高铁无线网络规划

5G高铁无线网络规划第2章高铁站点规划第3章高铁覆盖规划目录CONTENTS第1章高铁建设挑战第4章高铁容量规划第5章高铁参数规划第6章高铁案例分享高铁覆盖：运营商竞争新战场中国已经步入高铁时代：2014年12月，中国时速200公里以上的高铁已超15,000公里，2020年将超30,000公里；竞争对手5G高铁建设在加速：2014年建设40多条高铁，优选专网组网。2015年将实现73条高铁线路全覆盖；2014年已启动沪宁等高铁的建设；E-mail 视频 微信中国高铁发展加速业务多样化业务需求量大高端客户比例高运输能力大，且环境舒适，用户业务比例高，整体业务需求大商务人士乘坐比例高，高端客户占比大，对提升运营品牌意义重大传统5G无法满足高铁用户优质业务体验5G高铁：新时代，老问题多普勒频偏带来的接收机解调性能恶化1超高速移动带来的重叠覆盖不足及频繁切换2新型全封闭高速列车带来的高穿透损耗3速度

GSM900

DCS1800

F频段D频段200km/h333666703962250km/h4168338791203300km/h500100010551444350km/h583116612311685Cell1Cell2Cell3Cell4Cell5

高速移动时所需要的重叠覆盖距离已经高于普通场景站间距要求，切换失败几率大大增加列车300km/h运行时每10秒左右将进行一次小区间切换，频繁的小区切换将极大降低用户的感知车型列车材质TD-5GGSMWCDMACDMA普通列车铁质12121212CRH1(庞巴迪列车)不锈钢24242424CRH2(部分动车)中空铝合金14101414CRH3(京津城际)铝合金29242924CRH5(阿尔斯通)中空铝合金22222220不同列车不同制式频段的穿透损耗（dB）高速通信穿损大，频偏大，切换频繁的挑战，在5G时代依然存在，并且影响更大两种不同的高铁覆盖方案对比特点：专用小区在规划上和普通大网小区分开特点：小区在规划上和普通大网完全一样技术点专用站址/小区方案周边站址/小区方案覆盖方式针对性强，对高铁专用站址/小区进行专门规划，深度覆盖效果好普通站址/小区覆盖，覆盖高铁深度覆盖弱重选/切换高铁专用小区，单小区覆盖距离增大，很容易实现多RRU共小区，重选切换少，用户体验较好普通小区兼顾覆盖，覆盖距离短，不好实现多RRU共小区，切换多，用户体验较差站点布局可利旧现网站点资源，专用站址/小区需尽量靠近铁路，站间距、站轨距要求稍高，选点难度稍大利旧现网站点资源，站间距、站轨距要求相对更加宽松，选点要求相对较低，工程难度小网络优化由于专门规划小区，可有针对性优化，便于调整高铁与高铁周边区域同时覆盖难以兼顾，不好优化品牌收益大部分利旧现网站点资源，部分地方需增加少量站址，但同时也能带来更好的用户体验，小投资，大收益，品牌效益好；基本利旧现网站点资源，极少量地方可能需增加站址，用户体验相对较差，投资少，品牌效益一般专用站址/小区覆盖周边站址/小区覆盖建议采用专用站址/小区覆盖高铁，兼顾投资和用户体验高铁5G覆盖需要综合考虑、协同规划基站距铁路垂直距离PCI/PRACH规划切换带设置天面设计…其它各类特殊场景解决方案站点规划方案容量规划方案覆盖规划方案参数规划方案总体规划原则：最大可能利旧已有站点资源；采用专用站址/小区覆盖高铁线路，尽可能采用两扇区覆盖。第2章高铁站点规划第3章高铁覆盖规划目录CONTENTS第1章高铁建设挑战第4章高铁容量规划第5章高铁参数规划第6章高铁案例分享高铁天线选型建议：为增加基站的覆盖距离，减少切换次数，高铁场景可采用高增益窄波瓣天线对进行覆盖。高增益窄波瓣天线通常可以做到增益18～21dBi，波瓣宽度约35度高铁天线RF推荐：方位角：不同入射角对应的穿透损耗不同，入射角越小，穿透损耗大。实际测试表明，当入射角小于10°以后，穿透损耗增加的斜率变大，因此方位角设置中应保证天线与铁路夹角大于10度下倾角：高铁场景天线下倾设置原则与宏站相同，

