高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋研究

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1、高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋研究摘要針對(duì)高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋進(jìn)行分析研究。首先論述了高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的特殊性，然后從列車(chē)車(chē)廂的穿透損耗、多普勒頻移特點(diǎn)以及高鐵軌道線(xiàn)狀延伸特性等幾個(gè)方面進(jìn)行分析，得出高鐵站點(diǎn)規(guī)劃與布局的總體原則，并對(duì)一些特殊場(chǎng)景的站點(diǎn)規(guī)劃及高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)的主要規(guī)劃參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，同時(shí)又對(duì)高鐵LTE專(zhuān)網(wǎng)的切換策略進(jìn)行了分析研究，最后通過(guò)高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后的實(shí)際測(cè)試效果驗(yàn)證了整個(gè)方案的合理有效性。關(guān)鍵詞高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)多普勒頻移切換策略1、引用高鐵即高速鐵路，是當(dāng)今鐵路技術(shù)發(fā)展的又一新高度，它具有速度快、效益高、污染少等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要載體之一。近幾年，隨著我國(guó)

2、經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各地高鐵線(xiàn)路應(yīng)運(yùn)而生，而對(duì)高鐵線(xiàn)路的無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋也成為各運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署的一項(xiàng)重要工作，尤其是伴隨4GLTE網(wǎng)絡(luò)的逐步開(kāi)通，用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求越來(lái)越高，高鐵的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋自然成為了打響品牌和知名度的必爭(zhēng)之地。因此，如何合理完美地做好高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，并保證各小區(qū)的合理劃分及小區(qū)間的順暢切換，從而讓用戶(hù)在乘坐高鐵的旅途中享受到一個(gè)優(yōu)質(zhì)連續(xù)的4G網(wǎng)絡(luò)，便成為要深入分析研究的一個(gè)重要課題。2、高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的特殊性高鐵作為城市之間的一種高速軌道交通工具，其運(yùn)營(yíng)時(shí)速往往超過(guò)300km/h，因此高鐵沿線(xiàn)及站臺(tái)的LTE無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋與通常的室外宏站以及室內(nèi)分

3、布覆蓋方式相比，具有其自身的區(qū)別和特點(diǎn)。（1）高鐵通常運(yùn)行在城市與城市之間，包括站臺(tái)覆蓋和軌道沿線(xiàn)覆蓋，而高速鐵路軌道會(huì)存在隧道、橋梁、彎道等各種情況，因此覆蓋場(chǎng)景復(fù)雜多樣化。（2）高鐵的網(wǎng)絡(luò)覆蓋主要為軌道的沿線(xiàn)覆蓋，其呈線(xiàn)狀覆蓋的特性。（3）高鐵的實(shí)驗(yàn)時(shí)速已突破500km/h，運(yùn)營(yíng)時(shí)速超過(guò)300km/h，其高速特性勢(shì)必會(huì)給無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋帶來(lái)嚴(yán)重的多普勒頻移問(wèn)題。1（4）高鐵的車(chē)廂為金屬材料，且為密閉式廂體設(shè)計(jì)，對(duì)信號(hào)屏蔽嚴(yán)重，穿透損耗大。（5）高鐵列車(chē)的高速特性對(duì)移動(dòng)用戶(hù)在小區(qū)間的切換和重選提出了更高的要求；由于UE終端穿越切換區(qū)域的時(shí)間接近甚至小于切換響應(yīng)時(shí)間，因此很容易

4、出現(xiàn)脫網(wǎng)、小區(qū)切換失敗等網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。（6）高鐵的高速運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)終端在TA邊界處的極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量TAU（TrackingAreaUpdate，跟蹤區(qū)更新）信令，給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)信令沖擊風(fēng)險(xiǎn)。3、高鐵LTE整體組網(wǎng)方案概述基于高鐵無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的自身特點(diǎn)，本次武廣高鐵的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋站點(diǎn)將伴隨鐵路軌道延伸呈線(xiàn)狀分布?？紤]到現(xiàn)有3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋為專(zhuān)網(wǎng)形式，因此4G也同樣采用專(zhuān)網(wǎng)形式覆蓋，站址除共站部分現(xiàn)網(wǎng)3G站點(diǎn)建設(shè)外，在站距相對(duì)較遠(yuǎn)的地方適當(dāng)增加新站址。在設(shè)備選用上，由于現(xiàn)有3G/4G網(wǎng)絡(luò)采用相同廠家設(shè)備，因此高鐵的專(zhuān)網(wǎng)設(shè)備同樣采用相同廠家設(shè)備，從而不但能夠保證語(yǔ)音CS業(yè)務(wù)到3G網(wǎng)絡(luò)

