高鐵移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的共建共享分析

李毅 賓凌

摘要文章首先闡述了共建共享的必要性，然后結(jié)合高鐵建設(shè)情況，對(duì)高鐵沿線電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享的實(shí)施進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)比分析了基礎(chǔ)設(shè)施共建共享的投資節(jié)省情況，最后以干擾為例對(duì)共建共享的技術(shù)問(wèn)題作了分析。

關(guān)鍵詞高速鐵路電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享干擾節(jié)能減排

1引言

目前國(guó)內(nèi)高鐵建設(shè)正如火如荼地進(jìn)行，預(yù)計(jì)到2020年高速鐵路總里程將超過(guò)1.6萬(wàn)公里。既有線上絕大部分中高端旅客將被分流至高鐵上，各大運(yùn)營(yíng)商出于服務(wù)旅客的目的及競(jìng)爭(zhēng)的需要，勢(shì)必會(huì)進(jìn)行高鐵沿線的移動(dòng)覆蓋。

為減少鐵路沿線通信基礎(chǔ)設(shè)施重復(fù)建設(shè)，加快鐵路沿線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，工業(yè)和信息化部與鐵道部于2010年3月30日發(fā)布了工信部聯(lián)通[2010]99號(hào)文《關(guān)于加強(qiáng)鐵路沿線通信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享的通知》，對(duì)今后鐵路沿線通信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享提出了明確的要求。本文結(jié)合高鐵移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)情況，對(duì)如何開(kāi)展鐵路沿線共建共享工作進(jìn)行了分析。

2共建共享的必要性

2.1高鐵環(huán)境的制約

高鐵建設(shè)沿線基本上由高架橋及隧道構(gòu)成，且所經(jīng)區(qū)域絕大部分為基礎(chǔ)設(shè)施缺乏的郊區(qū)農(nóng)村，這種種原因?qū)е赂哞F沿線通信基礎(chǔ)資源有限。各大運(yùn)營(yíng)商除相互間的共建共享外，還必須考慮與鐵路部門(mén)的通信基礎(chǔ)設(shè)施的共建共享。

2.2節(jié)能減排的需要

節(jié)能減排是我國(guó)基本國(guó)策中的重要內(nèi)容，共建共享能有效降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程對(duì)土地、電力資源、建材及人力的消耗，是通信工程節(jié)能減排最佳手段之一。在高鐵移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，通過(guò)共享機(jī)房、鐵塔、電源、蓄電池、空調(diào)等設(shè)施可有效提高設(shè)施利用率，降低基站選址難度，節(jié)省大量能源。

2.3投資成本的節(jié)約

通信設(shè)施的共建共享可有效地節(jié)約投資成本和運(yùn)維成本。從目前運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)成本結(jié)構(gòu)上看，僅機(jī)房、鐵

塔、外市電引入這三項(xiàng)基礎(chǔ)配套投資就占了總投資比例的50％以上。如能在共享以上基礎(chǔ)配套設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)一步共建共享傳輸線路、電源、空調(diào)等設(shè)施，將可最大限度地降低運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)和運(yùn)維成本。在電信行業(yè)資費(fèi)不斷下調(diào)的今天，運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)成本的快速增長(zhǎng)與業(yè)務(wù)收入增長(zhǎng)趨緩形成了鮮明的對(duì)比。共建共享工作是運(yùn)營(yíng)商共贏互利的有效手段，在經(jīng)濟(jì)上更是運(yùn)營(yíng)商為數(shù)不多但行之有效的帕累托改進(jìn)(帕累托改進(jìn)是指在不減少一方的福利時(shí)，通過(guò)改變現(xiàn)有的資源配置而提高另一方的福利)，是運(yùn)營(yíng)商未來(lái)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的必然趨勢(shì)。

3共建共享的實(shí)施分析

3.1機(jī)房部分

(1)共建情況

各大運(yùn)營(yíng)商共建機(jī)房時(shí)應(yīng)確保各使用方的機(jī)房空間互相獨(dú)立，以保障安全和便于維護(hù)。如征地面積許可，各運(yùn)營(yíng)商可獨(dú)立一間，一門(mén)一戶；如征地面積較小，可分層建設(shè)，各運(yùn)營(yíng)商每家一層，分層使用。

