高速铁路优化技术方案(ZJjx.ppt

高速铁路优化技术方案 中国移动浙江公司网络部 二七年七月 目录 概述 网络现状与分析 解决方案 无线基站设计 LAC优化 覆盖优化 参数优化 频率优化 一 概述 1.1 概况 沪杭铁路是沪杭通道上主要的客运交通工具。 沪杭铁路第六次提速后，全程只需78分钟。平 均时速达到145公里，最高时速可达200公里。 最忙碌的铁路线之一，最忙时相隔仅5分钟。 沪杭动车组列车增开至8对 铁路提速后日客流量达到7万人，与今年春运时 相仿，五一黄金周时客流量突破10万。 1.2 优化的必要性 国家经济和社会发展的必然要求。 为高速铁路信息化提供强有力的保障。 提升移动网络质量在客户心中的形象。 迎接2010年的世博会作好准备工作。 二、网络测试现状分析 2.1 车型与测试情况 列车车名称列车类车类 型平均车车速车厢车厢 封闭闭型 普通 列车普快80Km/小时半封闭 CRH （庞巴迪） 动车组120180Km/小时不锈钢 气密型 CRH （子弹头 ）动车组120180Km/小时 大型中空型材 铝合金车体 2.2 测试对比情况 不同屏蔽性的车型对G网的影响最为明显。 提速对移动网络影响最大的是接通率。 车体屏蔽性能是影响覆盖率的主要因素。 考核项目参考项目 列车车型车速 测试软 件 /终端 通话 质量 接通 率 覆盖 率 平均 电平 掉话 率 普通车型80 TEMS6 /T618*97.05%99.50%-73.7323.00% CRH （庞巴迪）160 Flywireless /OT26076.03%67.62%87.76%-91.30630.91% CRH （子弹头）160 Flywireless /OT26090.80%90.34%99.24%-75.3495.03% 2.3 原因分析 高速铁路覆盖位置区太多 位置更新频繁，容易产生BLOCK现象。 深度覆盖不足 庞巴迪列车屏蔽性太强，原有铁路覆盖电平不适 应现有列车情况。 切换参数及邻区列表设置不当 因动车组车速较快，现有参数不能满足快速行驶 列车中的移动台的及时切换，容易产生信号拖尾 现象和掉话 三、解决方案 优化手段分析对比 优化思路 无线覆盖预测 无线基站设计方案 LAC优化方案 覆盖优化方案 参数调整 频率优化 三、解决方案 解决方案 传输 解 决方式 优点缺点可实施性 常规优 化手段常规 各种优化手段为网优人 员所熟知，经验 丰富 会遇到的信号电平波动大、 话音质量差等问题 高 建设高铁 GSM专网 常规 可有效改善列车在高速 运行时的信号电平和话 音质量，其站点在未来 建设高铁3G专网时可以 共用，效果最好 后期需投入较大力量进行 非常精细的优化和调整 目前难 以实行 利用铁路沿线 设施，广泛架 设小天线 或直放站 可有效加强铁路沿线 信号强度，且易于控 制覆盖范围 投资较 大；利用铁路沿线 设施，会涉及列车运行安 全问题 ，不太可能获准 低 沿铁路线 铺设 泄漏电缆 常规 车厢 内的信号强度和话音 质量等均可得到保证 尚无实际 案例；费用很高低 高铁车厢 内 安装室内 分布系统 卫星 中继 能够解决所有由于工作在 多个小区而带来的无线覆 盖、话音质量、位置更新 、切换、重选等问题 尚无实际 案例；在列车上 如何安装卫星天线及其接收 性能有待研究和验证 ； 费用昂贵 低 从表中可以看出，建设高铁专网是最好的方法，但 目前根据实际情况难以实施。因此我们还是从常规 的解决方法来考虑。 从提速后多次的测试情况来看，在距离基站500米以 外的区域内信号就会变的较差，通过现有基站天线 调整、更换高增益天线、新增扇区等手段，只可以 改善局部或一小段区域的覆盖与话音质量，但因为 CRH（庞巴迪）火车的密封性较好，需要在铁路沿 线增补基站或直放站等来增强覆盖，结合LAC调整、 切换关系等参数调整来优化 通常室外无线覆盖的方法主要有：宏基 站、微蜂窝、直放站、基站射频拉远系 统等。对于铁路覆盖，在没有隧道、涵 洞等特殊情况下，微蜂窝、无线直放站 一般是不采用的， 三、解决方案 分类宏基站光纤直放站基站射频拉远系统 设备成本高较低一般 机房成本高无无 传输成本高较低较低 环境要求高低低 供电要求高较低一般 站址要求高一般一般 容量大无无 分集接收有没有有 引入噪声(对大网影响)否是是 无线信号的非连续覆盖不能能能 建设周期长短短 组网灵活性一般好(能一拖多)好(能一拖多) 覆盖效果最好较好较好 3.2 优化思路 根据高速铁路测试情况，参阅上海磁悬浮列车的优化经 验。