高速铁路GSM光纤拉远覆盖.ppt

高速铁路高速铁路GSMGSM光纤拉远覆盖光纤拉远覆盖 京信通信系统（中国）有限公司 2008年03月 目录 1 1 GSM高铁现状及问题 2 2 覆盖目标 3 3 光纤拉远覆盖方案 4 4 提升网络资源利用率 5 5 应用案例 2007年4月第6次列车提速后,我国多条干线运行CRH列车，最 高时速为至200250公里 高铁客运量大,票价较特快列车高50%以上，旅客多为中高收 入阶层、商旅人士，属高端用户 高端用户群电话比较多，而且旅行时，为了打发时间，往往 有数据业务需求 高铁概况 1 1 GSM高铁现状及问题 原铁路的网络覆盖按照普通列车、时速160公里规划，列车 换车、提速后，GSM信号衰落严重 列车内场强弱，小区间重叠覆盖区域缩短 用户通话接通率低，质量差 切换频繁，掉话率高 GPRS/E-GPRS重选频繁，C/I低，基本无法使用 位置更新频繁、量大，信令负荷重 高铁覆盖问题 1 1 GSM高铁现状及问题 高铁覆盖问题 1 1 GSM高铁现状及问题 重叠覆盖短、频繁切换、弱信号质差掉话 高铁覆盖问题 1 1 GSM高铁现状及问题 GPRS频繁重选失败、下载速率低甚至没有 高铁覆盖问题 1 1 GSM高铁现状及问题 GPRS数据统计（2007-9-17辽宁境内的铁路 D24次测试分析） 高铁覆盖问题 1 1 GSM高铁现状及问题 GPRS数据统计（2007-9-17辽宁境内的铁路 D24次测试分析） 2 2 覆盖目标 建议高速列车覆盖达到以下标准： 覆盖场强 CRH列车边缘场强应达到-90dBm，重叠区域大于6秒高于-90dBm 接通率 CRH列车上无线信道接通率应大于98% 通话质量 CRH列车上应达到95%区域通话质量优于3级 掉话指标 列车的基站平均掉话率应小于1% CRH列车的平均里程掉话比应高于80公里/次 E-GPRS业务 高速运行状态下，采用具备4时隙能力的终端下载速率应高于60kb/s 现有高铁覆盖方案 现网调整方案 现网调整方案是通过对现网基站进行调整，适应高速列车的运行要求，达到 增强覆盖、改善重选和切换的网络优化方法 基站专网覆盖方案 基站专网方案是利用铁路沿线基站实现链状专网覆盖；在参数上优化重选和 切换关系，提高重选和切换准确性和及时性，改善高铁覆盖 光纤拉远覆盖方案 光纤拉远方案是以铁路沿线基站为信源，利用光纤分布系统实现单小区长距 离连续覆盖的铁路专用覆盖网；在硬件设备上采用多个光纤拉远单元沿铁路 线安装高增益天线来实现专网覆盖；在参数上设置高速列车运行时相关的相 邻小区，实现高速准确的重选和切换 3 3 光纤拉远覆盖方案 光纤拉远覆盖方案要素 3 3 光纤拉远覆盖方案 组网方式 信源选取 光路条件 远端设定 天线选用 覆盖模型 小区容量规划 频率规划 网络参数设定 数据业务 3 3 光纤拉远覆盖方案 组网方式 拉远单元光路距离应小于19公里，双向覆盖最大距离为38公里 3 3 光纤拉远覆盖方案 组网方式 光纤拉远系统中有： 远端最大覆盖半径(116.5-14-(光纤传输距离*1.5)/300)*300m 则：覆盖范围与光纤拉远距离关系如右表： 传输距离 最大覆盖半径 20公里0.75公里 19公里2.25公里 18公里3.75公里 17公里5.25公里 16公里6.75公里 15公里8.25公里 14公里9.75公里 由此可见，基站单向最大传输拉远 距离可达19公里，双向可达38Km，考 虑到传输线路与铁路线有一定的差异 ，一般取定单向覆盖铁路线长10Km， 即双向覆盖铁路线路长20公里的距离 （实际覆盖铁路线长要视光纤传输拉 远情况来定）。 