(2)共享情況

高鐵沿線都分布有鐵路GSM-R系統(tǒng)的機(jī)房，且長(zhǎng)度超過(guò)500米的隧道內(nèi)都布置了避車洞室。在不影響高鐵覆蓋的前提下，各大運(yùn)營(yíng)商都應(yīng)優(yōu)先考慮共享鐵路的機(jī)房與避車洞室以節(jié)省建設(shè)成本?？紤]到鐵路機(jī)房的冗余空間有限，建議運(yùn)營(yíng)商盡可能采用射頻拉遠(yuǎn)或光纖直放站等方式。

(3)投資對(duì)比(表1)

3.2鐵塔部分

(1)共建情況

對(duì)于運(yùn)營(yíng)商共建鐵塔情況，必須考慮3家通信運(yùn)營(yíng)商5種制式、6副無(wú)線天線的安裝要求。同時(shí)鐵塔最低平臺(tái)的高度應(yīng)能滿足使用方的天線覆蓋要求，平臺(tái)間距不大于5m；在滿足天線豎直方向間距要求的前提下，宜盡量減小平臺(tái)間距。

(2)共享情況

鐵路GSM-R鐵塔一般都只有兩層平臺(tái)，運(yùn)營(yíng)商考慮共享鐵路鐵塔時(shí)除注意重新計(jì)算核實(shí)塔桅設(shè)計(jì)(著重于鐵塔本身承載力、構(gòu)件性能及抗風(fēng)荷載能力等)外，還需考慮由于平臺(tái)過(guò)少天線需安裝在鐵塔塔身的情況。

(3)投資對(duì)比(表2)

3.3交流電源部分

(1)共建情況

各大運(yùn)營(yíng)商共建交流電源系統(tǒng)時(shí)，建議外市電引入和交流系統(tǒng)統(tǒng)一建設(shè)，在考慮變壓器或者市電引入容量

時(shí)應(yīng)保證所有通信負(fù)荷和建筑負(fù)荷，同時(shí)需注意交流配電系統(tǒng)應(yīng)滿足各運(yùn)營(yíng)商的分路需求。

(2)共享情況

高鐵沿線絕大部分為基礎(chǔ)設(shè)施缺乏的郊區(qū)或農(nóng)村，設(shè)備供電存在市電引入困難或經(jīng)常斷電等問(wèn)題。建議運(yùn)營(yíng)商在鐵路方同意的情況下盡可能共享鐵路電力。一方面電力穩(wěn)定有了保障，另一方面也可有效解決防盜、安全等方面的問(wèn)題。

(3)投資對(duì)比(表3)

3.4直流電源部分

(1)共建情況

在建設(shè)條件允許的情況下，各大運(yùn)營(yíng)商可分別建設(shè)一套直流電源系統(tǒng)和蓄電池組。但針對(duì)高鐵這類機(jī)房空間有限且電力資源缺乏的特殊情況，各運(yùn)營(yíng)商可共建直流電源系統(tǒng)；考慮到產(chǎn)權(quán)分割及后期維護(hù)等方面的因素，建議運(yùn)營(yíng)商采用“一方建設(shè)、另外兩方共享”的模式，從而有效避免因產(chǎn)權(quán)不清晰所帶來(lái)的各種不必要的麻煩。

(2)共享情況

鐵路部門(mén)從高鐵運(yùn)行安全等方面考慮，一般不提供直流電源的共享。

(3)投資對(duì)比(表4)

3.5傳輸部分

(1)共建情況

傳輸部分的共建主要指桿路和光纜的共建。對(duì)于桿路共建，需注意安裝兩條以上光纜時(shí)，上下兩層光纜間距不得小于0.4m；同時(shí)最下層光纜與其他建筑物間距需滿足《架空光(電)纜通信桿路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。

