應(yīng)對高速交通網(wǎng)優(yōu)挑戰(zhàn)CDMA頻率與容量優(yōu)勢漸顯

中國電信股份有限公司四川分公司 | 張?bào)K 張寶 張銳

應(yīng)對高速交通網(wǎng)優(yōu)挑戰(zhàn)CDMA頻率與容量優(yōu)勢漸顯

中國電信股份有限公司四川分公司 | 張?bào)K 張寶 張銳

為了改善高速交通的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，中國電信除了實(shí)施高鐵、高速專項(xiàng)測試/優(yōu)化等，還在積極探索“高鐵E網(wǎng)”、動(dòng)態(tài)軟切換、高鐵系統(tǒng)參數(shù)配置等新技術(shù)。

在即將到來的“十二五”時(shí)期，預(yù)計(jì)我國高速公路里程將超過美國，“四縱四橫”的高速鐵路也將發(fā)展成熟，載著中國駛?cè)搿按蠼煌〞r(shí)代”。

如何優(yōu)化融合了2G和3G的高速交通沿線的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、提升運(yùn)營商品牌形象，應(yīng)對高速交通沿線的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)容量、用戶體驗(yàn)這三大挑戰(zhàn)，已然成為擺在運(yùn)營商面前的重要課題。

高速環(huán)境帶來的網(wǎng)絡(luò)問題

網(wǎng)絡(luò)覆蓋的4個(gè)關(guān)鍵。一，高速行駛帶來的多普勒頻移，嚴(yán)重導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量的下降，當(dāng)列車時(shí)速為350km/h、電磁波頻率800MHz時(shí)，多普勒頻移的范圍是±260Hz，發(fā)生頻移后，系統(tǒng)測算的信號(hào)接收點(diǎn)，不再是實(shí)際信號(hào)的最強(qiáng)接收點(diǎn)；二，沿線覆蓋范圍廣，通常一條鐵路要穿越幾個(gè)省市，這對于邊界優(yōu)化處理提出了更高的要求；三，沿線地形復(fù)雜，高速鐵路或者公路往往涉及到高山、平原、丘陵、隧道、橋梁等多種地形的覆蓋，需要采取綜合手段進(jìn)行優(yōu)化；四，穿透損耗影響大，高鐵動(dòng)車組列車具有密封性能好、車體穿透損耗高的特性，因此信號(hào)必須有足夠強(qiáng)的穿透力。

網(wǎng)絡(luò)容量顯隱憂。聚集效應(yīng)明顯，在服務(wù)區(qū)、鐵路站點(diǎn)、車廂內(nèi)往往短時(shí)間聚集大量的用戶，這對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載是一個(gè)極大的考驗(yàn)；季節(jié)性明顯，尤其是在春節(jié)等重要節(jié)假日時(shí)，話務(wù)量的增長數(shù)倍，只有通過緊急擴(kuò)容來滿足需求；應(yīng)急保障性強(qiáng)，在發(fā)生交通事故（如7.23特大事故）或因特殊天氣等引起的堵車、車輛滯留等問題時(shí)，需要充分確保通信的安全暢通，創(chuàng)造必要及時(shí)的救援應(yīng)急條件。

用戶感知亟待提高。通信區(qū)域的頻繁重選與切換嚴(yán)重，現(xiàn)網(wǎng)基站覆蓋方式小區(qū)過多，切換關(guān)系復(fù)雜，且重疊覆蓋區(qū)域短，容易出現(xiàn)針尖效應(yīng)以及切換不及時(shí)等問題，由此導(dǎo)致了通信過程中的掉話、掉線、接入失敗、切換失敗等問題。

CDMA頻率與容量特性提升網(wǎng)優(yōu)水平

中國電信對于高鐵、高速公路的測試優(yōu)化工作十分重視，低發(fā)射功率綠色環(huán)保的CDMA技術(shù)相對GSM也顯現(xiàn)出一定優(yōu)勢。

在網(wǎng)絡(luò)覆蓋方面，800MHz頻段CDMA其電磁波頻率越低衰減越小，具有更強(qiáng)的繞射能力，穿透能力也更強(qiáng)些。另外CDMA的關(guān)鍵技術(shù)為擴(kuò)頻技術(shù)，所以它的功率譜被擴(kuò)展得很寬，功率很低，有助于防止其它信道的干擾和干擾其它信道；從容量方面，在使用相同頻率資源的情況下，CDMA理論上比模擬網(wǎng)容量大20倍，實(shí)際使用中比模擬網(wǎng)大10倍，比GSM要大約5倍。另外，CDMA成熟的功控技術(shù)在保持高質(zhì)量通話的同時(shí)，可以容納更多的用戶。從客戶感知方面，CDMA系統(tǒng)采用軟切換技術(shù)，信號(hào)切換采用“先連接再斷開”，這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點(diǎn)，13kb的語音編碼器，保證了為客戶提供更好的通話質(zhì)量。

