GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化：高速鐵路覆蓋技術(shù)方案知識(shí)講解.ppt

1 哈大 長(zhǎng)吉城際鐵路吉林段專網(wǎng)覆蓋技術(shù)方案 中國移動(dòng)通信集團(tuán)吉林有限公司2009年12月 2 城際鐵路建設(shè)背景之 高鐵對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)影響 城際鐵路吉林段運(yùn)行的列車主要以CRH列車為主 由于列車的高速移動(dòng)以及列車的車體損耗大 對(duì)現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)造成以下一些問題 列車內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)弱 小區(qū)間重疊覆蓋區(qū)域縮短 用戶通話接通率低 質(zhì)量差 切換頻繁 掉話率高 GPRS E GPRS重選頻繁 影響數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的使用 位置更新頻繁 信令負(fù)荷大 中國鐵路的快速發(fā)展 對(duì)鐵路的GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋提出了更高的要求 3 目錄 技術(shù)原理及規(guī)劃方案 投資估算 4 一 技術(shù)原理及規(guī)劃方案 AFC算法 高速頻偏切換算法 網(wǎng)絡(luò)輔助小區(qū)重選 NACC 算法 規(guī)劃方案 AFC算法 AFC AutomaticFrequencyControl 技術(shù)是一種針對(duì)快速移動(dòng)場(chǎng)景設(shè)計(jì)的基站自動(dòng)頻率校正技術(shù) 該算法采用先進(jìn)的自動(dòng)頻率校正技術(shù) 根據(jù)高速移動(dòng)的特點(diǎn) 通過快速測(cè)算基站和終端無線鏈路的比特流 自動(dòng)校正兩者的頻率偏差 從而補(bǔ)償高速移動(dòng)下產(chǎn)生的多普勒頻移 AFC算法以幀為單位 進(jìn)行頻偏計(jì)算和補(bǔ)償 在高速場(chǎng)景下能夠有效改善上行接收質(zhì)量 提升用戶感受 AFC在上海磁懸浮列車的測(cè)試結(jié)果 由上圖可以看出 在高速場(chǎng)景中 AFC算法能夠有效改善上行接收質(zhì)量 高速頻偏切換算法 利用多普勒效應(yīng)判斷移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度 根據(jù)終端移動(dòng)速度判斷是否發(fā)起快速頻偏切換 取消初始切換時(shí)間的限制 減少判決時(shí)間 加快切換速度 引入 指數(shù)濾波 更好的反映變化趨勢(shì) 網(wǎng)絡(luò)輔助的小區(qū)重選NACC 手機(jī)在決定進(jìn)行小區(qū)重選之前 會(huì)向BSC發(fā)送PACKETCELLCHANGENOTIFICATION消息 其中攜帶有目標(biāo)小區(qū)的ARFCN和BSIC信息 如果服務(wù)小區(qū)支持NACC BSC收到PACKETCELLCHANGENOTIFICATION消息后 將判斷目標(biāo)小區(qū)是否支持NACC 如果目標(biāo)小區(qū)支持NACC 則向手機(jī)下發(fā)目標(biāo)小區(qū)的系統(tǒng)消息SI1 SI3 SI13 NACC算法在邢臺(tái)高鐵試驗(yàn)局測(cè)試結(jié)果 重選時(shí)間由2390ms縮短到290ms 8 一 規(guī)劃方案 鄰區(qū)表配置和頻率規(guī)劃原則 切換位置及位置區(qū)邊界設(shè)置 容量預(yù)算 高鐵小區(qū)覆蓋方案 站間距設(shè)計(jì) 塔高設(shè)計(jì) 鐵塔距軌道距離 規(guī)劃方案之鄰區(qū)表配置和頻率規(guī)劃原則 在可滿足與周圍大網(wǎng)切換需求的前提下 