(2)共享情況

高鐵沿線隧道眾多，運(yùn)營(yíng)商為解決隧道覆蓋勢(shì)必要在隧道內(nèi)避車洞室安裝設(shè)備。同時(shí)鐵路槽道資源有限，從節(jié)約空間、節(jié)省投資的角度出發(fā)，建議運(yùn)營(yíng)商在鐵路紅線內(nèi)的光纜采取“一家牽頭統(tǒng)一建設(shè)，布放一根大芯數(shù)光纜由各運(yùn)營(yíng)商平均分配”的方式解決。

(3)投資對(duì)比(表5)

3.6其他

關(guān)于空調(diào)的使用，如各運(yùn)營(yíng)商共享同一機(jī)房，應(yīng)統(tǒng)一安裝空調(diào)使用；如各運(yùn)營(yíng)商不同機(jī)房，應(yīng)各自獨(dú)立安裝空調(diào)使用。對(duì)于監(jiān)控設(shè)備，各運(yùn)營(yíng)商應(yīng)獨(dú)立建設(shè)，但需注意運(yùn)營(yíng)商在鐵路隧道、大型橋梁設(shè)置的移動(dòng)通信設(shè)施，需納入鐵路綜合環(huán)境監(jiān)控統(tǒng)一監(jiān)管系統(tǒng)。

4基礎(chǔ)設(shè)施共建共享投資費(fèi)用節(jié)省對(duì)比

4.1運(yùn)營(yíng)商自建與共建所需投資費(fèi)用對(duì)比(表6)

從表6可看出，如各運(yùn)營(yíng)商需建設(shè)30座基站時(shí)，采用分?jǐn)偣步ǚ绞?，即在平均分?jǐn)偟那闆r下，一家運(yùn)營(yíng)商建設(shè)，另外兩家運(yùn)營(yíng)商共享，則單獨(dú)一家只需建設(shè)10座基站的基礎(chǔ)設(shè)施，即可使用剩余20座基站的基礎(chǔ)設(shè)施。在此情況下，電信基礎(chǔ)設(shè)施所需投資約為：87*10=870(萬(wàn)元)。而采用自建方式，電信基礎(chǔ)設(shè)施所需投資約為：53.5*30=1605(萬(wàn)元)。由此可見(jiàn)，采用共建方式時(shí)，運(yùn)營(yíng)商建設(shè)30座基站可節(jié)省投資達(dá)735萬(wàn)元。

4.2運(yùn)營(yíng)商自建與共享鐵路設(shè)施投資費(fèi)用節(jié)省對(duì)比(表7)

根據(jù)表7的投資對(duì)比分析可看出，如各運(yùn)營(yíng)商需建設(shè)30座基站時(shí)，采用共享鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的方式，即3家運(yùn)營(yíng)商共同租用鐵路的電信基礎(chǔ)設(shè)施，并平均分?jǐn)傆纱怂a(chǎn)生的租賃費(fèi)用，則每運(yùn)營(yíng)商所需的投資費(fèi)用約為：

39.6／3*30=396(萬(wàn)元)。而采用自建方式，電信基礎(chǔ)設(shè)施所需投資約為：53.5*30=1605(萬(wàn)元)。由此可見(jiàn)，采用共享鐵路基礎(chǔ)設(shè)施方式時(shí)，運(yùn)營(yíng)商建設(shè)30座基站可節(jié)省投資達(dá)1209萬(wàn)元。

5共建共享的技術(shù)分析

運(yùn)營(yíng)商在共建共享過(guò)程中會(huì)遇到一系列的技術(shù)問(wèn)題，如：哪些電信基礎(chǔ)設(shè)施可以共建共享?共建共享應(yīng)該滿足哪些要求?如何避免共建共享中多系統(tǒng)間的相互干擾?如何滿足鐵塔承重的安全要求?等等。限于篇幅，本文著重對(duì)多系統(tǒng)問(wèn)的相互干擾問(wèn)題進(jìn)行分析。針對(duì)高鐵覆蓋的特殊場(chǎng)景，干擾分析應(yīng)分為隧道內(nèi)與隧道外兩種情況進(jìn)行。