即天线上垂直波瓣3dB为准边缘h100m 600m θ天线相对高度20253035下倾角5667窄带波束天线降低旁瓣干扰35°65°普通 高增益80%成本20%覆盖

普通 高增益如果高铁基站站轨距小于100米，为避免对周边区域覆盖过多，同时增大站间距，优先采用窄波束高增益天线；站轨距过大不建议采用窄波束高增益天线，避免覆盖空洞参数规划容量规划覆盖规划站点规划高铁站点规划—天馈选项和设计HUAWEITECHNOLOGIESCO.,

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8高铁站点规划—站址站点离铁轨距离：据无线信号传播特点，信号入射角越小，穿损越大，通常建议入射角大于10度考虑到天线水平波瓣在90度方向增益约为0dBi，为保证不出现塔下黑，根据链路预算，建议站点离铁轨距离不超过300m车体dθr站间距覆盖半径基站离铁轨距离(m)5003506210006001061500850150高架桥梁α车体

车高3.89m桥高

11md信号入射角基站离铁轨距离(m)相对站高说明1001810度15025垂直半波宽度8度。则α约为8度20034高铁红线外建站，综合5G要求，建议相对站高在20～35m，站点离铁轨距离在100～300m

站点高度：在站高规划中，需要综合考虑天线入射效果以及天线倾角可调范围，考虑点如下：天线物理下倾建议不超过10度，站高过高会导致下倾太大站高设计需保证信号直射径能从列车玻璃穿透，减少信号从车顶穿透几率参数规划容量规划覆盖规划站点规划合理的重叠覆盖区域规划是实现业务连续的基础，重叠覆盖区域过小会导致切换失败，过大会导致干扰增加，影响用户业务感知考虑单次切换时，重叠距离=

2*

(电平迟滞对应距离+切换触发时间对应距离+切换执行距离)。高铁小区间重叠覆盖距离建议为200m重叠覆盖站间

距重叠覆盖带设计速度

(km/h)过渡区A(m)切换区B(m)切换重叠需求距离(m)20050241482505030160300503517035050411824005047194A：信号到满足切换电平迟滞（2dB）需要的距离；并且考虑防止信号波动需重新测量而影响切换的距离余量B：320ms：终端测量上报周期+切换时间迟滞100ms：

切换执行时延主邻电平相等320ms

100msA:过渡区

B：切换区域对称满足切换电平要求位置参数规划容量规划覆盖规划站点规划5G高铁站点规划—重叠覆盖距离HUAWEITECHNOLOGIESCO.,

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10RRU RRU RRURRURRURRU隧道RRU1RRU2RRU1RRU2

RRU1RRU2郊区/农村RRU1RRU2RRU1RRU2

RRU1RRU2城区 cell0 cell1 cell2 综合考虑大网用户的容量和性能，统筹规划，合理选择RRU共小区方案高铁站点规划—多RRU共小区规划原则HUAWEITECHNOLOGIESCO.,

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cell0

参数规划容量规划覆盖规划站点规划城区，根据实际容量采用合适的共小区方案；郊区，建议采用2~6RRU共小区；农村，建议采用6~12RRU共小区；隧道及隧道群场景，建议全线共小区。第2章高铁站点规划第3章高铁覆盖规划目录CONTENTS第1章高铁建设挑战第4章高铁容量规划第5章高铁参数规划第6章高铁案例分享5G边缘速率：下行4Mbps/上行256kbps城区：站高35m，发射功率40w，车体穿损29dB，小区覆盖半径420m，背靠背站间距可以达到800m。考虑小区边界切换重叠区，站间距可以达到600m。郊区：站高35m，发射功率40w时，车体穿损29dB

