小區(qū)合并技術(shù)在西寶高速鐵路中的應(yīng)用研究

王 波

(中國(guó)鐵建電氣化局北方公司，山西 太原 030053)

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小區(qū)合并技術(shù)在西寶高速鐵路中的應(yīng)用研究

王 波

(中國(guó)鐵建電氣化局北方公司，山西 太原 030053)

介紹了小區(qū)合并技術(shù)的原理，分析了RRU多站點(diǎn)共小區(qū)的優(yōu)點(diǎn)，闡述了小區(qū)合并技術(shù)在西寶高速鐵路中的應(yīng)用方案，指出小區(qū)合并技術(shù)對(duì)改善高鐵網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量、提高客戶滿意度、提升運(yùn)營(yíng)商品牌形象有重要作用。

小區(qū)合并技術(shù)，高速鐵路，GSM網(wǎng)絡(luò)

從2008開始中國(guó)的高鐵進(jìn)入了快速發(fā)展的時(shí)代，為人們的出行和生活提供了極大的方便，縮短了原有的時(shí)間。由于目前手機(jī)的普及，如何在客戶乘坐高鐵的過(guò)程中提供高質(zhì)量的通話和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，一直是各大運(yùn)營(yíng)商努力的方向。由于高鐵的移動(dòng)速度高以及密封的車體導(dǎo)致的信號(hào)損失，高鐵通話質(zhì)量一直不高。2011年，各大運(yùn)營(yíng)商為了提高自己的品牌形象，提高服務(wù)滿意度，加大了對(duì)高鐵沿線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，如今各大高鐵線路的通話質(zhì)量都有明顯的提高。

影響高鐵通訊的首要因素就是多普勒頻移效應(yīng)。它會(huì)對(duì)系統(tǒng)的接入、覆蓋、調(diào)制解調(diào)等產(chǎn)生明顯的影響。如果系統(tǒng)不能通過(guò)有效的算法等完成矯正，就會(huì)導(dǎo)致不能正常的通信。接下來(lái)對(duì)高鐵通信有明顯影響的是高鐵采用的密閉式廂體。這些車體導(dǎo)致無(wú)線信號(hào)穿透損耗較大。為了消除這種因素的影響就需要加大站點(diǎn)覆蓋密度，導(dǎo)致覆蓋方案成本的增加。由于高鐵穿越的地區(qū)范圍大，跨越多個(gè)城市，涉及的場(chǎng)景有橋梁、隧道、市區(qū)、郊區(qū)等，導(dǎo)致行進(jìn)的過(guò)程中小區(qū)變更頻繁、掉話、起呼失敗等頻繁出現(xiàn)。

為了解決以上問(wèn)題，在西寶線上利用小區(qū)合并技術(shù)提供高質(zhì)量的通信服務(wù)，解決部分路段出現(xiàn)了脫網(wǎng)、不能正常呼叫和切換以及掉話等現(xiàn)象。多RRU的合并技術(shù)可以有效的擴(kuò)展單個(gè)小區(qū)的覆蓋范圍，將多個(gè)射頻拉遠(yuǎn)模塊覆蓋小區(qū)合并成一個(gè)邏輯小區(qū)，從而起到減少了小區(qū)切換次數(shù)的作用。

1 共小區(qū)原理和應(yīng)用

1.1 原理介紹

RRU共小區(qū)技術(shù)是根據(jù)分布式基站DBS3900架構(gòu)設(shè)計(jì)出來(lái)的，它使歸屬于同一個(gè)基帶處理單元的不同物理位置的射頻拉遠(yuǎn)模塊，盡可能配置為相同配置小區(qū)，包括載波的數(shù)量、頻點(diǎn)，而它的功率可以根據(jù)不同場(chǎng)景的應(yīng)用而進(jìn)行微調(diào)，當(dāng)列車經(jīng)過(guò)同一小區(qū)的多個(gè)位置時(shí)則無(wú)切換，可以提高通信質(zhì)量。物理小區(qū)被稱之為位置組subsite，多個(gè)subsite構(gòu)成一個(gè)邏輯小區(qū)CellA。

