高鐵3G覆蓋難點(diǎn)技術(shù)研究

[摘要]文章針對(duì)高鐵的位置更新問(wèn)題提出LAC和RAC規(guī)劃方法，對(duì)存在的移動(dòng)切換和重選問(wèn)題提出過(guò)渡區(qū)等方法并對(duì)切換算法提出建議，對(duì)高鐵長(zhǎng)隧道以及特大橋難點(diǎn)覆蓋問(wèn)題提出解決辦法，對(duì)于山區(qū)和海域鐵路的信號(hào)覆蓋規(guī)劃有一定的參考價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]高鐵覆蓋WCDMALAC更新過(guò)渡區(qū)隧道覆蓋長(zhǎng)橋覆蓋

溫福高鐵，北起浙江省溫州南站，南至福州，全長(zhǎng)298千米，其中隧道長(zhǎng)度約141千米，最長(zhǎng)的為霞浦隧道，長(zhǎng)達(dá)13124米。福建境內(nèi)的鐵路全長(zhǎng)229公里，經(jīng)過(guò)福建的福鼎、霞浦、福安、寧德、羅源、連江、福州等縣市。福建段中，橋隧占線路總長(zhǎng)的78.84％，橋隧比重居全國(guó)現(xiàn)有及在建鐵路之最。這種橋隧環(huán)境與現(xiàn)網(wǎng)城市的電磁環(huán)境完全不同，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和信號(hào)的覆蓋提出了特殊的要求。

1LAC和RAC規(guī)劃

1.1配置原則

目前溫福高鐵在福建境內(nèi)要經(jīng)過(guò)寧德和福州2個(gè)地市，在鐵路沿線，如果使用現(xiàn)網(wǎng)的WCDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋，要經(jīng)過(guò)多個(gè)LAC和RAC區(qū)，會(huì)有大量的位置更新。為避免頻繁的跨LAC位置區(qū)更新，只設(shè)置寧德和福州2個(gè)位置區(qū)，每個(gè)地市安裝一臺(tái)華為RNC，以管理該地市高鐵沿線基站。這個(gè)RNC歸屬于該地市的MSC SEVER下，全線采用封閉式專網(wǎng)結(jié)構(gòu)。由于現(xiàn)網(wǎng)中LAC和RAC的范圍是一致的，因此這里只討論LAC規(guī)劃，如圖1：

1.2LAg更新

采用一個(gè)本地網(wǎng)一個(gè)位置區(qū)進(jìn)行規(guī)劃，只在進(jìn)出地市邊界時(shí)各發(fā)生一次全員位置更新。為了確保邊界地市的位置更新順利進(jìn)行，需要有足夠的FACH和RACH信道，默認(rèn)每個(gè)小區(qū)一條FACH和一條RACH。根據(jù)估算，1秒鐘內(nèi)可以完成25個(gè)用戶的接入，通常情況下，默認(rèn)的接入信道配置足夠滿足小區(qū)用戶接入和位置更新的需求。

在溫福高鐵的邊界區(qū)域，如寧德與福州的交界處，可能出現(xiàn)大量用戶同時(shí)發(fā)起位置更新的情況，此時(shí)接入信道可能出現(xiàn)擁塞。在擁塞的時(shí)間段內(nèi)，一部分用戶無(wú)法及時(shí)進(jìn)行位置更新，也無(wú)法接入。位置更新不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致掉話，對(duì)空閑的用戶沒(méi)有影響；但如果用戶在這段時(shí)間內(nèi)被尋呼，則會(huì)出現(xiàn)尋呼不到的情況，如果發(fā)起業(yè)務(wù)，也會(huì)出現(xiàn)發(fā)起業(yè)務(wù)失敗的狀況。