，小区覆盖半径920m，背靠背站间距可以达到1800m。考虑小区边界切换重叠区，站间距可以达到1600m。高铁覆盖规划—链路预算（精品高铁标准）参数规划容量规划站点规划覆盖规划站点规划参考优秀高铁省份实际方案，规划建议如下：站高：为保障高铁线路覆盖效果，天线相对铁轨高度在10-30m为宜，如果站轨距远，可以适当提高。站轨距：城区：铁路沿线非高铁用户较多，以减少周边用户对高铁网络的话务为目的，建议在满足覆盖及频偏要求的情况下，尽量减小站轨距，推荐在200米左右。郊区：铁路沿线非高铁用户较少，站轨距可适当放宽，但考虑覆盖距离，推荐在300米左右。RRU背靠背方案2T2R，2*20W2T4R，2*20W2T4R，2*40W2T4R，2*60W站间距建议（km）0.25-0.40.5-0.60.5-0.60.5-0.6城区RRU背靠背方案2T2R，2*20W2T4R，2*20W2T4R，2*40W2T4R，2*60W站间距建议（km）0.8-1.11.2-1.61.2-1.61.2-1.6郊区注：1、表中站间距建议值前面为20m站高推荐值，后面为35m站高推荐值，车体穿损29dB，站间距已经减去200m的重叠切换区。2、站间距受站高、站轨距、车体穿损、环境遮挡等因素影响较大，实际规划时需结合当地高铁线路情况具体规划。高铁覆盖规划—高铁站间距（精品高铁标准）HUAWEITECHNOLOGIESCO.,

LTD.参数规划容量规划站点规划覆盖规划站点规划5G边缘速率：下行4Mbps

/上行256kbps城区：站高35m，发射功率40w，车体穿损24dB，小区覆盖半径580m，背靠背站间距可以达到1100m。考虑小区边界切换重叠区，站间距可以达到900m。郊区：站高35m，发射功率40w时，车体穿损24dB，小区覆盖半径1280m，背靠背站间距可以达到2500m。考虑小区边界切换重叠区，站间距可以达到2300m。高铁覆盖规划—链路预算（普通高铁标准）参数规划容量规划站点规划覆盖规划站点规划参考优秀高铁省份实际方案，规划建议如下：站高：为保障高铁线路覆盖效果，天线相对铁轨高度在10-30m为宜，如果站轨距远，可以提高。站轨距：城区：铁路沿线非高铁用户较多，以减少周边用户对高铁网络的话务为目的，建议在满足覆盖及频偏要求的情况下，尽量减小站轨距，推荐在200米左右。郊区：铁路沿线非高铁用户较少，站轨距可适当放宽，但考虑覆盖距离，推荐在300米左右。RRU背靠背方案2T2R，2*20W2T4R，2*20W2T4R，2*40W2T4R，2*60W站间距建议（km）0.5-0.60.7-0.90.7-0.90.7-0.9城区RRU背靠背方案2T2R，2*20W2T4R，2*20W2T4R，2*40W2T4R，2*60W站间距建议（km）1.3-1.71.8-2.31.8-2.31.8-2.3郊区注：1、表中站间距建议值前面为20m站高推荐值，后面为35m站高推荐值，车体穿损24dB，站间距已经减去200m的重叠切换区。2、站间距受站高、站轨距、车体穿损、环境遮挡等因素影响较大，实际规划时需结合当地高铁线路情况具体规划。高铁覆盖规划—高铁站间距（普通高铁标准）HUAWEITECHNOLOGIESCO.,

LTD.参数规划容量规划站点规划覆盖规划站点规划常见的两种短隧道覆盖方案对比：（<1000m）BBU＋RRUBBU＋RRU定向天线隧道覆盖方案定向天线 定向天线泄露电缆隧道覆盖方案泄漏电缆覆盖方式方案对比定向天线1、隧道内天线架设难度大，适合短隧道覆盖场景2、直线传播，对于弯曲的隧道场景效果相对较差3、隧道信号填充效果明显，信号覆盖效果不佳泄露电缆1、泄露电缆布放简单、难度小，适用多种隧道场景2、泄露电缆损耗较大，成本较高，切换区域切换区域隧道泄漏电缆BBU＋RRU基站天线洞顶天线基站天线洞顶天线泄漏电缆隧道2隧道1切换区域

