【資料名稱】：中國聯(lián)通山東分公司GSM高速鐵路優(yōu)化技術(shù)報告

【資料作者】：user

【資料日期】：2009－12

【資料語言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡介】：

一、課題研究背景4
1.1、鐵路提速4
1.2、CRH簡介4
1.3、課題研究的背景5
二、高速列車對現(xiàn)網(wǎng)質(zhì)量的影響分析5
2.1、CRH2衰耗5
2.2、高鐵沿線覆蓋信號強(qiáng)度需求6
2.2.1、手機(jī)在單小區(qū)內(nèi)的最低信號強(qiáng)度需求6
2.2.2、考慮切換的最低信號強(qiáng)度7
2.2.3、小區(qū)覆蓋半徑8
2.3、相鄰小區(qū)的重疊區(qū)域9
2.3.1、Idle 模式下的小區(qū)重選9
2.3.2、Active模式下的切換11
2.4、小結(jié)11
三、高速鐵路的測試和分析方法12
3.1、測試方法12
3.2、分析方法12
3.2.1、網(wǎng)優(yōu)平臺的應(yīng)用12
3.2.2、路測分析16
四、現(xiàn)網(wǎng)高速鐵路中存在的問題和高速鐵路優(yōu)化的難點(diǎn)21
4.1、現(xiàn)網(wǎng)高速鐵路中存在的問題21
4.2、高速鐵路優(yōu)化的難點(diǎn)22
4.2.1、多普勒效應(yīng)23
4.2.2、動車沿線切換成功率低25
4.2.3、高速頻率干擾以及信號快衰落26
五、高速鐵路的優(yōu)化策略26
5.1、覆蓋優(yōu)化26
5.2、重選與切換算法優(yōu)化27
5.3、主覆蓋小區(qū)頻點(diǎn)的優(yōu)化27
六、現(xiàn)網(wǎng)覆蓋優(yōu)化技術(shù)28
6.1、現(xiàn)網(wǎng)覆蓋小區(qū)序列的整理28
6.2、GSM1800和GSM900網(wǎng)的信號調(diào)整28
6.3、現(xiàn)網(wǎng)覆蓋小區(qū)天線調(diào)整29
6.3.1、天線型號的選擇。29
6.3.2、天線方位角的調(diào)整29
七、基于現(xiàn)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化方法34
7.1、空閑模式參數(shù)優(yōu)化34
7.2、切換相關(guān)參數(shù)優(yōu)化37
7.3、其他相關(guān)參數(shù)優(yōu)化41
八、技術(shù)方案總結(jié)42

一、課題研究背景1.1、鐵路提速隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)承擔(dān)起越來越多的客流運(yùn)送任務(wù)。自2007年4月18日起，中國鐵道部將進(jìn)行第6次列車提速。列車時速將提升至200公里，而膠濟(jì)等提速干線部分區(qū)段可達(dá)到時速250公里。
1.2、CRH簡介在本次鐵路提速的同時，鐵道部引入了CRH這一新型列車，該列車全稱為“中國高速鐵路列車”，CRH是（China Railway High-speed）英文字母的縮寫。該列車分為CRH1、CRH2、CRH3和CRH5這4個種類，其中，CRH1、2、5均為200公里級別（營運(yùn)速度200KM/h，最高速度250KM/h）。 CRH3為300公里級別（營運(yùn)速度330KM/h，最高速度380KM/h）。而CRH2具有提升至300KM級別的能力，目前山東省境內(nèi)高速動車都是CRH2型列車。
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表1：CRH列車基本信息表

列車類型	運(yùn)營速度	最高速度	載客人數(shù)	列車長度	列車材質(zhì)
CRH1	200KM/h	250KM/h	670	213.5M	不銹鋼
CRH2	200KM/h	250KM/h	610	201.3M	中空鋁合金車體
CRH3	330KM/h	380KM/h	暫無	200.0M	暫無
CRH5	200KM/h	250KM/h	604	205.2M	中空鋁合金車體

1.3、課題研究的背景由于CRH車體密封性好、損耗高，列車速度快等原因，車廂內(nèi)通信質(zhì)量明顯下降。為保證乘客的通信暢通和通信質(zhì)量，在中國聯(lián)通山東分公司優(yōu)化中心的策劃下，成立膠濟(jì)高速鐵路優(yōu)化課題組，對高速鐵路網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化進(jìn)行研究，以膠濟(jì)高鐵沿線作為研究實(shí)例，優(yōu)化該高鐵沿線2G、3G網(wǎng)絡(luò)，并在實(shí)例研究中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)形成方法論，進(jìn)一步指導(dǎo)山東省內(nèi)其他高鐵路段的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作，從而提升全省的高鐵網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量，提高用戶滿意度。
二、高速列車對現(xiàn)網(wǎng)質(zhì)量的影響分析2.1、CRH2衰耗
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圖1：CRH2型列車測試平面圖
表2：CRH2型列車衰耗表

