高鐵熱激發(fā)無線通信新問題

　　作 者：魯義軒

　　從京津城際鐵路、武廣高鐵到京滬高鐵，以及即將開通的京滬高鐵，200km/h向500km/h，鐵路最高時速一次次被刷新。新型列車和速度的提升帶來舒適、高效乘車環(huán)境的同時，也對鐵路專網(wǎng)通信和公網(wǎng)2G/3G通信提出了更為苛刻的要求。

　　改善切換不可避免

　　上海、浙江、安徽、山西等地的地方運營商此前已經(jīng)針對高鐵沿線的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋和優(yōu)化做了大量工作。

　　據(jù)安徽聯(lián)通的某工程師介紹，高鐵覆蓋的難點一是環(huán)境復(fù)雜：目前高鐵穿越市區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村且存在高架、平地、隧道等多種環(huán)境類型，加上高鐵列車封閉性強，整體覆蓋環(huán)境差異大，對覆蓋技術(shù)要求很高。

　　而更大的問題是切換。該工程師稱，按照350km/h計算，列車每秒前行100m，用戶切換、重選需要重疊覆蓋區(qū)域350m以上，現(xiàn)網(wǎng)基站覆蓋方式覆蓋小區(qū)過多，切換關(guān)系復(fù)雜，切重疊覆蓋區(qū)域短，容易出現(xiàn)針尖效應(yīng)以及切換不及時等問題。

　　此外，高速列車內(nèi)的用戶幾乎同時通過LAC(位置區(qū))和RAC(路由區(qū))，位置更新信令量大，系統(tǒng)壓力過高。

　　同時，由于高速鐵路覆蓋呈超長線狀，與周邊小區(qū)形成互干擾問題嚴(yán)重，通信質(zhì)量保障難度大。

　　針對切換問題，中國聯(lián)通此前已經(jīng)給各地的高鐵沿線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提出了具體要求：相鄰小區(qū)設(shè)置足夠的重疊覆蓋區(qū)域，以滿足終端在高速移動過程中對切換時間的要求；考慮到小區(qū)間的雙向切換，重疊區(qū)域距離應(yīng)為切換距離的2倍以上；可采用小區(qū)合并、獨立 RRU級聯(lián)、光纖直放站級聯(lián)等技術(shù)，減少小區(qū)數(shù)量，從而減少小區(qū)切換次數(shù)；對于跨省、跨本地網(wǎng)的邊界小區(qū)，應(yīng)設(shè)置切換關(guān)系，有條件設(shè)置軟切換方式的應(yīng)盡量考慮設(shè)置成軟切換方式，或者根據(jù)實際情況選取合理的切換算法實施網(wǎng)優(yōu)。

　　對切換問題，山西移動的網(wǎng)優(yōu)中心郭經(jīng)理也提到，設(shè)置“超級小區(qū)”是一個辦法，即一個BBU和多個RRU串聯(lián)，使一個小區(qū)的覆蓋距離達(dá)到數(shù)公里，保證高速下的信號切換。

　　滬杭高鐵成標(biāo)桿

　　10月26日，滬杭高鐵正式運營，三家運營商也均下力氣在這一段線路上部署了高質(zhì)量的3G網(wǎng)絡(luò)，成為高鐵覆蓋中的一個標(biāo)桿。

　　據(jù)悉，為了解決高速鐵路的覆蓋難題，滬杭線路上浙江移動采用了中國移動自己創(chuàng)新的“射頻信號光纖拉遠(yuǎn)”和“共小區(qū)”技術(shù)，為滬杭高鐵新建了102個基站，同時為解決鐵路沿線電源保障的難點還提出了“室外一體化機柜+直流高壓遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)”的創(chuàng)新建設(shè)模式，并通過無線網(wǎng)絡(luò)頻率調(diào)整、天線角度等進(jìn)行優(yōu)化配置，對高鐵專網(wǎng)的切換、重選、功控、跳頻等參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，使頻率干擾和切換都得到了很大改善。