引入技術(shù)創(chuàng)新

基于上述技術(shù)優(yōu)勢，中國電信還整合多方資源，積極研發(fā)，精心組織在高鐵、高速公路的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面采用了大量的新技術(shù)新手段。中國電信還在積極探索“高鐵E網(wǎng)”、動(dòng)態(tài)軟切換、高鐵系統(tǒng)參數(shù)配置等新技術(shù)，從而為繼續(xù)高鐵精品網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化積累更多成功的經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)典的案例。

光纖拉遠(yuǎn)級聯(lián)方案

光纖拉遠(yuǎn)級聯(lián)覆蓋通過集中式機(jī)房建設(shè)，光纖傳輸采用菊花鏈組網(wǎng)，減少了切換以及位置更新的頻次，解決切換頻繁和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用的問題，提高了接通率，提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量應(yīng)對業(yè)務(wù)升級；通過小區(qū)交叉頻率復(fù)用，解決了網(wǎng)絡(luò)頻點(diǎn)緊張的問題；利用共享載頻大容量覆蓋，提高了載頻的利用率；利用光纖拉遠(yuǎn)噪聲抑制、自動(dòng)時(shí)延調(diào)整、菊花鏈組等功能規(guī)避了傳統(tǒng)直放站的噪聲干擾問題，有效保證了覆蓋性能且對基站上行無干擾，同時(shí)降低了投資成本；在監(jiān)控上采用撥打探針技術(shù)完善了對級聯(lián)設(shè)備的監(jiān)控。

覆蓋增強(qiáng)技術(shù)方案

當(dāng)站點(diǎn)與鐵軌沿線垂直距離較近時(shí)，可選用窄波束高增益天線，如33度21dBi天線；當(dāng)站點(diǎn)與鐵路沿線的垂直距離較大時(shí)可選用65度18dBi天線；在城區(qū)站距較近條件下，天線增益建議為16dBi。天線型號(hào)的選擇還需要結(jié)合基站周邊環(huán)境。在郊區(qū)宜采用單極化雙天線，城區(qū)宜采用雙極化單天線，實(shí)現(xiàn)接收分集。若建設(shè)鐵塔站，應(yīng)考慮鐵塔安裝位置與投資，可采用雙極化單天線。還可采用高功率載頻、塔放、四天線分集接收等技術(shù)方案。

同PN拉遠(yuǎn)小區(qū)覆蓋方案

通常情況下，在城市移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，鐵路沿線已經(jīng)建設(shè)好了相當(dāng)一部分的宏站，可以在不增加更多設(shè)備的前提下，為了保證高速移動(dòng)終端的無縫切換（需要切換區(qū)的覆蓋重疊長度必須滿足最低的長度要求），采用同PN拉遠(yuǎn)小區(qū)方案，這樣就實(shí)現(xiàn)了帶狀覆蓋，符合高鐵實(shí)際場景，提升了切換性能和覆蓋效果。

BBU+RRU分布式基站覆蓋方案

BBU+RRU分布式基站覆蓋方式是分布式基站采用射頻模塊拉遠(yuǎn)技術(shù)，將射頻拉遠(yuǎn)單元（RRU）安裝在天線端，通過光纖連接到宏基站或獨(dú)立的基帶單元。高鐵的專網(wǎng)覆蓋屬于“線”覆蓋，且話務(wù)情況有“班次”，較為集中。因此，設(shè)立中心站點(diǎn)設(shè)置BBU，沿線通過光纖進(jìn)行RRU的分布將是高效率、低成本的解決方案。

高速交通沿線優(yōu)化案例

為了不斷提升高鐵C網(wǎng)用戶的感知，中國電信積極探索高鐵深度優(yōu)化，在某高鐵優(yōu)化的實(shí)際應(yīng)用中針對高鐵沿線中的短距離緊鄰的多個(gè)隧道中，采用小區(qū)拉遠(yuǎn)+多面天線的方式，將某一小區(qū)根據(jù)隧道的分布進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)覆蓋，同時(shí)將該小區(qū)分功分為3面天線覆蓋不同方向，既滿足了鐵路沿線對隧道的精確覆蓋要求，又照顧了周圍村落中普通用戶的通信需求，如圖所示，正前方和正后方為短隧道方向，正右側(cè)為村落方向。通過后期測試結(jié)果分析，隧道內(nèi)掉話明顯改善，周圍村落覆蓋指標(biāo)顯著提升。

在高速公路的優(yōu)化方面，中國電信采用扇區(qū)裂化優(yōu)化方法，最大限度地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源，在不增加更多基站建設(shè)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了沿線的精確化覆蓋；利用基站塔放+高增益天線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在山區(qū)的超遠(yuǎn)覆蓋和深度覆蓋。