假如一列火車(chē)上有200個(gè)聯(lián)通3G用戶，則所有用戶完成位置更新需要的時(shí)間為200／25=8秒，其中有25個(gè)用戶需要等到第8秒才能完成位置更新。溫福鐵路的設(shè)計(jì)速度是250km／h，大約7秒就行駛500米，也就是一個(gè)RRU的覆蓋距離。估算結(jié)果表明，接入的瓶頸是FACH信道和RACH，即FACH信道的限制使1秒鐘只能完成25個(gè)用戶的接入過(guò)程?？梢栽贚AC邊界小區(qū)增加FACH信道配置來(lái)提供FACH處理能力，減少大量用戶位置更新的接入排隊(duì)時(shí)間。增加的命令為：

ADD FACH: CELLID=1，PHYCHID=8，TRCHID=6，MbmsMtchlnd=COMMON，RATEMATCHINGATTR=230， TOAWS=40， TOAWE=10，MAXFACHPOWER=-10， MAXCMCHPI=D15，MINCMCHPI=D14， SIGRBIND=TRUE，CHCODINGTYPE=CONVOLUTIQNAL:

根據(jù)華為的配置規(guī)則，第一條SCCPCH上承載的信令前向接入信道(FACH)的傳輸信道標(biāo)識(shí)為4，業(yè)務(wù)前向接入信道(FACH)的傳輸信道標(biāo)識(shí)為5；第二條SCCPCH上承載的信令前向接入信道(FACH)的傳輸信道標(biāo)識(shí)為6，業(yè)務(wù)前向接入信道(FACH)的傳輸信道標(biāo)識(shí)為7。

比如配置2條FACH，則處理能力加倍，在上面的例子中，所有用戶完成位置更新所需要的時(shí)間縮短為4秒。邊界站采用加大公共信道配置的小區(qū)，可以解決位置更新的問(wèn)題。

2移動(dòng)性互操作

高鐵覆蓋采用專網(wǎng)覆蓋，采用的是專用頻點(diǎn)(也可以采用室內(nèi)分布頻點(diǎn))。選擇火車(chē)站站臺(tái)作為過(guò)渡區(qū)域。在可能的情況下，在火車(chē)站站點(diǎn)安裝室內(nèi)分布系統(tǒng)(使用專網(wǎng)F2頻點(diǎn))，以增強(qiáng)專網(wǎng)的區(qū)域的信號(hào)覆蓋，保證高鐵用戶在過(guò)渡區(qū)順利完成切換和重選。

鐵路專網(wǎng)采用單獨(dú)的頻點(diǎn)組網(wǎng)。車(chē)站是公網(wǎng)和鐵路專網(wǎng)交迭的區(qū)域，用戶進(jìn)入站臺(tái)后進(jìn)入專網(wǎng)，而在離開(kāi)站臺(tái)或車(chē)站后，離開(kāi)專網(wǎng)進(jìn)入公網(wǎng)。因此，需要在車(chē)站配置雙向鄰區(qū)。

為保證用戶在登上火車(chē)后進(jìn)入專網(wǎng)，可通過(guò)切換和重選的參數(shù)控制使這些用戶優(yōu)先切換或駐留到異頻專網(wǎng)?？梢栽谡九_(tái)設(shè)置一個(gè)過(guò)渡區(qū)完成優(yōu)先切換和駐留，如圖2：

過(guò)渡區(qū)是位于車(chē)站進(jìn)站口和站臺(tái)之間，公網(wǎng)小區(qū)和專網(wǎng)小區(qū)重疊覆蓋的一段區(qū)域。假設(shè)過(guò)渡區(qū)內(nèi)的公網(wǎng)小區(qū)為Cell1(頻點(diǎn)為公網(wǎng)頻點(diǎn)F1)，專網(wǎng)小區(qū)為Cell2(頻點(diǎn)為專網(wǎng)頻點(diǎn)F2)。Cell1可以利用覆蓋車(chē)站的室內(nèi)分布系統(tǒng)或宏小區(qū)，其在過(guò)渡區(qū)(進(jìn)站口或站臺(tái))內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度可通過(guò)設(shè)計(jì)和優(yōu)化而低于一定門(mén)限，建議低于-90dBm。