5.1隧道內(nèi)的干擾分析

隧道內(nèi)由于空間有限，鐵路部門(mén)只允許運(yùn)營(yíng)商敷設(shè)兩根漏纜，隧道室分覆蓋勢(shì)必采用共建共享方式解決，各大運(yùn)營(yíng)商通過(guò)POI合路共用漏纜覆蓋。通常，POI可以有兩種合路設(shè)計(jì)方案，合纜方案和上／下行分纜方案。對(duì)于各系統(tǒng)隔離度要求低的，如：GSM系統(tǒng)與WCDMA系統(tǒng)，可采用合纜方案覆蓋；而對(duì)于各系統(tǒng)隔離度要求較高的，如：移動(dòng)采用880MHz～890MHz E-GSM低頻段，則需要使用上／下行分纜方案。

在考慮各運(yùn)營(yíng)商間相互干擾問(wèn)題的同時(shí)，還需注意移動(dòng)GSM系統(tǒng)及電信CDMA系統(tǒng)與鐵路GSM-R系統(tǒng)間的干擾問(wèn)題。假設(shè)13／8英寸泄漏電纜在900M頻段2米處的耦合損耗(95％)為65dB，當(dāng)泄漏電纜布放間距為2米時(shí)，提供的空間隔離度為：

MCL_泄漏電纜=2*[65dB+101g(1／2)]=124dB

即當(dāng)運(yùn)營(yíng)商與鐵路的泄漏電纜垂直間距為2米時(shí)，完全能夠滿足干擾抑制需求。

5.2隧道外的干擾分析

對(duì)于隧道外的高鐵覆蓋，可選擇運(yùn)營(yíng)商共建鐵塔或共享鐵路鐵塔兩種方式解決；無(wú)論采用哪種方式，都必須考慮3家通信運(yùn)營(yíng)商5種制式、6副無(wú)線天線的安裝要求。

不同系統(tǒng)進(jìn)行鐵塔共享必然增加了各系統(tǒng)間相互干擾的機(jī)會(huì)，在不影響系統(tǒng)性能的前提下將干擾損失降低至最小，則需要各系統(tǒng)間保持適當(dāng)?shù)母綦x。干擾的隔離度要求應(yīng)從雜散干擾、互調(diào)干擾、阻塞干擾三個(gè)角度進(jìn)行分析，其中以雜散干擾和帶外阻塞最為嚴(yán)重。根據(jù)各系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范中給出的最低隔離度要求進(jìn)行分析，可得出結(jié)論：在考慮一定工程余量的前提下，當(dāng)隔離度大于40dB時(shí)，就能滿足各系統(tǒng)問(wèn)的干擾隔離要求。

由于各運(yùn)營(yíng)商系統(tǒng)共塔安裝，且垂直隔離效果相對(duì)較好，因此在實(shí)際工程建設(shè)中一般采用垂直隔離方式。垂直隔離效果見(jiàn)表8：

對(duì)于采用天線垂直隔離都無(wú)法滿足要求的，可通過(guò)增加外部帶通濾波器方式予以解決。

6結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)已進(jìn)入到高鐵時(shí)代，但高鐵移動(dòng)覆蓋建設(shè)對(duì)各運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新課題。如何在這個(gè)全新課題的基礎(chǔ)上推進(jìn)共建共享，以及共建共享完成后如何維護(hù)等問(wèn)題將對(duì)運(yùn)營(yíng)商在高鐵建設(shè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中造成較大的困擾。工信部聯(lián)通[2010]9號(hào)文的發(fā)布為各大運(yùn)營(yíng)商與鐵道部的合作制定了框架，并提出了指導(dǎo)性意見(jiàn)，但具體的協(xié)議細(xì)節(jié)及合作模式仍需較長(zhǎng)時(shí)間的探索。

在強(qiáng)調(diào)節(jié)能減排、投資可控的今天，共建共享已經(jīng)是各大運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一種必然趨勢(shì)，相信隨著時(shí)間的推移，以上問(wèn)題都能得到很好的解決。