结合拉远小区、边际站、增设扇区等优化手段，综合考 虑覆盖率、接通率、话音质量、信令拥塞率等多方面的技术 指标，针对目前沪杭高速铁路的弱覆盖区域，特别是针对 CRH（庞巴迪）列车车型进行优化调整。通过增加站点和 延伸系统配置，改善铁路覆盖率；优化高速铁路无线网络结 构，调整网络参数，减少切换和位置更新次数；优化频率规 划，最终目标建立一个高速铁路专网。 针对目前沪杭高速铁路现网情况，制定了一阶段优化思 路：结合铁路专网优化思路，有效利用现有网络资源，对郊 区铁路段采用专网式优化，对城区铁路段采用多种方式结合 优化。再辅以LAC优化、覆盖优化、参数优化、频率优化等 优化措施，打造优质高速铁路通信网。 三、解决方案 3.3 无线覆盖预测 3.3.1 自由空间损耗 3.3.2 列车穿透损耗 3.3.3 防护林损耗 3.3.4 切换距离预测 3.3.5 基站间距预测 三、解决方案 3.3 无线覆盖预测 3.3.1 自由空间损耗 沪杭铁路属于比较平坦、开阔的铁路线，基本无高建筑物 遮挡，沿线有防护林，一般认为基站与手机间的无线传播方式 主要是直射波。根据沿线基站位置及分布情况，符合Okumura- Hata传播模型 三、解决方案 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) 考虑移动台天线高度为1.5m，覆盖半径小于20km的情况下，其a(hm)和的 值分别为：a(hm)=0、=1。其路径损耗公式简化为 ： 1、标准基站自由空间损耗 宏站物理数据：(天线高度45米，手机到基站距离取0.5km) Lpath=136.89-13.82 lghb +(44.9-6.55 lghb)(lgd)=103.78dBm 防护林损耗 ：3dB 穿透损耗：20dB 载频输出功率：40 dBm 基站天线增益：15dBi， 考虑馈线衰减：2 dB， 则离基站500米处列车上的接收电平为： 40dBm + 15dBi- 2 dBm-126.78dBm = -73.78dBm。 三、解决方案 （- 84.04dBm）则离基站1公里处列车上的接收电平为? 2、MBO室外站自由空间损耗 基站物理数据：(天线高度30米，手机到基站距离取0.5km) Lpath=136.89-13.82 lghb +(44.9-6.55 lghb)(lgd)=105.88dBm 防护林损耗 ：3dB 穿透损耗：20dB 载频输出功率：40 dBm 基站天线增益：15dBi， 考虑馈线衰减：2 dB， 则离基站500米处列车上的接收电平为： 40dBm + 15dBi- 2 dBm-128.88dBm = -75.88dBm。 三、解决方案 3、基站拉远系统 三、解决方案 工作原理图 锂电池 光 纤 双 工 器 下行放大 器 光模块 电源单元控制单 元 MODEM 前向 功放 上行 低噪放 双 工 器 光模块 电源单元控制单 元 上行放大 器 波 分 复 用 器 下行 放大 器 上行 选带 单元 波 分 复 用 器 锂电池 上行放大 器 TX/RX 滤 波 器 光模块 光模块 光 纤 上行 选带 单元 上行 低噪放 滤 波 器 RX TX/RX RX 锂电池 3、基站拉远系统 三、解决方案 特点 需要光纤资源 无隔离度要求限制 对站址环境要求低 可实现一拖多 带分集接收 3、基站拉远系统 基站拉远系统物理数据：(天线高度30米，手机到基站距离取0.5km) Lpath=136.89-13.82 lghb +(44.9-6.55 lghb)(lgd)=105.88dBm 防护林损耗 ：3dB 穿透损耗：20dB 输出功率：40 dBm 基站天线增益：15dBi， 考虑馈线衰减：2 dB， 则离基站500米处列车上的接收电平为： 40dBm + 15dBi- 2 dBm-128.88dBm = -75.88dBm。 三、解决方案 4、覆盖有效距离 网络 制式 基站 基站天 线高度 （米） 手机天 线高度 （米） 下行有效覆盖距离 （公里/车体外电平 -60dBm） GSM900基站拉远301.50.8 GSM900标准宏站451.51.1 GSM900MBO室外站351.50.9 三、解决方案 3.3.2 穿透损耗 三、解决方案 车型一等车厢（ dB） 二等车厢（ dB） 综合考虑的 衰减值 CRH（庞巴迪） 列车 202221 CRH列车101211 专网设计采用值21 通过分析对两种新车型的测试情况，对比普通列车的测试 结果；我们对新车型做了穿透损耗测试。