高铁发展引发新无线通信新问题

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从京津城际铁路、武广高铁到京沪高铁,以及即将开通的京沪高铁,200km/h向500km/h,铁路最高时速一次次被刷新。新型列车和速度的提升带来舒适、高效乘车环境的同时,也对铁路专网通信和公网2G/3G通信提出了更为苛刻的要求。

改善切换不可避免

上海、浙江、安徽、山西等地的地方运营商此前已经针对高铁沿线的无线网络覆盖和优化做了大量工作。

据安徽联通的某工程师介绍,高铁覆盖的难点一是环境复杂:目前高铁穿越市区、郊区、农村且存在高架、平地、隧道等多种环境类型,加上高铁列车封闭性强,整体覆盖环境差异大,对覆盖技术要求很高。

而更大的问题是切换。该工程师称,按照350km/h计算,列车每秒前行100m,用户切换、重选需要重叠覆盖区域350m以上,现网基站覆盖方式覆盖小区过多,切换关系复杂,切重叠覆盖区域短,容易出现针尖效应以及切换不及时等问题。

此外,高速列车内的用户几乎同时通过LAC(位置区)和RAC(路由区),位置更新信令量大,系统压力过高。

同时,由于高速铁路覆盖呈超长线状,与周边小区形成互干扰问题严重,通信质量保障难度大。

针对切换问题,中国联通此前已经给各地的高铁沿线网络优化提出了具体要求:相邻小区设置足够的重叠覆盖区域,以满足终端在高速移动过程中对切换时间的要求;考虑到小区间的双向切换,重叠区域距离应为切换距离的2倍以上;可采用小区合并、独立RRU级联、光纤直放站级联等技术,减少小区数量,从而减少小区切换次数;对于跨省、跨本地网的边界小区,应设置切换关系,有条件设置软切换方式的应尽量考虑设置成软切换方式,或者根据实际情况选取合理的切换算法实施网优。

对切换问题,山西移动的网优中心郭经理也提到,设置“超级小区”是一个办法,即一个BBU和多个RRU串联,使一个小区的覆盖距离达到数公里,保证高速下的信号切换。

沪杭高铁成标杆

10月26日,沪杭高铁正式运营,三家运营商也均下力气在这一段线路上部署了高质量的3G网络,成为高铁覆盖中的一个标杆。

据悉,为了解决高速铁路的覆盖难题,沪杭线路上浙江移动采用了中国移动自己创新的“射频信号光纤拉远”和“共小区”技术,为沪杭高铁新建了102个基站,同时为解决铁路沿线电源保障的难点还提出了“室外一体化机柜+直流高压远供电源系统”的创新建设模式,并通过无线网络频率调整、天线角度等进行优化配置,对高铁专网的切换、重选、功控、跳频等参数进行了调整,使频率干扰和切换都得到了很大改善。

据和联通一起完成沪杭WCDMA覆盖工程的华为工程师说,联通和华为在这一段线路上也使用了双RRU共小区的技术,同时应用了链型组网、增强自动频率校正、快入慢出等技术,对全线进行了立体覆盖。

而中国电信除了在沪杭高铁沿线改建了17个基站、新建了26个基站外,通过室内分布等技术还实现了列车内的天翼3G电视直播业务,一度引起业内关注。

专网也提新要求

除了2G/3G的无线公网覆盖,京津、武广、沪宁、沪杭等国内多条高速铁路的顺利开通,也使得专网——铁路数字移动通信系统GSM-R应用得越来越广泛。

作为专门为铁路设计的专业无线数字通信系统,GSM-R针对铁路通信列车调度、控制、通信,具有支持高速列车的特点,并将铁路移动通信所具有的特色(群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等功能)加进去,构成了GSM-R用于铁路的全球移动通信系统。

高速铁路上的GSM-R的规模发展也给华为、中兴、诺西等设备商提出了覆盖、容量、安全等方面的新要求。

中兴通讯铁路业务部人士在接受本刊采访时称,高铁给GSM-R带来的网络难题一是信号衰落严重影响终端的收发性能,二是与公网一样面临切换成功率下降、掉话率上升等问题。

为此,中兴提出了频偏校正算法,以克服500km/h时速下的多普勒频偏带来的信号衰落;多RRU共逻辑小区技术,通过将多个RRU配置为同一逻辑小区并发射相同的信号,拉长逻辑小区的覆盖距离;基于速度和方向判断的切换算法,减少切换判决和切换执行的时间等。

占据GSM-R主要市场的华为此前已经将其首创的分布式基站平台引入到GSM-R系统,从核心网到接入网,通过设备层的冗余设计、网络层的叠加覆盖和运维层的多种机制,提高了GSM-R的可靠性;随后又推出了基于LTE技术的高铁宽带通信HRC方案,据称可以在350km/h甚至更高的时速下提供速率高达30Mbit/s的带宽,并支持多制式(2G/3G/Wi-Fi)用户设备接入、视频监控、设备维护、闭路电视、电子票务等宽带业务。

这也意味LTE将在公网和专网等多个领域发挥大作用。

Link:公网和专网的组网区别

·组网原则上,高速铁路的公网不单独规划新的站址,覆盖区域参数和大网保持一致。而专网规划专门的基站、传输和天馈系统,并保证高铁网络拥有独立的参数配置。

·在覆盖区域上,高铁的公网覆盖铁路和铁路附近区域,专网只覆盖高铁铁路带状区域。

·业务覆盖:专网只面向铁路系统的指挥调度等用户。

·专网的GSM-R网络有更强的安全性、冗余性,并且和公网的频点区分开。

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