　　據(jù)和聯(lián)通一起完成滬杭WCDMA覆蓋工程的華為工程師說，聯(lián)通和華為在這一段線路上也使用了雙RRU共小區(qū)的技術(shù)，同時應(yīng)用了鏈型組網(wǎng)、增強自動頻率校正、快入慢出等技術(shù)，對全線進(jìn)行了立體覆蓋。

　　而中國電信除了在滬杭高鐵沿線改建了17個基站、新建了26個基站外，通過室內(nèi)分布等技術(shù)還實現(xiàn)了列車內(nèi)的天翼3G電視直播業(yè)務(wù)，一度引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。

　　專網(wǎng)也提新要求

　　除了2G/3G的無線公網(wǎng)覆蓋，京津、武廣、滬寧、滬杭等國內(nèi)多條高速鐵路的順利開通，也使得專網(wǎng)——鐵路數(shù)字移動通信系統(tǒng)GSM-R應(yīng)用得越來越廣泛。

　　作為專門為鐵路設(shè)計的專業(yè)無線數(shù)字通信系統(tǒng)，GSM-R針對鐵路通信列車調(diào)度、控制、通信，具有支持高速列車的特點，并將鐵路移動通信所具有的特色(群呼、組呼、優(yōu)先級別、強插、強拆等功能)加進(jìn)去，構(gòu)成了GSM-R用于鐵路的全球移動通信系統(tǒng)。

　　高速鐵路上的GSM-R的規(guī)模發(fā)展也給華為、中興、諾西等設(shè)備商提出了覆蓋、容量、安全等方面的新要求。

　　中興通訊鐵路業(yè)務(wù)部人士在接受本刊采訪時稱，高鐵給GSM-R帶來的網(wǎng)絡(luò)難題一是信號衰落嚴(yán)重影響終端的收發(fā)性能，二是與公網(wǎng)一樣面臨切換成功率下降、掉話率上升等問題。

　　為此，中興提出了頻偏校正算法，以克服500km/h時速下的多普勒頻偏帶來的信號衰落；多RRU共邏輯小區(qū)技術(shù)，通過將多個RRU配置為同一邏輯小區(qū)并發(fā)射相同的信號，拉長邏輯小區(qū)的覆蓋距離；基于速度和方向判斷的切換算法，減少切換判決和切換執(zhí)行的時間等。

　　占據(jù)GSM-R主要市場的華為此前已經(jīng)將其首創(chuàng)的分布式基站平臺引入到GSM-R系統(tǒng)，從核心網(wǎng)到接入網(wǎng)，通過設(shè)備層的冗余設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)層的疊加覆蓋和運維層的多種機制，提高了GSM-R的可靠性；隨后又推出了基于LTE技術(shù)的高鐵寬帶通信HRC方案，據(jù)稱可以在350km/h甚至更高的時速下提供速率高達(dá)30Mbit/s的帶寬，并支持多制式(2G/3G/Wi-Fi)用戶設(shè)備接入、視頻監(jiān)控、設(shè)備維護(hù)、閉路電視、電子票務(wù)等寬帶業(yè)務(wù)。

　　這也意味LTE將在公網(wǎng)和專網(wǎng)等多個領(lǐng)域發(fā)揮大作用。

　　Link：公網(wǎng)和專網(wǎng)的組網(wǎng)區(qū)別

　　·組網(wǎng)原則上，高速鐵路的公網(wǎng)不單獨規(guī)劃新的站址，覆蓋區(qū)域參數(shù)和大網(wǎng)保持一致。而專網(wǎng)規(guī)劃專門的基站、傳輸和天饋系統(tǒng)，并保證高鐵網(wǎng)絡(luò)擁有獨立的參數(shù)配置。

　　·在覆蓋區(qū)域上，高鐵的公網(wǎng)覆蓋鐵路和鐵路附近區(qū)域，專網(wǎng)只覆蓋高鐵鐵路帶狀區(qū)域。

　　·業(yè)務(wù)覆蓋：專網(wǎng)只面向鐵路系統(tǒng)的指揮調(diào)度等用戶。

　　·專網(wǎng)的GSM-R網(wǎng)絡(luò)有更強的安全性、冗余性，并且和公網(wǎng)的頻點區(qū)分開。