公網(wǎng)改造方案應(yīng)盡量簡(jiǎn)化BA2表 以便減少需要監(jiān)聽的鄰區(qū)BCCH數(shù)量 縮短監(jiān)聽周期 監(jiān)聽周期過長(zhǎng)將造成小區(qū)重選 切換的滯后 嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)性能高鐵覆蓋的頻率規(guī)劃需要結(jié)合大網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃 盡量使用備用頻點(diǎn)或其他專用頻點(diǎn) 為降低鐵路沿線的頻率復(fù)用度 減少干擾 可以考慮鐵路沿線兩側(cè)的其他站點(diǎn)適當(dāng)清頻 改用1800MHz的頻點(diǎn)進(jìn)行覆蓋 考慮鐵路部門日后對(duì)E頻段的使用 為了減小干擾 建議鐵路附近的基站盡量不要使用E頻段附近的頻點(diǎn) 規(guī)劃方案之切換位置規(guī)劃 當(dāng)列車停在相鄰小區(qū)的邊界處時(shí) 有可能會(huì)發(fā)生 乒乓 切換 也就是說 由于無線信號(hào)衰落的變化 在兩個(gè)小區(qū)間會(huì)發(fā)生多次切換 因此 切換區(qū)域應(yīng)該遠(yuǎn)離車站等列車經(jīng)常?？康牡胤交蚴菬o線信號(hào)衰落極為嚴(yán)重的地區(qū) 規(guī)劃方案之位置區(qū)邊界規(guī)劃 位置區(qū)邊界設(shè)置在話務(wù)量很少的地區(qū) 位置區(qū)邊界小區(qū)應(yīng)盡量多配置SDCCH信道 滿足列車通過時(shí)大量的位置更新對(duì)SDCCH信道的需求 配置動(dòng)態(tài)SDCCH信道 滿足信令信道的應(yīng)急需求 規(guī)劃方案之容量預(yù)算 建議采用O6的小區(qū)配置 規(guī)劃方案之高鐵小區(qū)覆蓋方案 單小區(qū)雙方向是鐵路覆蓋的最優(yōu)方案 如下圖 這樣 不但采用高增益天線增加了覆蓋范圍 又減少了切換次數(shù) 雖然每個(gè)方向上額外增加了3 5dB的功分器衰減 但總覆蓋距離增加了約50 規(guī)劃方案之站間距規(guī)劃 在甬臺(tái)溫高鐵進(jìn)行900MHz信號(hào)傳播模型矯正測(cè)試 得到車外電磁波傳播模型 Loss 31 28 92 log d 0 42 log d log h d 基站與機(jī)車臺(tái)的距離 m h 基站天線高度 取20m 在此模型基礎(chǔ)上增加25dB車體損耗 得到高鐵的車內(nèi)傳播模型 Loss 56 28 92 log d 0 42 log d log h 規(guī)劃方案之站間距規(guī)劃 切換時(shí)間主要由切換統(tǒng)計(jì)時(shí)間組成 切換過程為200 300ms 切換統(tǒng)計(jì)時(shí)間一般設(shè)置為2s 切換重疊區(qū)寬度按照6秒進(jìn)行設(shè)計(jì) 如下圖所示6秒的切換重疊區(qū)能夠滿足10秒的重選要求 按照車內(nèi)覆蓋電平大于 85dBm進(jìn)行設(shè)計(jì) 站間距 單扇區(qū)覆蓋距離 2 重疊區(qū)寬度 1 5km 規(guī)劃方案之天線掛高設(shè)計(jì) 天線選用21dbi天線 水平波瓣寬30度天線掛高20m 下傾角設(shè)置為5度 最遠(yuǎn)覆蓋距離1 5km 規(guī)劃方案之鐵塔距軌道距離 列車距離鐵塔100米以內(nèi)時(shí) 鐵塔與鐵軌的距離對(duì)頻移影響明顯 鐵塔距離鐵路過遠(yuǎn)容易吸收公網(wǎng)用戶建議鐵塔距離鐵軌50m左右 多普勒頻移公式F頻移 v sin V 車速 m s 波長(zhǎng) 17 目錄 專網(wǎng)建設(shè)的必要性分析 高速列車迅速穿越小區(qū) 導(dǎo)致用戶頻繁切換新型動(dòng)車車廂穿透損耗很大常規(guī)覆蓋模式重疊區(qū)不足 專網(wǎng)建設(shè)的必要性分析之頻繁切換 公網(wǎng)小區(qū)沿鐵路覆蓋距離短穩(wěn)定性差 手機(jī)切換 重選 到驟強(qiáng)小區(qū) 