Cell2在過(guò)渡區(qū)內(nèi)需要保證有良好的覆蓋，使用戶進(jìn)入過(guò)渡區(qū)之后可以切換到Cell2。建議Cell2在過(guò)渡區(qū)內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度高于-85dBm。同時(shí)，需要控制Cell2覆蓋，尤其是在車(chē)站候車(chē)室和站外的信號(hào)強(qiáng)度，建議低干-90dBm，避免造成車(chē)站內(nèi)外的用戶大量異頻切換到Cell2上。

對(duì)公網(wǎng)小區(qū)Cell1，配置異頻切換門(mén)限，即2D和2F異頻切換門(mén)限，使連接態(tài)用戶進(jìn)入切換區(qū)之后就可以啟動(dòng)異頻測(cè)量并切換入專網(wǎng)。2D門(mén)限是控制用戶啟動(dòng)異頻測(cè)量的門(mén)限，需要將該門(mén)限設(shè)置為大于過(guò)渡區(qū)內(nèi)Cell1-內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度的數(shù)值，從而使用戶進(jìn)入切換區(qū)后即可以啟動(dòng)異頻測(cè)量。但該參數(shù)如果設(shè)置過(guò)高，可能對(duì)過(guò)渡區(qū)外公網(wǎng)用戶造成影響。如過(guò)渡區(qū)內(nèi)公網(wǎng)小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度為90dBm以下，則2D門(mén)限可以取為-85dBm。同時(shí)異頻切換的Cell1小區(qū)電平門(mén)限需要低于過(guò)渡區(qū)內(nèi)專網(wǎng)小區(qū)的信號(hào)電平，保證公網(wǎng)用戶在啟動(dòng)異頻測(cè)量后，可以觸發(fā)異頻切換。

專網(wǎng)小區(qū)Cell2配置Cell1為鄰區(qū)。為了避免專網(wǎng)小區(qū)用戶在過(guò)渡區(qū)內(nèi)切換到公網(wǎng)，可以將2D啟動(dòng)門(mén)限設(shè)置為低于過(guò)渡區(qū)和鐵路內(nèi)專網(wǎng)信號(hào)電平的值。同時(shí)，為了避免乒乓切換，2D啟動(dòng)門(mén)限可以低于從公網(wǎng)小區(qū)到專網(wǎng)小區(qū)的異頻切換目標(biāo)小區(qū)電平門(mén)限。

對(duì)于空閑態(tài)用戶，需要通過(guò)重選參數(shù)控制使用戶進(jìn)入過(guò)渡區(qū)后重選入異頻專網(wǎng)。重選參數(shù)一般采用Ec／Io測(cè)量?？梢栽O(shè)置較高的異頻測(cè)量啟動(dòng)門(mén)限，建議設(shè)置為2dB，使公網(wǎng)小區(qū)用戶一直進(jìn)行異頻測(cè)量。同時(shí)在鄰區(qū)配置中對(duì)Cell2鄰區(qū)配置較小的小區(qū)重選偏值，使用戶優(yōu)先重選至專網(wǎng)小區(qū)，建議將偏值設(shè)置為－6dB。

在鐵路沿線，公網(wǎng)小區(qū)不配置專網(wǎng)小區(qū)為鄰區(qū)。這樣公網(wǎng)用戶無(wú)法通過(guò)切換和小區(qū)重選到專網(wǎng)，以避免公網(wǎng)用戶大量進(jìn)入專網(wǎng)對(duì)專網(wǎng)容量造成影響。但由于鐵路沿線可能經(jīng)過(guò)一些城鎮(zhèn)、村莊，用戶在專網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)開(kāi)機(jī)，可能駐留入專網(wǎng)。為了避免對(duì)這些用戶造成影響，在專網(wǎng)小區(qū)配置沿線公網(wǎng)

