放 濾波器RXTX/RXRX鋰電池3、基站拉遠(yuǎn)系統(tǒng)、基站拉遠(yuǎn)系統(tǒng) 三、解決方案 特點(diǎn)特點(diǎn) 需要光纖資源 無隔離度要求限制 對站址環(huán)境要求低 可實(shí)現(xiàn)一拖多 帶分集

14、接收3、基站拉遠(yuǎn)系統(tǒng)、基站拉遠(yuǎn)系統(tǒng) 基站拉遠(yuǎn)系統(tǒng)物理數(shù)據(jù)：基站拉遠(yuǎn)系統(tǒng)物理數(shù)據(jù)：(天線高度天線高度30米，手機(jī)到基站距離取米，手機(jī)到基站距離取0.5km)Lpath=136.89-13.82 lghb +(44.9-6.55 lghb)(lgd)=105.88dBm 防護(hù)林損耗 ：3dB 穿透損耗：20dB 輸出功率：40 dBm 基站天線增益：15dBi， 考慮饋線衰減：2 dB，則離基站500米處列車上的接收電平接收電平為：40dBm + 15dBi- 2 dBm-128.88dBm = -75.88dBm。三、解決方案 4、覆蓋有效距離、覆蓋有效距離網(wǎng)絡(luò)制式基站基站天線高度（米）手機(jī)天線

15、高度（米）下行有效覆蓋距離（公里/車體外電平-60dBm）GSM900基站拉遠(yuǎn)301.50.8GSM900標(biāo)準(zhǔn)宏站451.51.1GSM900MBO室外站351.50.9三、解決方案 3.3.2 3.3.2 穿透損耗穿透損耗三、解決方案 車型一等車廂（dB）二等車廂（dB）綜合考慮的衰減值CRH（龐巴迪）列車202221CRH列車101211專網(wǎng)設(shè)計(jì)采用值21通過分析對兩種新車型的測試情況，對比普通列車的測試結(jié)果；我們對新車型做了穿透損耗測試。綜合測試結(jié)果和對比情況，兩種車型的穿透損耗如下：3.3.3 3.3.3 防護(hù)林損耗防護(hù)林損耗三、解決方案 滬杭鐵路邊上的防護(hù)林高度平均在15米左右，相對

16、鐵路軌道高度為10米左右。根據(jù)環(huán)境條件，防護(hù)林損耗根據(jù)樹木高度，林區(qū)厚度,林區(qū)濃密度,一般為26dB衰耗，根據(jù)實(shí)際條件，本次計(jì)算取3dB，即 L L（林）（林）=3dB=3dB 3.3.4 3.3.4 切換距離預(yù)測切換距離預(yù)測三、解決方案 假定重疊區(qū)域覆蓋是均勻的。在左圖中，點(diǎn)A、C和點(diǎn)B、D分別是兩個(gè)小區(qū)的邊界，E點(diǎn)為兩小區(qū)RxLev等值點(diǎn)。BC段為兩小區(qū)重疊覆蓋距離。取小區(qū)重選與小區(qū)切換較長的時(shí)間（5秒鐘）作為計(jì)算基礎(chǔ)，若列車由小區(qū)1行駛至小區(qū)2，則列車在EC段之內(nèi)必須完成小區(qū)重選或小區(qū)切換，因此重疊覆蓋距離BC段的列車行駛時(shí)間為10秒鐘，按照公式：D=ds/dtD=ds/dtT T2 2

17、T=5秒ds/dt為時(shí)速，最大值取200km/h 3.3.4 3.3.4 切換距離預(yù)測切換距離預(yù)測在列車在市區(qū)時(shí)的進(jìn)站和出站時(shí)由于是變速行駛，我們給出的平均速度為150KM/h，折算等于41M/s；按照其最大速度200KM/h，折算等于55M/s。但嘉興地區(qū)目前基本沒有動(dòng)車組列車停靠，因此專網(wǎng)小區(qū)的最小重疊覆蓋距離為（按最大速度計(jì)算）550M。區(qū)域市區(qū)內(nèi)市區(qū)外(最大速度200km/h)最小重疊距離410M550M建議設(shè)計(jì)的重疊距離500M700M三、解決方案 3.3.5 3.3.5 基站間距預(yù)測基站間距預(yù)測 根據(jù)CRH（龐巴迪）車型的廂體損耗，計(jì)算出車廂外信號強(qiáng)度必須保證在65 dBm以上。