車廂類型	位置	接收電平(dBm)	衰耗值(dB)
軟座車廂	A點(diǎn)	-49	0
	C點(diǎn)	-50	1
	E點(diǎn)	-60	11
	B點(diǎn)	-53	0
	D點(diǎn)	-55	2
	F點(diǎn)	-62	9

車體加車廂內(nèi)空間衰耗約為11dB。
2.2、高鐵沿線覆蓋信號強(qiáng)度需求
2.2.1、手機(jī)在單小區(qū)內(nèi)的最低信號強(qiáng)度需求根據(jù)理論計算，為了手機(jī)能發(fā)起和建立呼叫，需要的最低信號強(qiáng)度為：
SSreq=MSsens+RFmarg+IFmarg+BL
其中：
MSsens ：手機(jī)接收機(jī)靈敏度、為-104dBm
RFmarg ：瑞利衰落（快衰落）余量，與“正�！币苿拥氖謾C(jī)相比，快速衰落對高速移動的手機(jī)的影響很小，假設(shè)為0dB
IFmarg
：干擾余量2dB
BL ：人體損耗5dB
因此，SSreq =-97dBm
2.2.2、考慮切換的最低信號強(qiáng)度隨著列車的運(yùn)行、手機(jī)逐漸遠(yuǎn)離基站，服務(wù)小區(qū)的信號強(qiáng)度也在衰落。為了保證呼叫建立或者持續(xù)通話，手機(jī)要在接收的信號強(qiáng)度低于SSreq 前切換到新的小區(qū)。也就是說，車內(nèi)的覆蓋目標(biāo)為：

SSdesire= SSreq+ HOVmargin
其中：
SSreq ：-97dBm
HOVmargin：切換時間內(nèi)的信號衰減余量，手機(jī)遠(yuǎn)離基站而產(chǎn)生的慢衰落。
一次切換的最短時間包括：
濾波器處理時間，我們建議高速鐵路服務(wù)小區(qū)的測量報告濾波器長度設(shè)置為2，即1秒；
解碼BSIC的時間，平均1-2秒；
切換執(zhí)行時間，100ms級別，可以忽略不計。
總共需約2-3秒，在這段時間內(nèi)，列車行駛了70*3=210m，在離基站300米到1000米的距離內(nèi)（目前現(xiàn)網(wǎng)鐵路沿線站間距一般都小于2km），用戶向遠(yuǎn)離基站的方向移動210米，信號衰減約在4－8dB左右，即HOVmargin＝8dB；
因此，列車內(nèi)SSdesire =-89dBm。
而車外的信號強(qiáng)度設(shè)計目標(biāo)SSdesign為：

SSdesign= SSdesire +LNFmargin(o+i)+TPL
其中：
LNFmargin(o+i)：正態(tài)衰落余量，在市區(qū)、室內(nèi)環(huán)境下取值，為13.1dB；
TPL ： Train Penetration Loss, 火車廂穿透損耗，11dB
SSdesign＝-65dBm
也就是說，車廂外的設(shè)計信號覆蓋至少要達(dá)到-65db，低于-65db就需要有更好的小區(qū)出現(xiàn)，以便手機(jī)進(jìn)行切換，否則按照以上的計算理論，在完成切換前車廂內(nèi)的手機(jī)很可能因達(dá)不到保持通話的最低信號電平要求（SSreq=-97dbm）而產(chǎn)生掉話。
2.2.3、小區(qū)覆蓋半徑假設(shè)EIRP為51.1dBm（考慮了大多數(shù)基站的發(fā)射功率、饋線及跳線損耗，CDU-D，天線增益為13dBi），則最大允許的路徑損耗為：