小區(qū)為鄰區(qū)，使駐留在專網(wǎng)的非火車(chē)用戶在離開(kāi)專網(wǎng)覆蓋區(qū)域后可以切換或重選入公網(wǎng)。但為了避免火車(chē)上的用戶切換或重選八公網(wǎng)，需要在鐵路沿線保證較好的信號(hào)電平，建議信號(hào)強(qiáng)度保持在95dBm以上，同時(shí)可以降低異頻切換和重選的啟動(dòng)門(mén)限。

3隧道內(nèi)覆蓋

3.1采用方案

溫福鐵路將采用聯(lián)通、電信共建的方式，此時(shí)存在共站點(diǎn)或共天饋的問(wèn)題。在隧道內(nèi)先與電信基站通過(guò)合路器或POI合路，然后再經(jīng)過(guò)功分器分路，接入泄漏電纜，連接方式見(jiàn)圖3：

3.2泄漏電纜鏈路預(yù)算

溫福鐵路隧道內(nèi)所使用的泄漏電纜其具體參數(shù)如表1所示：

隧道內(nèi)的理想鏈路上行路預(yù)算如表2。

鏈路預(yù)算基本可以滿足1km的站間距要求。在隧道內(nèi)，由于鐵路規(guī)劃泄漏電纜500米設(shè)置一段入口，因此可以隔一個(gè)入口放置2個(gè)RRU，RRU的間距為1km。

如果漏纜覆蓋距離無(wú)法達(dá)到500米，可以通過(guò)在漏纜上加上行塔放的方法增加上行覆蓋，同時(shí)也可以增加下行功放來(lái)增加下行覆蓋。

4長(zhǎng)橋覆蓋

4.1現(xiàn)狀

寧德特大橋全長(zhǎng)8169公里，中間為海面，屬于跨海特大橋。由于站址選擇困難，中間海面沒(méi)有可選用的站點(diǎn)，故覆蓋比較困難。

4.2寧德特大橋?qū)ｍ?xiàng)規(guī)劃

要實(shí)現(xiàn)寧德特大橋的遠(yuǎn)距離覆蓋，必須要保證基站天線掛高的高度能達(dá)到覆蓋目標(biāo)?；咎炀€掛高的高度由2部分組成：站址的海拔高度與地面至天線的高度。

基站天線實(shí)際掛高情況將影響海面實(shí)際覆蓋距離，天線掛高越高，無(wú)線傳播受地球曲率的影響越小。在可能的情況下，應(yīng)該根據(jù)與覆蓋目標(biāo)區(qū)域的距離，盡量選擇海拔高度比較高的站址，以滿足海面遠(yuǎn)距離覆蓋對(duì)天線掛高的要求。只有天線掛高得到保證了，才可能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離覆蓋的目的。

根據(jù)實(shí)際情況，在寧德特大橋南、北各建了一個(gè)站，采用RRU1+RRU2和RRU3+RRU4這4個(gè)RRU來(lái)覆蓋特大橋，并利用寧德火車(chē)站南和蕉城筆架山隧道基站來(lái)協(xié)助覆蓋，如圖4。

其中寧德特大橋北站點(diǎn)在山上，山頭海拔高度達(dá)到50米，再加上抱桿高度，天線掛高可以達(dá)到60米。寧德特大橋南站點(diǎn)所在位置的海拔高度達(dá)到150米，加上抱桿或塔高，天線高度可以到160米。備選站點(diǎn)所在山頭海拔高度達(dá)到200米，加上抱桿或塔高，天線高度可以達(dá)到210米。三個(gè)站點(diǎn)距離大橋的垂直距離分別為大橋北1.3公里，大橋南1.6公里，備選站點(diǎn)2.7公里。由于站點(diǎn)距大橋較遠(yuǎn)，可以使用18dBi 65度天線，用兩個(gè)扇區(qū)朝向大橋覆蓋。

同時(shí)考慮到大橋距海面有一定的高度(按照6米計(jì)算)，具有較好的傳播環(huán)境，因此大橋北站點(diǎn)的覆蓋半徑可以達(dá)到2.0km，大橋南站點(diǎn)的覆蓋半徑可以達(dá)到約3.4km。也就是說(shuō)，這兩個(gè)站點(diǎn)可以覆蓋寧德特大橋，見(jiàn)圖5：

