4G助力軌道交通進入“雙高時代”

中興通訊 | 鄭虹

出于用戶的移動終端上網(wǎng)業(yè)務、視頻業(yè)務以及地鐵監(jiān)控系統(tǒng)的需求，一個覆蓋廣、下載快、感知好的高鐵網(wǎng)絡必不可少。同時隨著LTE網(wǎng)絡建設的興起，高質量的軌道覆蓋工程建設需求也已接踵而至。

中國的城市化進程不斷加快，越來越多的人出行也都在選擇方便快捷的地鐵，高鐵等軌道交通工具。

繼2013年底滬杭高鐵、2014年初京津高鐵相繼覆蓋4G網(wǎng)絡后，近日，京廣高鐵中的鄭州至許昌段也由河南移動完成了4G實驗專網(wǎng)工程。預計2014年，越來越多的鐵路線路上的用戶將享受到4G高速網(wǎng)絡服務。

出于用戶的移動終端上網(wǎng)業(yè)務、視頻業(yè)務以及地鐵監(jiān)控系統(tǒng)的需求，一個覆蓋廣、下載快、感知好的高鐵網(wǎng)絡必不可少。同時隨著LTE網(wǎng)絡建設的興起，高質量的軌道覆蓋工程建設需求也已接踵而至。

軌道覆蓋的特點

地鐵多為封閉是環(huán)境，無線信號在隧道場景中傳播容易產(chǎn)生快衰落，車體會產(chǎn)生較大的損耗。列車車體、展臺兩側安全屏蔽門會對無線產(chǎn)生嚴重的屏蔽。

作為重要的城市交通工具，城市軌道交通的用戶人流量很大，特別是上下班的高峰期，具有很高的突發(fā)話務量，用戶需求以數(shù)據(jù)語音業(yè)務為主，傳統(tǒng)的宏覆蓋方式已無法勝任需求，使用泄露電纜會是比較好的辦法。

同時，地鐵隧道與外界環(huán)境隔離，干擾主要來自小區(qū)內部和前后鄰區(qū)的干擾，相比宏覆蓋而言，干擾較小、信號比較純凈。在地鐵場景中，由于列車的快速移動，列車闖過一個傳統(tǒng)邏輯小區(qū)時間大大縮短。位于列車中的終端，會由于快速移動而頻繁的進行小區(qū)重選和切換，一方面，切換和重選會影響用戶的使用感受，另外一方面，頻繁的重選和切換容易造成終端脫網(wǎng)，因切換失敗而掉話等問題。因此對于其特殊場景下的干擾和快速運動的切換問題，使用超級小區(qū)不失為一個有效辦法。

而平均時速在200km/h以上的高鐵列車運行時，相對于正常狀態(tài)，多普勒頻移現(xiàn)象也較為明顯，嚴重影響了網(wǎng)絡質量，線路覆蓋率從99%以上下降到84%，話音接通率從96%以上下降到81%左右，掉話率也會上升25%，傳統(tǒng)移動信號覆蓋方式無法滿足正常的通訊需求，需要做沿線的專網(wǎng)覆蓋。

圖1 泄露電纜在軌道交通中的應用

圖2 BBU+RRU射頻拉遠分布方案

圖3 新建數(shù)字光纖直放站

地鐵無線通訊方案

在地鐵覆蓋中，通常會使用泄露電纜代替天線來發(fā)送和接受無線信號，泄露電纜能夠在隧道內形成均勻，穩(wěn)定的信號覆蓋，而且其信號方向與列車垂直，保證了多普勒頻移的最小化，從而確保了基帶的性能。但同時，泄露電纜的成本也很高，一般室內覆蓋系統(tǒng)中使用性價比不高，但在地鐵中泄漏電纜有獨特優(yōu)勢。在地鐵拐彎處，傳統(tǒng)天線照射的衰減非常嚴重，但泄露電纜可以靈活彎折，可適應地鐵中拐彎的要求。如圖1。

由于地鐵交通覆蓋距離長，為方便設備組網(wǎng)，推薦采用BBU+RRU進行射頻拉遠分布系統(tǒng)，這種方式可以有效減少饋線損耗，提高信號質量。超級小區(qū)技術也同時被用來減少干擾，提高信號質量。在使用多個RRU進行軌道覆蓋的情況下，超級小區(qū)將原來多個覆蓋不同區(qū)域的小區(qū)作為一個小區(qū)來處理，原來每個小區(qū)被成為該小區(qū)的一個CP（Cell Portion）。多個CP在邏輯上屬于同一個小區(qū)，共享相同的小區(qū)資源，不同的CP之間不會涉及移動性問題，從而降低了用戶的切換頻率，提高了快速運行列車里的用戶體現(xiàn)。如圖2。

高鐵通訊三種方案

對于高鐵，通常情況下有三種方式進行網(wǎng)絡覆蓋，一是對沿線的已有的宏站進行改造，二是在沿線新建宏站做專項覆蓋，三是新建數(shù)字光纖直放站做專項覆蓋。其中新建數(shù)字光纖直放站的覆蓋方式具有投資小、建網(wǎng)快、后期擴容方便等特點，是高速鐵路覆蓋最佳選擇方案。其具體方式為，在線路中間位置選擇業(yè)務量較低的基站接入數(shù)字光纖直放站的近端機，近端機將RRU耦合來的射頻信號轉化為光信號，通過光纖拉遠至遠端機，利用數(shù)字光纖直放站獨有的遠端機級聯(lián)組網(wǎng)功能，單側最遠可連接至15km處，遠端機將光信號恢復成射頻信號放大后，通過沿線布置的高增益窄波束定向天線完成覆蓋。

此方式通過調整時延調整功能和串并聯(lián)組網(wǎng)功能，擴大單小區(qū)的覆蓋能力，減少了切換次數(shù)。同時通過高增益天線和Z字型布網(wǎng)，具備大覆蓋范圍和平衡覆蓋的特點。如圖3。

BBU+RRU分布式基站的亮點

采用BBU+RRU分布式基站或數(shù)字光纖直放站，中興通訊實現(xiàn)了軌道和站臺的無縫覆蓋。在RRU方面，中興通訊提供了大功率高容量的R8882設備，在高達60W大功率輸出情況下可以滿足軌道覆蓋里各種場景的信源要求。另外在無線信號處理中，中興通訊通過先進的小區(qū)合并技術，有效減少了地鐵覆蓋中用戶發(fā)生的小區(qū)切換頻度。同時中興通訊所提供的光纖直放站通過數(shù)字技術的采用，實現(xiàn)了設備間時延調整功能，更好地解決了連續(xù)覆蓋中重疊覆蓋時的時延問題，有效解決了因多普勒頻移帶來的信號覆蓋問題。

中興通訊作為全球領先的綜合通信解決方案提供商，有通訊業(yè)界最完整的、端到端的產(chǎn)品和綜合解決方案，通過全系列的無線、有線、業(yè)務、終端產(chǎn)品和專業(yè)通訊服務，靈活滿足不同行業(yè)的差異化需求以及快速創(chuàng)新的追求。