Lpathmax =EiRP- SSdesign=51.1-(-64.9)= 116dBm
根據(jù)Okumura-Hata傳播公式，
Lpath= A - 13.82logHb+ (44.9 - 6.55logHb)logR - a(Hm)
其中Lpath為路徑損耗、Hb為基站高度（米）、Hm為手機(jī)高度（米）、R為手機(jī)到基站的距離（km）、a(Hm)=3.2*(log11.75Hm)2-4.97
我們假定：基站高度30米、手機(jī)高度2米，市區(qū)環(huán)境A=146.8。
可以算出小區(qū)半徑R＝546m，站間距1092m。
若采用各種手段增加EIRP，站間距還可以增大，例如采用增益為18dBi的天線，EIRP可以達(dá)到56.5dBm，則R可以達(dá)到777米，站間距1554米。
2.3、相鄰小區(qū)的重疊區(qū)域手機(jī)在服務(wù)小區(qū)的信號強(qiáng)度衰落到一定程度，會觸發(fā)小區(qū)重選（idle模式）或者切換（Active模式）過程，我們必須保證在手機(jī)順利進(jìn)入新小區(qū)之前，當(dāng)前小區(qū)的信號不會進(jìn)一步衰落到門限值以下，否則空閑的手機(jī)可能進(jìn)入No Service Mode（即脫網(wǎng)）、或者Active 模式的手機(jī)切換失敗而掉話。因此需要控制重疊區(qū)域的大小，來保證重選或者切換的完成。
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2.3.1、Idle 模式下的小區(qū)重選我們的小區(qū)重選采用C1、C2法則。Idle模式手機(jī)接收信號的門限值為C1>0。目前鐵路沿線小區(qū)的典型參數(shù)為ACCMIN=102，CCHPWR=33，CRO=0，TO=0，PT=0。而:

C1=(RxLev - ACCMIN) – max(CCHPWR - P, 0)
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上圖是典型的小區(qū)重選過程所示。手機(jī)在從CellA往CellB移動的過程中，一直在測量二者的信號強(qiáng)度，并計算各自C1、C2值。根據(jù)小區(qū)重選規(guī)則，若C2B>C2A超過5秒，則重選到CELLB。在O點(diǎn)C2B=C2A。因此重疊區(qū)域的定義就是：
列車從O點(diǎn)向CELLB行進(jìn)5秒到達(dá)A點(diǎn)時，C1A還是大于0才不會脫網(wǎng)，反之亦然。
根據(jù)上節(jié)設(shè)定的覆蓋目標(biāo)，在O點(diǎn)的信號強(qiáng)度為-89dBm，距基站A的距離R為450米，列車以250km/h的時速運(yùn)行5秒、即70*5=350米到達(dá)A點(diǎn)。根據(jù)路徑損耗計算公式，信號在這350米內(nèi)衰耗8.85dB，即CellA在A點(diǎn)的信號強(qiáng)度RxLev為-89-8.85 ≈ -98dBm，此時C1A＝(-98-Accmin)-max(CCHPWR-P,0)>0，用戶到A點(diǎn)時可以重選到CELLB。
考慮到從CellB到CellA也需要重疊區(qū)域，因此重疊區(qū)域Ro＝2OA＝700米。需要注意的是，這里沒有考慮天線下傾角的影響，現(xiàn)網(wǎng)中下傾角差異較大，需要依據(jù)路測結(jié)果作調(diào)整，必要時減少下傾角度來增加重疊區(qū)域。
2.3.2、Active模式下的切換Active模式下的切換由手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)共同完成。切換算法比小區(qū)重選復(fù)雜，但一般比小區(qū)重選的發(fā)生要及時。不考慮各種懲罰和遲滯，只要鄰小區(qū)信號強(qiáng)于服務(wù)小區(qū)，BSC即可能發(fā)出切換命令，不需要額外等待5秒鐘，大約3秒內(nèi)完成切換（包括濾波、排序、切換執(zhí)行）。對相鄰小區(qū)重疊區(qū)域長度的要求小于Idle模式，滿足idle模式的重疊距離一定滿足active 模式下的切換要求。
2.4、小結(jié)綜合以上分析，高速列車對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響主要有以下因素：
l
車體密閉造成的額外的穿透損耗增加，膠濟(jì)鐵路采用的CRH2型列車穿透損耗為11dB。
l
高速運(yùn)行造成小區(qū)切換邊緣信號強(qiáng)度提高，根據(jù)典型傳播模型計算，切換邊緣信號強(qiáng)度要求達(dá)到-65dBm（車體外）。
l
高速運(yùn)行要求小區(qū)的重疊覆蓋區(qū)要達(dá)到700米。
三、高速鐵路的測試和分析方法3.1、測試方法