1.2 主、從subsite的設(shè)定

在后臺(tái)可以配置任何一個(gè)subsite為主subsite，其他的subsite就會(huì)配置為從subsite。主subsite完成的業(yè)務(wù)功能包含subsite管理，業(yè)務(wù)控制等;從subsite將上下行數(shù)據(jù)發(fā)送到主subsite。主subsite和從subsite之間的數(shù)據(jù)交換都需要通過(guò)BBU來(lái)完成。

1.3 RRU多站點(diǎn)共小區(qū)優(yōu)點(diǎn)

1)減少小區(qū)間的切換，提高切換成功率。以1個(gè)BBU配置6個(gè)subsite為例，每個(gè)subsite的覆蓋范圍為3 km，總共覆蓋的范圍為18 km。如果不采用RRU共享區(qū)技術(shù)，一共會(huì)發(fā)送7次小區(qū)切換，在切換的過(guò)程中很有可能發(fā)送切換失敗而影響通話質(zhì)量。而采用RRU共小區(qū)方案，由于形成了連續(xù)的覆蓋區(qū)域，一共才發(fā)送2次切換，分別為入小區(qū)切換和出小區(qū)切換。在18 km的覆蓋區(qū)域切換的次數(shù)少了71.43%，小區(qū)之間不用再切換，而且彼此協(xié)作保障了通話質(zhì)量，降低了掉話率等。2)提高載頻利用率。降低頻率規(guī)劃難度，減少干擾。 在高鐵運(yùn)行的過(guò)程中，可能會(huì)遇到幾個(gè)話務(wù)量集中的小區(qū)，其他的小區(qū)都是空閑狀態(tài)，導(dǎo)致通話質(zhì)量降低。而采用了RRU共小區(qū)的方案，它拉長(zhǎng)了小區(qū)的覆蓋長(zhǎng)度，均勻了小區(qū)的負(fù)載，提高了小區(qū)頻點(diǎn)的利用效率而且減小了相鄰小區(qū)間的彼此干擾。

2 小區(qū)合并的鐵路通信方案

目前靈活適應(yīng)性地選擇鐵路沿線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案。以宏基站為例，日本新干線,宏基站+車載分布系統(tǒng)，又如歐洲高鐵,光纖直放站專網(wǎng)如京津城際列車,光纖直放站專網(wǎng)+車載分布系統(tǒng)，如京津城際與歐洲技術(shù)結(jié)合。在西寶高鐵的GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋的施工過(guò)程中,移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商采用了Building Base band Unit(BBU)+Radio

Remote Unit(RRU)擴(kuò)展小區(qū)方案。其網(wǎng)絡(luò)覆蓋示意圖如圖1所示，基帶處理單元主要負(fù)責(zé)射頻拉遠(yuǎn)模塊連接，射頻拉遠(yuǎn)模塊可以靈活放置。通過(guò)射頻拉遠(yuǎn)模塊實(shí)現(xiàn)多小區(qū)合并,減少了切換次數(shù),擴(kuò)大單小區(qū)的覆蓋范圍。在建設(shè)GSM網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，需要根據(jù)高鐵速度合理設(shè)置小區(qū)的覆蓋大小，如果設(shè)置的太小，導(dǎo)致來(lái)不及切換而掉話，如果覆蓋范圍大,成本就相應(yīng)的提高。在綜合考慮后需要設(shè)置合理的覆蓋方案。為了保障西寶高鐵的GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋的質(zhì)量，提高客戶對(duì)公司的服務(wù)滿意度，歸納了西寶高鐵的GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作的總體覆蓋建設(shè)原則：