18、假設(shè)EIRP為51.1dBm，（考慮了大多數(shù)基站的發(fā)射功率、饋線及跳線損耗，CDU-D，天線增益為13dBi），則最大允許的路徑損耗為：Lpathmax =EIRP- 車廂外信號強(qiáng)度=51.1-(-65)= 116dBm根據(jù)無線傳播模型： Lp= 136.89 - 13.82logHb+ (44.9 - 6.55logHb)logd我們假定：基站高度30米、手機(jī)高度2米。 可以算出小區(qū)半徑d1km，站間距2km。 若采用各種手段增加EIRP，站間距還可以增大，例如采用增益為18dBi的天線，EIRP可以達(dá)到56.5dBm，則d可以達(dá)到1.3Kkm，站間距2.5km。 根據(jù)有效覆蓋距離為1公里左

19、右，并考慮到防護(hù)林的損耗，有效距離可能還小一點(diǎn)，我們需要使用高增益定向天線，部分鐵塔改為45米，加強(qiáng)信號強(qiáng)度彌補(bǔ)防護(hù)林損耗，則站間距可以適當(dāng)放寬一點(diǎn)，建議站間距在2公里公里左右。三、解決方案 針對目前滬杭高速鐵針對目前滬杭高速鐵路現(xiàn)網(wǎng)情況，制定了路現(xiàn)網(wǎng)情況，制定了第一階段優(yōu)化思路：第一階段優(yōu)化思路：結(jié)合鐵路專網(wǎng)優(yōu)化思結(jié)合鐵路專網(wǎng)優(yōu)化思路，有效利用現(xiàn)有網(wǎng)路，有效利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，對郊區(qū)鐵路絡(luò)資源，對郊區(qū)鐵路段采用專網(wǎng)式優(yōu)化，段采用專網(wǎng)式優(yōu)化，對城區(qū)鐵路段采用多對城區(qū)鐵路段采用多種方式結(jié)合性優(yōu)化。種方式結(jié)合性優(yōu)化。四、無線基站設(shè)計(jì) 四、無線基站設(shè)計(jì) 地區(qū)基站位置建站方式施主小區(qū)嘉善魏塘新開河宏站嘉

20、善魏塘聯(lián)豐村MBO嘉興湘店村拉遠(yuǎn)（一拖二）魏塘小橫港4嘉興七星西長浜村拉遠(yuǎn)（一拖二）魏塘小橫港4嘉興七星嚴(yán)家浜拉遠(yuǎn)（一拖三）七星博山村4嘉興七星莊浜村拉遠(yuǎn)（一拖三）七星博山村4嘉興邱家橋村拉遠(yuǎn)（一拖三）七星博山村4嘉興嘉興氣象局拉遠(yuǎn)（一拖一）嘉興王店來龍港村MBO嘉興王店大橋村拉遠(yuǎn)（一拖一）王店八聯(lián)村嘉興王店寶華村MBO嘉興王店干四村拉遠(yuǎn)（一拖一）王店鳳珍村嘉興王店南梅村MBO 第一第一LACLAC區(qū)區(qū) 四、無線基站設(shè)計(jì) 地區(qū)基站位置建站方式施主小區(qū)海寧海寧大道西宏站海寧伊橋北拉遠(yuǎn)（一拖一）海寧大道西海寧石前村南MBO海寧路仲道口西MBO海寧斜橋蔬菜工業(yè)園宏站海寧郭店村北MBO海寧周王廟星火村

21、西拉遠(yuǎn)（一拖一）郭店村北海寧長安東升村南MBO海寧長安虹金村宏站海寧許村楊渡村北拉遠(yuǎn)（一拖二）長安虹金村海寧許村保國村北拉遠(yuǎn)（一拖二）長安虹金村海寧許村雙聯(lián)村北宏站海寧騎塘騎力宏站 第二第二LACLAC區(qū)區(qū) 五、LAC優(yōu)化 第二第二LACLAC區(qū)區(qū) 第一第一LACLAC區(qū)區(qū) LAC1LAC1區(qū)區(qū) LAC2LAC2區(qū)區(qū) LAC3LAC3區(qū)區(qū) LAC4LAC4區(qū)區(qū) LAC5LAC5區(qū)區(qū) 減少手機(jī)位置更新次數(shù)，優(yōu)化信令尋呼結(jié)構(gòu)，提升高速鐵路無線接通率。計(jì)劃將現(xiàn)有的鐵路沿線5個(gè)LAC縮減至2個(gè) 五、LAC優(yōu)化 區(qū)域LAC歸屬BSC預(yù)測尋呼量嘉興嘉善鐵路沿線22327JXIBSC59JX14157488JXIBSC14JX4JXIBSC02JS1JXIBSC17JS3海寧鐵路沿線22329JXIBSC36HN1155967JXIBSC11HN2JXIBSC18HN3JXIBSC26HN5JXB