20公里的距离手机附着时间为： 20/250*60=4.8分钟 3 3 光纤拉远覆盖方案 组网方式 一套光纤拉远最多配置24台拉远单元，按一台远端覆盖一公里算，可以 满足24公里覆盖要求 3 3 光纤拉远覆盖方案 信源选取 光纤拉远覆盖需要一个小区作为信源： 选用铁路沿线原用于铁路覆盖的小区 在铁路沿线基站上分裂出一个独立小区专作光纤拉远系统的信源 铁路沿线（300米以内）无基站，可以选用距铁路最近的基站作信源 3 3 光纤拉远覆盖方案 光路条件 每个拉远方向上，每六台拉远单元需要一条空闲单模光纤 远端设定 根据模拟测试和试点经验，一台60W拉远单元城区地段可覆盖一公里直线铁 路范围，郊区及乡村地段可覆盖两公里直线铁路范围 天线选用 铁路沿线地形地貌不尽相同，建议弯道区域选用30度半功率角的板状天线； 直道区域选用25度半功率角的抛物面天线 3 3 光纤拉远覆盖方案 覆盖模型 一台拉远单元远端覆盖原理图如下： 光纤 拉远单元 17dBi抛物面天线 39dBm39dBm 3 3 光纤拉远覆盖方案 覆盖模型 一台拉远单元远端覆盖现场图如下： 3 3 光纤拉远覆盖方案 覆盖模型 拉远单元远端覆盖测试数据如下： 天线距轨面高度：18米；距离铁轨（双轨中心）：20米 天线口BCCH功率：39dBm，EIRP功率：54dBm 天线半功率角：25度；与铁路夹角5度；俯角2度；BCCH频点号：85 测试点与发射点距离（米）100200300400500600700800 接收场强（dBm均值）-39-45-49-53-54-60-62-66 步测结果： 测试点与发射点距离（米）100200300400500600700800 接收场强（dBm）-65-67-78-80-86-92-90-92 车内结果（距离为按照路测图回放估算，车型为阿尔斯通，车时速200公里） ： 3 3 光纤拉远覆盖方案 覆盖模型 拉远单元远端覆盖测试数据如下： 天线距轨面高度：35米；距离铁轨（双轨中心）：170米 天线口BCCH功率：39dBm，EIRP功率：60dBm 天线半功率角：32度；与铁路夹角5度；俯角度；BCCH频点号：67 测试点与发射点距离（米）10030060010001200140017001800 接收场强（dBm均值）-41-52-56-58-60-66-65-69 步测结果： 测试点与发射点距离（米）10030060010001200140017001800 接收场强（dBm）-60-68-72-88-86-90-93-94 车内结果（距离为按照路测图回放估算，车型为川崎，车时速200公里）： 3 3 光纤拉远覆盖方案 覆盖模型 通过测试，我们认为，车体（阿尔斯通）损耗及因车速、人体等造成的总 衰落约为25-30dB，考虑5-10dB余量，所以一台覆盖远端天线挂高15-20米， 单向覆盖距离500米为宜,双向公里为宜，故一台远端覆盖公里，适合 城区覆盖 对于郊区及乡村的阿尔斯通列车，建议可以将天线挂高为35米以上，单 向覆盖距离将延长约1倍，一台远端可以覆盖2公里 对于庞巴迪车型，覆盖距离应适当缩短 3 3 光纤拉远覆盖方案 覆盖模型 光纤拉远覆盖范围内，仅需考虑覆盖场强；在与临小区或两拉远小区的交 界处，需要有足够的重叠区域保证终端重选或切换 切换情况分析如右图所示： 3 3 光纤拉远覆盖方案 覆盖模型 采用光纤拉远覆盖，在城区小区边界，拉远单元应如下图所示设置（设为 阿尔斯通车型）： 郊区边界站间距建议为1200米 乙小区拉远单元甲小区拉远单元 300米 3 3 光纤拉远覆盖方案 小区容量规划 小区的覆盖距离扩大后，容量作为覆盖规划保证良好接通率的一个重要因 素变得更加重要 覆盖容量用户估算应考虑铁路闭塞区间最多列车数及其用户数 通过用户数的估算，以每用户忙时话务量0.016ERL计（可参考典型铁路沿 线基站话务模型），推算总话务量，再按照巴尔姆表设计信源基站载波数 实际运营中还需考虑数据业务需求，应适当增加载波；对于城镇地段铁路 专网小区，也应结合当地情况适当增加载波 3 3 光纤拉远覆盖方案 