測試軟件	鼎力3.6.1.20
測試設(shè)備	三星F400、GPS
測試方案	長呼測試
測試號碼	10157416

測試軟件采用鼎力3.6.1.20，聯(lián)通集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)測評都采用的鼎力軟件，為了保持跟集團(tuán)測試標(biāo)準(zhǔn)一致，所以采用鼎力的測試軟件。
測試方案采用長呼，這是因?yàn)楦咚賱榆囓囁佥^快，采用短呼測試，手機(jī)起呼過程動車運(yùn)行距離較大，使得測試圖呈現(xiàn)一段一段不易分析，所以采用長呼測試。
3.2、分析方法3.2.1、網(wǎng)優(yōu)平臺的應(yīng)用網(wǎng)優(yōu)平臺做為山東省重要的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化支撐工具，正在應(yīng)用和推廣，同樣適用于高速鐵路的分析和優(yōu)化。下面就網(wǎng)優(yōu)平臺對高速鐵路網(wǎng)絡(luò)分析和優(yōu)化進(jìn)行探討。
1、建立高速鐵路區(qū)域分析高速鐵路的路測數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析將高速鐵路區(qū)域沿線所占用基站的lac和ci導(dǎo)出。進(jìn)入網(wǎng)優(yōu)平臺常規(guī)優(yōu)化模塊中網(wǎng)元分組管理單元，在左側(cè)網(wǎng)元樹中建立相關(guān)區(qū)域?qū)ｎ}－高速鐵路沿線相關(guān)小區(qū)，在右側(cè)通過快捷方式批量導(dǎo)入基站ci，通過模糊查找得到相關(guān)基站信息，點(diǎn)擊新增網(wǎng)元后完成區(qū)域?qū)ｎ}的建立。如下圖：

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2、高速鐵路區(qū)域分析進(jìn)入智能分析模塊中的區(qū)域?qū)ｎ}分析單元，選擇左側(cè)自定義區(qū)域中的高速鐵路沿線相關(guān)小區(qū)，右側(cè)定義好分析時間，可以得到以總體區(qū)域?yàn)閱挝坏?/font>TCH話務(wù)量、無線接通率等相關(guān)指標(biāo)。如下圖：
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通過分析KPI指標(biāo)，我們堅(jiān)持對場景內(nèi)的異�；�站進(jìn)行處理，保證相關(guān)基站始終處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。
4、高速鐵路區(qū)域MR分析通過網(wǎng)優(yōu)平臺的MR分析單元，選擇好自定義區(qū)域內(nèi)相關(guān)網(wǎng)元和時間，進(jìn)行過覆蓋小區(qū)評估，如圖：

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通過MR分析單元，可以比較容易的找出越區(qū)小區(qū)，然后結(jié)合路測數(shù)據(jù)進(jìn)行確定。
3.2.2、路測分析路測分析是高速鐵路優(yōu)化主要的方法，通過路測記錄高速鐵路的網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況和通話質(zhì)量，結(jié)合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、google地圖、BSC6000對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和優(yōu)化。同時，高鐵優(yōu)化課題組針對移動公司的高鐵網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況也進(jìn)行了對比測試，結(jié)果如下表所示。

	聯(lián)通	移動
BCCHLev（>-85)	95.91%	98.48%
RxLevelSub（>-85)	95.87%	98.44%
RxQualSub(<5)	86.63%	85.29%
切換成功次數(shù)	730	967
切換失敗次數(shù)	16	9
切換成功率	97.86%	99.1%
位置更新成功率	100%	100%
掉話次數(shù)	26	11

路測中發(fā)現(xiàn)的問題分類如下表所示：

	青島	濰坊	淄博	濟(jì)南	總數(shù)
干擾類	2	3	2	3	10
越區(qū)類	1	11	2	14	28
切換類	3	7	3	1	14
天饋接錯類（沒驗(yàn)證）	0	7	1	2	10
過覆蓋類	0	5	0	0	5
弱覆蓋類	1	3	1	0	5
邊界切換類	1	1	1	1	4

下面結(jié)合具體的實(shí)例對如何對路測數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行講解。
1、
膠州陶家莊40193的100干擾問題
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問題分析：MS由西往東行駛，占用黃土崖G-12091，電平-60左右，質(zhì)量惡化，TA為12，確認(rèn)該站沒有下掛直放站，黃土崖G-12091存在嚴(yán)重越區(qū)覆蓋現(xiàn)象。
解決方案：黃土崖G-12091壓5°。
3、市區(qū)東方新世紀(jì)樂園切換問題
[attach]187610[/attach]
問題分析：測試過程中占用市區(qū)蛟龍機(jī)械-6時的鄰區(qū)列表中一直未出現(xiàn)市區(qū)東方新世紀(jì)樂園，需要查看有無阻擋。并且市區(qū)東方新世紀(jì)樂園鄰小區(qū)有缺失現(xiàn)象，見上圖
解決方案：1、添加完善鄰區(qū)關(guān)系.
2、檢查市區(qū)東方新世紀(jì)樂園東北方向附近是否有阻擋
4、DCS高密火車站的1和3小區(qū)接反
問題分析：此路段由西向東，占用膠州陶家莊40193的信號，由于新開基站即墨藍(lán)村西50163、即墨稻香村50083的BCCH都為100，同頻干擾導(dǎo)致陶家莊40193來不及切換，導(dǎo)致掉話。
解決方案：1、將即墨藍(lán)村西50163的100頻點(diǎn)改為123。


2、將即墨稻香村50083的100頻點(diǎn)改為103。
2、黃土崖基站越區(qū)問題
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