由于不能及時(shí)切出容易導(dǎo)致掉話 專網(wǎng)小區(qū)沿鐵路覆蓋距離長(zhǎng) 信號(hào)強(qiáng)度高 更適合覆蓋列車內(nèi)的用戶 高速列車用戶在常規(guī)小區(qū)中只能駐留十幾秒 為保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性 手機(jī)必須頻繁切換或重選 不同車速下 手機(jī)在常規(guī)小區(qū) lkm 中駐留的時(shí)間如下表所示 專網(wǎng)建設(shè)的必要性分析之車廂穿透損耗大 新型動(dòng)車組穿透損耗遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)列車 這也導(dǎo)致車內(nèi)覆蓋下降 重疊區(qū)不足 不但影響正常切換 而且通話質(zhì)量大幅下降 專網(wǎng)建設(shè)的必要性分析之重疊區(qū)不足 重疊區(qū)要以重選時(shí)間要求進(jìn)行設(shè)計(jì) 協(xié)議規(guī)定鄰區(qū)的C2值高于服務(wù)小區(qū)的C2值連續(xù)5s觸發(fā)重選兩小區(qū)重選重疊區(qū)長(zhǎng)度應(yīng)保障列車10s運(yùn)行時(shí)間 由于動(dòng)車穿透損耗增大 公網(wǎng)的重疊寬度不能保障10s的重疊覆蓋 高速用戶經(jīng)常出現(xiàn)掉話和脫網(wǎng) 不同車速下所需重疊覆蓋區(qū)寬度如下表所示 高鐵用戶是移動(dòng)通訊覆蓋的新領(lǐng)域 其運(yùn)動(dòng)速度快 覆蓋強(qiáng)度低 用戶感受差 覆蓋高速鐵路有利于樹立良好的服務(wù)品牌 常規(guī)基站在信號(hào)強(qiáng)度和切換秩序上都無法滿足高速鐵路的覆蓋需求 鐵路專網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 穩(wěn)定性高 是最有利的高鐵覆蓋解決方案 小結(jié) 23 目錄 24 一 分布式基站建設(shè)方案 高鐵覆蓋專有技術(shù) 市區(qū)覆蓋方案分析 專網(wǎng)組網(wǎng)方案 分布式基站簡(jiǎn)介 遠(yuǎn)距離供電方案 分布式基站建設(shè)方案之專有技術(shù) TRAIN RRU RRU RRU 1 5km 1 5km RRU RRU subsite0 subsite1 subsite2 subsite3 subsite4 subsite5 RRU 普通的覆蓋方案 一個(gè)物理站點(diǎn)的有效覆蓋距離在1 5公里左右 時(shí)速300Km的列車通過只需要18秒 而完成兩次切換的時(shí)間就需要7 8秒的時(shí)間 切換過于頻繁 網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)下降 RRU共小區(qū) 歸屬于同一個(gè)BBU的不同物理位置的RRU 可以配置為相同配置的同一個(gè)小區(qū) 包括載波的頻點(diǎn) 數(shù)量 其功率可以根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景微調(diào) 列車經(jīng)過同一個(gè)小區(qū)的多個(gè)位置時(shí)無切換 提高質(zhì)量 普通覆蓋方式 7次切換共小區(qū)覆蓋方式 2次切換 cell3 cell5 cell4 cell2 cell6 cell1 cell7 handover handover handover handover handover handover cell8 handover cell2 cell2 cell2 cell2 cell2 cell1 cell2 handover cell3 handover 分布式基站建設(shè)方案之專有技術(shù) 切換重疊區(qū)的設(shè)計(jì) 新 27 GSM R網(wǎng)絡(luò)共存 28 GSM R和GSM存在交調(diào)干擾和雜散干擾 運(yùn)營(yíng)商建設(shè)專網(wǎng)時(shí)必須配套濾波器 