5、的良好回落時(shí)延及成功率，而且為移動(dòng)用戶(hù)在站臺(tái)處專(zhuān)網(wǎng)與公網(wǎng)間的無(wú)縫切換打好基礎(chǔ)，同時(shí)也使后續(xù)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化及維護(hù)降低了難度。在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)頻段和帶寬的選擇上，根據(jù)當(dāng)前4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)頻段的實(shí)際擁有情況，武廣高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)采用與公網(wǎng)相同的頻段（1.8GHz頻段），帶寬同樣采用20M。由于LTE網(wǎng)絡(luò)僅有PS域業(yè)務(wù)，且目前沒(méi)有開(kāi)通VoLTE，因此移動(dòng)用戶(hù)的CS業(yè)務(wù)采用CSFB（CircuitSwitchedFallback，電路域回落）方式統(tǒng)一回落到3G網(wǎng)絡(luò)第一頻點(diǎn)F1承載語(yǔ)音業(yè)務(wù)。4、高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋規(guī)劃高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋規(guī)劃主要包括站址的規(guī)劃與布局，小區(qū)的劃分與小區(qū)間切換帶的設(shè)計(jì)以及

6、一些主要的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃參數(shù)設(shè)計(jì)，下面就以武廣高鐵為例從這3個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)的分析論述。24.1站址的規(guī)劃與布局對(duì)于高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)站址的規(guī)劃與布局，既要考慮到站點(diǎn)的覆蓋距離，又要保證高鐵列車(chē)車(chē)廂內(nèi)移動(dòng)用戶(hù)的接收信號(hào)強(qiáng)度。而高鐵列車(chē)車(chē)廂主要為金屬材料，且采用密閉箱體式設(shè)計(jì)，對(duì)信號(hào)的屏蔽嚴(yán)重，因此必須要考慮信號(hào)對(duì)列車(chē)車(chē)廂的穿透損耗。（1）高鐵列車(chē)穿透損耗不同列車(chē)由于材質(zhì)上的差異，其對(duì)于無(wú)線(xiàn)信號(hào)的穿透損耗差別也較大。如表1所示是高鐵常用列車(chē)車(chē)型及信號(hào)的穿透損耗情況（頻段：1.8GHz）：表1高鐵常用列車(chē)車(chē)型及信號(hào)的穿透損耗情況車(chē)型列車(chē)材質(zhì)損耗參考值/dB普通列車(chē)鐵質(zhì)12～15CRH1（龐

7、巴迪列車(chē)）不銹鋼20～24CRH2（部分動(dòng)車(chē)）中空鋁合金車(chē)體14～16CRH3（京津城際）鋁合金車(chē)體24～26CRH5（阿爾斯通）中空鋁合金車(chē)體22～24武廣高鐵主要有兩種車(chē)型：CRH2和CRH3，其中CRH3車(chē)型損耗值更高，在24～26dB左右。另外，對(duì)于同一車(chē)型不同的信號(hào)，入射角也會(huì)對(duì)應(yīng)不同的穿透損耗，如圖1所示，當(dāng)無(wú)線(xiàn)信號(hào)垂直入射車(chē)廂時(shí)，相應(yīng)的穿透損耗最小；相反，無(wú)線(xiàn)信號(hào)的入射角越小，穿透損耗越大。因此，當(dāng)基站的位置垂直于鐵道的距離圖1穿透損耗及多普勒頻移與入射角關(guān)系示意圖越近時(shí)，覆蓋區(qū)邊緣信號(hào)進(jìn)入車(chē)廂的入射