1)西寶高鐵的GSM網(wǎng)絡(luò)采用專網(wǎng)建設(shè)，高鐵用戶僅在專網(wǎng)內(nèi)通信,有效的克服常規(guī)覆蓋模式重疊區(qū)不足的缺點(diǎn)。2)西寶高鐵的GSM網(wǎng)絡(luò)采用專網(wǎng)建設(shè)，采用華為分布式基站解決方案,該方案有穩(wěn)定性高,成本低,功率高,體積小，重量輕的特點(diǎn)。華為分布式基站解決方案已經(jīng)在多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的商用網(wǎng)絡(luò)上得到應(yīng)用，大幅降低了運(yùn)營(yíng)商建網(wǎng)難度和建網(wǎng)成本。3)西寶高鐵的GSM網(wǎng)絡(luò)按照規(guī)劃開展選址施工作業(yè)，充分利用了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，共建共享，大大降低了建設(shè)成本，提升投資效益。4)西寶高鐵的GSM網(wǎng)絡(luò)采用以提高客戶滿意度為出發(fā)點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和性能的提升上狠下功夫，對(duì)高速鐵路GSM網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新方面做出不小突破與貢獻(xiàn)。西寶高鐵GSM覆蓋的建設(shè)中,采用華為DBS3900分布式基站方案，在一個(gè)BBU3900下掛6個(gè)RRU3232,單小區(qū)覆蓋距離在10 km左右。小區(qū)的覆蓋范圍需要跟高鐵的速度相匹配,如果覆蓋的區(qū)域小，很快穿過(guò)切換區(qū)而導(dǎo)致掉話以及起呼失敗等現(xiàn)象，如果覆蓋的區(qū)域過(guò)大，導(dǎo)致同時(shí)使用的終端過(guò)多，容量上不夠，增加容量就需要增加投入成本。

3 結(jié)語(yǔ)

由于高鐵穿越的地區(qū)范圍大，跨越多個(gè)城市，涉及的場(chǎng)景有橋梁，隧道，市區(qū)，郊區(qū)等，導(dǎo)致行進(jìn)的過(guò)程中小區(qū)變更頻繁，掉話，起呼失敗等頻繁出現(xiàn)。

為了解決以上問(wèn)題，在西寶線上利用小區(qū)合并技術(shù)提供高質(zhì)量的通信服務(wù)，解決部分路段出現(xiàn)了脫網(wǎng)、不能正常呼叫和切換以及掉話等現(xiàn)象。多射頻拉遠(yuǎn)模塊的合并技術(shù)可以有效地?cái)U(kuò)展單小區(qū)范圍，將多射頻拉遠(yuǎn)模塊的覆蓋小區(qū)合并成同一邏輯小區(qū)，大大減少切換次數(shù)。本文詳細(xì)討論了共小區(qū)技術(shù)在高鐵中的應(yīng)用，結(jié)合華為分布式高鐵解決方案，具體實(shí)施了這個(gè)方案，包括發(fā)射點(diǎn)天線的架設(shè)方式，頻率設(shè)置，天線選型，小區(qū)載波配置，小區(qū)合并規(guī)模，位置區(qū)規(guī)劃，BBU+RRU的安裝細(xì)則以及其他外圍設(shè)備的安裝等都做了說(shuō)明，通過(guò)實(shí)際的數(shù)據(jù)測(cè)試說(shuō)明共小區(qū)方案大幅的提高了用戶的接通率和降低了掉話率。

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[2] 肖 斌，劉文雯.GSM-R系統(tǒng)中位置管理技術(shù)研究[A].GSM-R移動(dòng)通信及無(wú)線電管理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].北京：北京交通大學(xué)現(xiàn)代通信研究所，2006.

The application research of village merging technology in Xi-Bao high speed railway

Wang Bo

(NorthCompany,ChinaRailwayConstructionElectrificationBureau,Taiyuan030053,China)

This paper introduced the principle of village merging technology, analyzed the advantage of RRU multi-site community, elaborated the application scheme of village merging technology in Xi-Bao high speed railway, pointed out that village merging technology had important role to improve the high speed rail network coverage quality, improve customer satisfaction, improve operator brand image.

village merging technology, high speed railway, GSM network

1009-6825(2016)13-0139-02

2016-02-29

王 波(1983- )，男，工程師

U212

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