综合测试结果和 对比情况，两种车型的穿透损耗如下： 3.3.3 防护林损耗 三、解决方案 沪杭铁路边上的防护林高度平均在15米左右，相对铁路轨道 高度为10米左右。根据环境条件，防护林损耗根据树木高度 ，林区厚度,林区浓密度,一般为26dB衰耗，根据实际条件 ，本次计算取3dB，即 L（林）=3dB 3.3.4 切换距离预测 三、解决方案 假定重叠区域覆盖是均匀的。在 左图中，点A、C和点B、D分别是两个 小区的边界，E点为两小区RxLev等值 点。BC段为两小区重叠覆盖距离。取 小区重选与小区切换较长的时间（5秒 钟）作为计算基础，若列车由小区1行 驶至小区2，则列车在EC段之内必须完 成小区重选或小区切换，因此重叠覆 盖距离BC段的列车行驶时间为10秒钟 ，按照公式： D=ds/dtT2 T=5秒 ds/dt为时速，最大值取200km/h 3.3.4 切换距离预测 在列车在市区时的进站和出站时由于是变速行驶，我们给出 的平均速度为150KM/h，折算等于41M/s；按照其最大速度 200KM/h，折算等于55M/s。但嘉兴地区目前基本没有动车组 列车停靠，因此专网小区的最小重叠覆盖距离为（按最大速 度计算）550M。 区域市区内市区外(最大速度200km/h) 最小重叠距离410M550M 建议设计的 重叠距离 500M700M 三、解决方案 3.3.5 基站间距预测 根据CRH（庞巴迪）车型的厢体损耗，计算出车厢外信号强度必 须保证在65 dBm以上。 假设EIRP为51.1dBm，（考虑了大多数基站的发射功率、馈线及跳 线损耗，CDU-D，天线增益为13dBi），则最大允许的路径损耗为： Lpathmax =EIRP- 车厢外信号强度=51.1-(-65)= 116dBm 根据无线传播模型： Lp= 136.89 - 13.82logHb+ (44.9 - 6.55logHb)logd 我们假定：基站高度30米、手机高度2米。 可以算出小区半径d1km，站间距2km。 若采用各种手段增加EIRP，站间距还可以增大，例如采用增益为 18dBi的天线，EIRP可以达到56.5dBm，则d可以达到1.3Kkm，站间距 2.5km。 根据有效覆盖距离为1公里左右，并考虑到防护林的损耗，有效距离 可能还小一点，我们需要使用高增益定向天线，部分铁塔改为45米，加 强信号强度弥补防护林损耗，则站间距可以适当放宽一点，建议站间距 在2公里左右。 三、解决方案 针对目前沪杭高速铁 路现网情况，制定了 第一阶段优化思路： 结合铁路专网优化思 路，有效利用现有网 络资源，对郊区铁路 段采用专网式优化， 对城区铁路段采用多 种方式结合性优化。 四、无线基站设计 四、无线基站设计 地区基站位置建站方式施主小区 嘉善魏塘新开河宏站 嘉善魏塘联丰村MBO 嘉兴湘店村拉远（一拖二）魏塘小横港4 嘉兴七星西长浜村拉远（一拖二）魏塘小横港4 嘉兴七星严家浜拉远（一拖三）七星博山村4 嘉兴七星庄浜村拉远（一拖三）七星博山村4 嘉兴邱家桥村拉远（一拖三）七星博山村4 嘉兴嘉兴气象局拉远（一拖一） 嘉兴王店来龙港村MBO 嘉兴王店大桥村拉远（一拖一）王店八联村 嘉兴王店宝华村MBO 嘉兴王店干四村拉远（一拖一）王店凤珍村 嘉兴王店南梅村MBO 第一LAC区 四、无线基站设计 地区基站位置建站方式施主小区 海宁海宁大道西宏站 海宁伊桥北拉远（一拖一）海宁大道西 海宁石前村南MBO 海宁路仲道口西MBO 海宁斜桥蔬菜工业园宏站 海宁郭店村北MBO 海宁周王庙星火村西拉远（一拖一）郭店村北 海宁长安东升村南MBO 海宁长安虹金村宏站 海宁许村杨渡村北拉远（一拖二）长安虹金村 海宁许村保国村北拉远（一拖二）长安虹金村 海宁许村双联村北宏站 海宁骑塘骑力宏站 第二LAC区 五、LAC优化 第二LAC区 第一LAC区 LAC1区 LAC2区 LAC3区 LAC4区 LAC5区 减少手机位置更新次数，优化信令寻呼结构，提升高速铁路 无线接通率。计划将现有的铁路沿线5个LAC缩减至2个 五、LAC优化 区域LAC归属BSC预测寻呼量 嘉兴嘉 善铁路 沿线 22327 JXIBSC59JX14 157488 JXIBSC14JX4 JXIBSC02JS1 JXIBSC17JS3 海宁铁 路沿线 22329 JXIBSC36HN1 155967 JXIBSC11HN2 JXIBSC18HN3 JXIBSC26HN5 JXBSC65HN13(新) 铁路沿线的两个LAC区最大寻呼量预测在15万左右 六、覆盖优化 合理利用现有网络，进行优化调整： 序号时间时间问题问题路段措施 111月15