分布式基站建設(shè)方案之市區(qū)覆蓋方案 在鐵路圍墻內(nèi)建設(shè)專網(wǎng)利用現(xiàn)有公網(wǎng)覆蓋鐵路利用現(xiàn)有站址建設(shè)專網(wǎng) 市區(qū)覆蓋方案之在鐵路圍墻內(nèi)建設(shè)專網(wǎng) 利用鐵路圍墻和鐵路周邊建筑物作為天然屏障 建立矮塔或在墻上設(shè)置抱桿建設(shè)專網(wǎng) 專網(wǎng)和公網(wǎng)重疊區(qū)很小 兩者不作鄰區(qū)關(guān)系 在火車站處建設(shè)室分系統(tǒng) 組網(wǎng)和室分系統(tǒng)建立鄰區(qū)關(guān)系 市區(qū)覆蓋方案之利用現(xiàn)有公網(wǎng)覆蓋 對(duì)現(xiàn)有公網(wǎng)進(jìn)行功分小區(qū)設(shè)置 簡(jiǎn)化鄰區(qū)關(guān)系 優(yōu)化頻率 覆蓋鐵路用戶 適合既有鐵路 站址協(xié)調(diào)困難 當(dāng)?shù)赜脩舳嗟膱?chǎng)景 市區(qū)覆蓋方案之利用現(xiàn)有站址建設(shè)專網(wǎng) 專網(wǎng)站址采用現(xiàn)有基站鐵塔 對(duì)原小區(qū)進(jìn)行適當(dāng)RF調(diào)整 專網(wǎng)信號(hào)和公網(wǎng)信號(hào)重疊嚴(yán)重 切換秩序很難保證 在新建火車站 周邊開闊切用戶較少的地區(qū)可以使用 分布式基站建設(shè)方案之專網(wǎng)組網(wǎng)方案 考慮到容量受限的問題在野外可使用6個(gè)位置組共小區(qū)在市區(qū)建議使用3 4個(gè)位置組共小區(qū) 分布式基站建設(shè)方案之分布式基站簡(jiǎn)介 CPRI BBU RRU APM30 華為GSM分布式基站系統(tǒng)DBS3900由以下子系統(tǒng)組成 電源系統(tǒng) 一般是APM30 內(nèi)置AC DC以及提供蓄電池備電 無備電場(chǎng)景 BBU模塊 內(nèi)置主控傳輸模塊GTMU 可以提供6個(gè)CPRI光口 支持RRU拉遠(yuǎn) 每個(gè)CPRI端口支持3級(jí)RRU級(jí)聯(lián) CPRI速率1 2288Ghz 容量大 可以支持新特性開發(fā)RRU 射頻拉遠(yuǎn)模塊 分布式基站建設(shè)方案之分布式基站簡(jiǎn)介 分布式基站建設(shè)方案之鐵塔選型 鐵塔選型 由于高速鐵路建設(shè)工程是國家十一五重點(diǎn)形象工程 所以在鐵塔選型方面也應(yīng)該考慮實(shí)用 美觀等因素 建議以單管美化鐵塔為主 但各路段軌面高度不同 限于美化塔的高度問題 及綜合考慮共建共享的需求 本期工程推薦以單管美化塔為主 輔助以四角角鋼塔的建設(shè)方式 具體要求見下表 如果美化塔需要共建共享 則在鐵塔發(fā)貨前 鐵塔廠家需要與建設(shè)單位確認(rèn)好鐵塔平臺(tái)數(shù) 鐵塔需安裝天線數(shù)及天線的掛高等技術(shù)參數(shù) 分布式基站建設(shè)方案之天線選型 位置區(qū)邊界基站兼顧到鐵路周邊的覆蓋功能 建議采用普通6518天線 除位置區(qū)邊界外 為了減少專網(wǎng)對(duì)周邊公網(wǎng)的影響 建議采用窄波瓣高增益天線 具體參數(shù)如下 37 目錄 難點(diǎn)分析之位置區(qū)邊界設(shè)計(jì) 列車在3 5秒內(nèi)穿過位置區(qū)邊界 強(qiáng)制列車上所有用戶在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行位置更新 瞬時(shí)產(chǎn)生大量SDCCH信道請(qǐng)求和擁塞 嚴(yán)重影響呼叫建立成功率 實(shí)際測(cè)試得知 當(dāng)位置區(qū)邊界小區(qū)配置180個(gè)SDCCH子信道時(shí) 每小時(shí)SDCCH擁塞次數(shù)還能達(dá)到1000次以上 單獨(dú)小區(qū)在位置區(qū)邊界無法應(yīng)對(duì)SDCCH的沖擊 所以建議采用如下結(jié)構(gòu)新建兩個(gè)公網(wǎng)基站應(yīng)對(duì)SDCCH沖擊