频率规划 光纤拉远专网延伸了小区覆盖，改变了网络结构，频率规划建议： 避免同、邻频干扰 位于郊区和乡村的铁路光纤拉远系统，可以采用室内覆盖专用频点； 位于城郊或城区时，则需要通过控制拉远距离避免频率干扰 不能使用E-GSM频点 E-GSM频点分划给了铁通，铁路沿线两公里内都不能使用 BCCH规划要和大网区分开 由于终端开机时有记忆效应，BCCH规划和大网区分开，可以最大限度 保证无论是列车用户还是周边用户，重开机时都首先登陆关机前的小区 ，实现专网专用 3 3 光纤拉远覆盖方案 网络参数设定 合理的小区参数设置也是控制好专网覆盖的一个重要的手段。对铁路专 网小区参数建议考虑如下几方面： 接入门限 铁路专网设计方案中，我们制定了列车内手机电平信号强度-90dBm，因 此，建议接入门限设定为-95dBm以避免专网吸纳铁路外覆盖边缘的用户 重选参数 专网小区重选优先等级应设高，以保证使铁路用户尽量、尽快附着在专 网小区 切换参数 专网两端（停靠车站）应与邻区作双向切换，专网中段（区间）建议仅 作专网间邻区切换；二次切换惩罚时间适当调大，避免频繁切换 3 3 光纤拉远覆盖方案 网络参数设定 接入时延 光纤拉远系统引入会增大信号时延，应适当放宽信源基站TA接入时延参数 位置区设定 为避免太大量的位置更新，铁路沿线专网小区尽量经过少的位置区，同时 也应兼顾与沿线周边位置区关系 3 3 光纤拉远覆盖方案 数据业务 光纤拉远系统可以保证覆盖场强，提高C/I 原铁路沿线基站对高铁覆盖场强偏弱，如下图，邢台段高铁约10%区域弱 拉远系统将边缘场强提高15dB以上，保证C/I,从而保证数据业务 3 3 光纤拉远覆盖方案 数据业务 拉远系统的连续覆盖可减少GPRS或EDGE频繁重选 嘉兴城西园区段原覆盖有频繁切换，拉远覆盖系统引入后，仅有两头小区重 叠覆盖处有两次切换，拉远覆盖系统内可保证1.5分钟不切换重选 采用光纤拉远系统，可以整合原有基站资源，扩大信源基站 覆盖范围，共享载波容量，从而提高资源利用率 4 4 提升网络资源利用率 湟源东峡长约20公里,其 间有青藏铁路、109国道、 西宁至倒淌河高速公路由 此经过,是青海湖一日游、 丝绸之路六日游、青藏八 日游等黄金旅游线路的必 经之路，车辆来往频繁 原网络采用9个站、共10 个小区、13个载波覆盖 (HYDX-DK-01) 问题: 流通性突发话务峰值十分高，造成SDCCH、TCH大量溢出 9个小区总的话务量并不高，每线话务量却低于整网 分析: 湟源东峡的地理位置比较特殊，其峡谷固定住户中移动 手机用户较少，用户主要集中在高速公路上的汽车和铁 路上的火车内，话务呈流动性大、突发性高的特点 4 4 提升网络资源利用率 根据爱尔兰b表典型载频配置的平均信道容量，在呼损2%情况下的示 意如下图： 分析: 4载频以下，信道容量较低。当扇区载频配置在4TRX以上时载频利用 率较好，4TRX的载频利用率在70%左右，6TRX则在80%左右 4 4 提升网络资源利用率 解决方案： 采用GSM数字射频拉远系统，将载波资源集中到某站，利用 数字射频拉远单元远端替代原基站进行覆盖。 不再进行基础设施建设，少占用宝贵的光缆资源，不新增 载波资源的情况下，利用现有的资源实现良好覆盖、吸纳话务 量、解决流动性的高话务带来的拥塞问题、提高了网络资源利 用率且投资相对较小，是一种比较符合目前网络现实情况的解 决方案。 拆小做大，提高信道利用率、有效的抗话务冲击！ 