切换区域长隧道覆盖：（>1000m）连续隧道覆盖：隧道内采用泄露电缆进行覆盖，两侧洞口采用定向天线朝外延伸，增大室外宏站与隧道区域的重叠覆盖带区域，保证切换的顺利完成高铁覆盖规划—隧道场景方案参数规划容量规划站点规划覆盖规划站点规划非小区边界RRU间距建议不大于1km，小区边界RRU间距不大于0.8km隧道内重叠覆盖估算方法同宏站，估算结果为400km/h左右时，隧道内小区间重叠覆盖区域按200米计算；考虑一定余量，5G

RRU间距推荐如下非小区边界RRU间距建议1km，小区边界RRU间距不大于0.8km；PLmax=PRRU–(LPOI+Pdes+L1+L2+L3+L4)；各参数说明如下：PRRU：RRU的输出功率LPOI：POI系统的插损，一般设计要求POI插损小于6dB，

此处取5dBPdes

：接收端的覆盖电平要求，此处为-110dBmL1：泄露电缆95%

2m处的耦合损耗L2：人体损耗，5G主要为数据业务，暂不考虑人体损耗，默认取0dBL3：宽度因子，L3=20lg(d/2)，d为移动台距离漏缆的距离L4：车体穿损。隧道内泄露电缆覆盖估算隧道内泄露电缆覆盖估算工作频率MHz1870最大发射功率dBm46基站天线增益dBi0馈线和接头损耗dB0.5导频功率dBm15.2终端接收电平dBm-110车厢穿透损耗dB19宽度因子dB9.5POI插损dB5衰弱余量dB3最大允许路损dB88.7耦合损耗dB66漏缆百米损耗dB3.85单RRU覆盖距离m590参数规划容量规划覆盖规划站点规划高铁覆盖规划—隧道场景泄露电缆覆盖估算注：由于漏缆一般安装于列车车窗附近的高度，窗体穿透损耗较低，因此此处穿透损耗考虑由24dB降为19d。进站候车出发出站实现高铁站FDD+5G同步覆盖，满足大型高铁站大话务需求DCURRU5G5GLampSite满足大型高铁站大话务需求参数规划容量规划覆盖规划站点规划高铁覆盖规划—大型高铁站LampSite覆盖方案HUAWEITECHNOLOGIESCO.,