5結(jié)語(yǔ)

WCDMA的頻率高，覆蓋距離近，常規(guī)下的室內(nèi)覆蓋尚有一定的困難，在高鐵的隧道覆蓋上問(wèn)題就更多。高鐵的信號(hào)覆蓋問(wèn)題中，位置更新是共性問(wèn)題，通過(guò)增加信道配置可以解決；站臺(tái)移動(dòng)切換過(guò)渡小區(qū)的提出更有利于用戶從公網(wǎng)到專網(wǎng)的切換；長(zhǎng)隧道以及特大橋的難點(diǎn)覆蓋問(wèn)題的解決辦法，對(duì)其它各地的高鐵移動(dòng)信號(hào)覆蓋與優(yōu)化具有一定的參考價(jià)值。

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[作者簡(jiǎn)介]

鄭繁榮：畢業(yè)于成都電訊工程學(xué)院電磁場(chǎng)與微波技術(shù)研究生班。現(xiàn)任福建新大陸通信科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)，主要從事無(wú)線通信技術(shù)研究、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及優(yōu)化工作。我國(guó)第一代直放站發(fā)明者之一，研制的LLZ-900MHz蜂窩式移動(dòng)通信直放機(jī)曾獲得福建省郵電科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、郵電部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

中國(guó)移動(dòng)黑莓個(gè)人郵箱業(yè)務(wù)(BIS)正式登陸羊城

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司廣州分公司(簡(jiǎn)稱“廣州移動(dòng)”)和Research In Motion(RIM)公司在5月11日共同宣布，中國(guó)移動(dòng)黑莓個(gè)人郵箱業(yè)務(wù)(BIS)在廣州地區(qū)正式上線。該業(yè)務(wù)將滿足廣州地區(qū)個(gè)人用戶的移動(dòng)互聯(lián)需求，幫助他們更好地管理和優(yōu)化移動(dòng)工作和生活，盡享便捷、高效的無(wú)線體驗(yàn)。

該業(yè)務(wù)能夠提供豐富的應(yīng)用和多種功能，其中之一是提供黑莓電子郵件推送服務(wù)。第一，開(kāi)通BIS的用戶可以在黑莓智能手機(jī)上綁定包括“139郵箱”在內(nèi)的10個(gè)工作及個(gè)人郵箱，輕松便捷地隨時(shí)收發(fā)郵件；第二，提供多種即時(shí)通訊工具，如飛信、黑莓用戶專屬的BBMTM(BlackBerry Messenger)等，隨著越來(lái)越多不同地區(qū)的用戶加入BBM這一龐大的族群，用戶們將愈發(fā)體會(huì)到BBM的強(qiáng)大通訊能力和豐富的群組功能；第三，提供數(shù)量龐大、種類(lèi)繁多的第三方應(yīng)用軟件供用戶下載并使用，目前BlackBerry App World在全球已能提供逾3萬(wàn)個(gè)各類(lèi)應(yīng)用，包括網(wǎng)絡(luò)社交、出行信息查詢、酒店預(yù)訂、游戲娛樂(lè)和股票交易等。

隨著B(niǎo)IS的推出，廣州地區(qū)的用戶在黑莓智能手機(jī)產(chǎn)品上也將有更多的選擇，包括廣受市場(chǎng)歡迎的BlackBerry@8980 Curve^TM、BlackBerry@ 8520 Curve^TM、BlackBerry@ 8910 Curve^TM等，它們?cè)趶V州移動(dòng)的溝通100服務(wù)廳以及蘇寧、國(guó)美、中域等零售渠道均有銷(xiāo)售。即日起，廣州地區(qū)的個(gè)人用戶即可盡情發(fā)掘黑莓智能手機(jī)和服務(wù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)與精彩體驗(yàn)。