4 4 提升网络资源利用率 (HYDX-DK-01) 组网结构 7号站，AB两 个区，西面是A 区，基站直接 覆盖；东面是B 区，DRU覆盖 B区DRU覆盖 A区DRU覆盖 4 4 提升网络资源利用率 替换前后系统性能对比 性能对比边际网数字射频拉远系统 系统载波总数13CH8CH 单个小区载波数12CH4CH 载频利用率低高 流动性话务吸收能 力 差强 系统扩容性采用边际网设备 ，很难扩容 仅对信源基站（7站）扩容后即可实 现对整个系统扩容 替换前话务情况 替换后话务情况 4 4 提升网络资源利用率 5 5 应用案例 劈山口1 劈山口2 劈山口3 低洼处 劈山口4 6KM 葫芦岛市王岗段案例 王岗段位于葫芦岛 市秦沈铁路西段，毗 邻秦皇岛市，长6公 里，共有5个劈山口 ，1处低洼地，造成 信号弱，切换频繁 5 5 应用案例 葫芦岛市王岗段案例 1号远端站 2号远端站 3号远端站 4号远端站 5号远端站 6号远端站 王岗基站4小区 铁路边 序 号 站点信息主机立水泥杆 覆盖 方式 地点 铁路位 置 (电杆) 经度纬度 型号 (60W) 规格(m)数量(根)波束 1梁家沟11133120.0631040.19154GRRU121双 2梁家沟21100120.0540840.18674GRRU121双 3梁家沟31063120.0441640.18181GRRU121双 4梁家沟41025120.0335740.17558GRRU181双 5梁家沟5990120.0243040.17111GRRU181双 6关家庄952120.0142140.16574GRRU181双 信源基站内 序 号 站点信息主机覆盖方式 地点基站位置经度纬度型号(60W)波束 1王岗基站前卫镇120.0566740.1832GRRU双 5 5 应用案例 站点设置 覆盖状况扫描图 本扫描图为 2007年7月 19日长春 北京D24次 列车内GPS 定位测试 此区域有3个连续劈山口，1处低洼处，1处劈山口，共计6公里盲弱区，手机用户在此区 域无法正常通话，话音质量差，王岗1、3小区无法正常切换。 电磁环 境分析 5 5 应用案例 开通前电磁环境 覆盖状况扫描图 沈京 本扫描图为 2007年10月 4日长春 北京D24次 列车内，手 动打点测试 王岗基站1扇区高岭基站1扇区覆盖区之间6公里建6套GRRU，开通后话音质量及C/I较 好，场强大于-85dBm,6公里无切换，信号均为信源小区王岗4小区BCCH:85 CI:6824， 覆盖区两侧能够正常切入切出。 电磁环 境分析 6KM 5 5 应用案例 开通后电磁环境 注：测试时2号站 掉电 覆盖状况扫描图 京沈 本扫描图为 2007年10月 11日北京 沈阳北D11 次列车内， 手动打点测 试 王岗基站1扇区高岭基站1扇区覆盖区之间6公里建6套GRRU，开通后话音质量及C/I较 好，场强大于-85dBm,6公里切换了一次(梁家沟2号站覆盖区) ，信号为信源小区王岗4 小区BCCH:85 CI:6824，覆盖区两侧能够正常切入切出。 电磁环 境分析 MS1 MS2 5 5 应用案例 开通后电磁环境 RxLev Sub (dBm)对比 ： 场强（dBm）开通前（）沈京开通后（）京沈开通后（） -1209424.82.82.7 -94-8547.115.312.3 -85-7527.437.258.8 -75-100.744.726.2 RxQual Sub对比： 通话质 量（RxQual ） 开通前（）沈京开通后（）京沈开通后（） 3以上19.47.38.6 6以上3.200 5 5 应用案例 开通前后对比 开通前 电磁环 境分析 由现场测试、软件分析 及上述简单的参数对比 可知，开通前平均场强- 94dBm，开通后沈-京平 均场强-84dBm，开通后 京-沈平均场强-86dBm， 对移动公司移动通信网 络的各项指标都有所提 高，能够满足在高速列 车内的正常通话要求。 沈京开通后 京沈开通后 5 5 应用案例 电磁环 境分析 由现场测试、软件分析及上 述简单的参数对比可知，开 通前话音质量大于4级占 22.6 ，开通后沈-京话音 质量大于4级占1.7，开通 后京-沈话音质量大于4级占 2.7，对移动公司移动通 信网络的各项指标