LTD.对于长度小于2km的桥梁，在桥的一头选择1个小区可以满足覆盖要求超过2km或者1个小区不能满足覆盖要求，建议通过增加站址提升覆盖部分桥梁有一定弯度，天线可对准桥面中部覆盖，并针对具体场景条件选择不同波束宽度和增益的天线。开放式桥梁：桥面传播环境空旷，桥上站址选择困难，工程条件非常有限封闭式桥梁：金属框架包围，框架对信号有遮挡效应封闭式桥梁，需充分利用桥梁上的金属支架挂放天线，逐段覆盖天线采用小增益窄波束定向天线，天线主瓣沿桥面方向双向覆盖如果桥梁较长，采用多RRU级联共小区覆盖大于2km高铁覆盖规划—高架桥方案参数规划容量规划覆盖规划站点规划第2章高铁站点规划第3章高铁覆盖规划目录CONTENTS第1章高铁建设挑战第4章高铁容量规划第5章高铁参数规划第6章高铁案例分享高铁容量规划—容量评估为研究不限量套餐对高铁专网负荷的影响，网优中心近期开展了针对分析，主要从不限量套餐类型的业务模型评估、基于用户感知的网络评估、基于不限量套餐的流量和用户数预估，三个方面进行。不限量套餐类型的业务模型评估-随着不限量套餐推广专网流量持续迅猛增长专网不同套餐流量评估不限量套餐投放后，18年5月份高铁专网月度总流量达到596.42TB，相对2017年9月份增长了175%，不限量套餐流量从21.32TB增长至18年5月的276.85TB，不限量套餐用户数由2773增长至16551，而且仍然处在继续增长的趋势中。小结：从以上总体流量增长趋势判断，高铁不限量套餐占比上升趋势虽有放缓，但仍呈增长趋势，随着不限量套餐的持续推广，高铁专网流量仍将持续上涨。参数规划容量规划覆盖规划站点规划高铁不限量套餐视频业务评估不限量套餐类型的业务模型评估-视频业务已成主要业务随着不限量套餐流量占比的不断提升，高铁用户行为也将随之变化，因此也会对高铁专网小区大中小包比例和各业务占比产生影响。高铁专网小包小区比例由2018年1月份72.17%下降至38.18%，中大包比例增长至61.82%，说明高铁专网业务模型发生了较大变化。受不限量套餐的刺激，专网用户业务流量模型发生了明显的变化，视频业务流量已经成为高铁专网业务流量模型第一大业务，流量占比达到60%，远高于其他业务。备注：大包小区：小区自忙时平均E-RAB流量≥1000KB；中包小区：1000KB>小区自忙时平均E-RAB流量≥300KB；小包小区:小区自忙时平均E-RAB流量<300。18年6月各业务占比数据来自宜通平台解析经分数据。小结：经以上模型变化分析，中大包业务中的视频业务产生的流量，是高铁增长流量的主要贡献因素。其他业务产生的流量受不限量套餐影响虽有增长，但占比不大。参数规划容量规划覆盖规划站点规划高铁容量规划—高铁RRC用户数与感知评估基于现网数据的RRC最大连接数与用户感知评估集团17年初建议的高铁扩容标准为RRC最大用户数超过300，没有分TDD和FDD。由于现在高铁业务模型与当时比已有较大变化，因此300的扩容标准已不适于当前高铁网络模型。网优中心根据现网实际情况，对上下行流量、PRB利用率、上下行体验速率三个方面和RRC最大连接数的关系，分TDD和FDD两种制式分别进行了研究。TDD分析：经过分析RRC最大连接数与流量、PRB利用率以及用户体验速率之间的关联，TDD小区当RRC最大连接数超过280时流量增幅减缓，超过260时上下行PRB利用率高且增速减缓，超过200时下行体验速率差。即为用户提供良好感知的情况下，高铁TDD小区RRC最大连接承载能力为200。FDD分析：经过分析RRC最大连接数与流量、PRB利用率以及用户体验速率之间的关联，高铁FDD小区为下行受限。高铁FDD1800小区当RRC最大连接数超过400时，下行流量增幅减缓，超过500时下行PRB利用率高且增速减缓，用户下行体验速率变。即为用户提供良好感知的情况下，高铁FDD1800小区扩容门限RRC最大连接数为500。注：以上均为基于现网数据的拐点分析，随着不限量套餐、全国套餐推广等因素的影响，各制式的承载能力会越来越低。参数规划容量规划覆盖规划站点规划高铁用户模型及会车影响度评估会车对高铁专网负荷的影响高铁场景由于其用户特殊性具有空间集中度高和时间集中度高的特点（高铁专网小区只有在列车经过时有用户且整车用户同时驻留同一专网小区），对高铁专网小区产生潮汐式负荷冲击。会车单车（16车厢）小结：不会车情况下，在8车厢列车经过时，PRB利用率大部分已在50%以上，16车厢已接近100%利用率。在会车情况下，PRB利用率已达到100%，网络负荷比较严重。（会车即两辆列车同时进入同一专网小区，持续时长约10-15秒）单车（8车厢）参数规划容量规划覆盖规划站点规划高铁容量规划—基于感知的容量规划

基于不同业务的保障带宽需求，结合现网业务占比，加权平均得到单用户平均带宽需求。并结合现网单小区带宽能力，最终得到在保障用户感知的前提下，单小区容量的用户数上限（按照集团优化指导意见里的方法计算）单用户带宽需求计算：按照我省当前业务模型，单用户需要0.92M下行保障带宽，0.15M上行保障带宽基于业务带宽需求的容量计算：按照我省当前业务模型，F1频段单载波容量135人，

F2频段单载波容量60人，D频段135人，FDD20M300人，A频段111人，FDD5M80人。我省高铁用户数增长分析：当前一列16节列车最大5G用户数为768人。序号参数当前值未来预期值参数说明A载客量12001200一列16节列车用户数B用户渗透率80%80%用户占比C5G渗透率80%95%高铁5G用户占总用户比例D5G高铁用户数768912D=A*B*C结论：当前业务模型下需F1+F2+D40+FDD20+A15=765人的组网来满足容量需求，未来规划5G提升承载能力业务信令平台统计不同业务时长占比下行保障带宽（kbps）上行保障带宽(kbps)说明视频57.51%2298256720p播放阶段基本流畅网页浏览下载28.74%1200128流畅或稍有等待其他8.95%1200100基于统计数据估算及时通信4.80%256256微信文本实时流畅加权平均1786205-序号项目20M15M算法说明F下行F上行D下行D上行FDD下行FDD上行A下行A上行A单用户带宽需求1786205178620517862051786205单用户带宽需求B单载波总带宽2500045002500045004000018600187503700单载波带宽（实测数据）C可容纳有效RRC连接用户数1422142222911018C=B/AD用户激活比9.59.59.59.59.59.59.59.5N人中有1人进行业务（RRC连接用户数/RRC激活用户数）E单载波容纳RRC连接用户数133208133208213861100171E=C*DF单载波容量建议133133213100上下行用户取小参数规划容量规划覆盖规划站点规划第2章高铁站点规划第3章高铁覆盖规划目录CONTENTS第1章高铁建设挑战第4章高铁容量规划第5章高铁参数规划第6章高铁案例分享基础参数规划质量是高铁良好的基础性能的前提PCI规划PCI用于区分不用小区，在终端下行同步时使用，高铁PCI规划原则与宏站基本相同同频邻区中不能出现相同PCI保证高铁小区与路线上的前后小区PCI模3错开，同时与相近宏网强邻区PCI模3错开Prach规划PRACH信道用作随机接入，是用户进行初始连接、切换、连接重建立的保障。需按下表要求根据半径和Ncs去选择根序列小区半径按宏网络的推荐值设置即可；不允许出现与近距离的宏站小区采用相同的PRACH根序列，即复用层数少于等于1，复用距离小于城区4km，郊区10Km。TAL规划高铁参数规划—PCI、PRACH、TAL规划HUAWEITECHNOLOGIESCO.,

LTD.参数规划容量规划覆盖规划站点规划同频建网，切换策略与宏网的切换策略保持一致，个别场景可考虑单独优化；候车厅&站台：将检票走廊或候车厅控制为切换带，切换门限建议设置成易于往站台方向切换，但不易于往候车厅方向切换；高铁沿线覆盖应尽量形成链形覆盖，切换关系尽量简单，减少高铁覆盖小区与高铁小区间的重叠覆盖隧道覆盖场景：尽量避免隧道内切换，隧道长度在一个SFN小区以内，将共小区切换带规划在隧道外一定距离处（建议不要将切换带刚好设置在隧道口处），洞口采用高增益天线将覆盖引到隧道外；专用小区覆盖场景：与周围公网互配双向邻区，便于公路与铁路交叉以及下穿铁路等场景下普通用户的切换；通过设置CIO让高速用户更容易在高铁小区内部切换，同时增加高速用户往低速小区切换的难易程度（需要offset和hyst同时设置，以达到高铁小区内容易切换，同时又不会乒乓；高速用户同时不易切换到低速小区中）；站台铁路沿线高铁覆盖网络检票走廊双向切换区域互配双向邻区车站室内覆盖互配双向邻区宏网络铁路沿线高铁覆盖网络宏网络参数规划容量规划覆盖规划站点规划双向更快切换高铁参数规划—高铁网络切换策略规划原则HUAWEITECHNOLOGIESCO.,

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29第2章高铁站点规划第3章高铁覆盖规划目录CONTENTS第1章高铁建设挑战第4章高铁容量规划第5章高铁参数规划第6章高铁案例分享高铁案例1-特殊场景创新方案

目前的5G用户发展迅猛，因此很多高铁都有多频段组网的需求，沪昆高铁段红线外采用的是F+D组网方式，保障了用户的感知，沪昆高铁隧道长、山区多，保障隧道内信号连续覆盖是重点。背景红线内创新设计器件优势场坪设