高铁移动网络覆盖设计方案

温福高铁福建段 移动网络覆盖设计方案
2009.04
内容
温福高铁概况 高速列车对移动网络的影响 高铁覆盖设计思路 无线覆盖链路预算 无线网建设方案 传输需求 电源配套需求
2016年8月10日
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温福高铁概况
• 目前正在施工建设中的温福高速铁路，北起浙江省温州南站，南至福州， 是全国铁路网中沿海铁路通道的一部分，设计时速为200公里，并预留时 速250公里的提速条件。
1. 按照福建联通对本次规划的指导意见和基于对现网的分析，选择专网方式 进行高铁覆盖，充分利用专网在网络质量上有保证和提升的优点； 2. 在进行各种地形和场景的覆盖设计时，结合网络设备的特点，提供相应的 解决方案并进行对比分析，选择合适的覆盖方案； 3. 考虑到高铁沿线地形复杂、建设困难、维护难度大、成本高等特点，在进 行设备选型时，充分选择稳定、建设容易的设备； 4. 从加快建设进度和降低建设成本角度出发，在进行方案设计时充分考虑对 现有资源的利用； 5. 根据福建联通的覆盖规划要求，本次高速铁路的覆盖按照CRH2型车体设计， 车体损耗为16dBm； 6. 高铁平均时速为200公里，最高可达250公里，预计再次提速后时速可达 300公里。因此本次规划选择以时速300公里作为设计基础，避免后续提速 影响网络质量。
2016年8月10日
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高铁覆盖设计思路
现网站点资源利用原则：
• 站点密集区域（市区或车站）

基站与铁路间距在100米以内，利用其站点和天馈资源，新建第四小区形成专网来 专门进行高铁覆盖；使用的天线为窄波瓣（33度）高增益天线，天线波束方向沿铁 路方向。超过100米的站点尽量不考虑。
•
站点非密集区域（农村或开阔地形）

基站与铁路间距在300米以内，通过新建第四小区的方式提供高铁覆盖，所使用的天线为窄波


瓣（33度）高增益天线，天线波束方向沿铁路方向； 基站与铁路间距在300～500米范围内，一般这个距离的站点不建议使用。除非特 殊情况（比如：在合适范围内无法提供电源、传输等），新建第四小区覆盖高铁； 所使用的天线为宽波瓣（65度）高增益天线； 基站与铁路间距在500m～1000m范围，可利用现有机房使用光纤拉远将射频单元 放置在距离铁路较近的区域，或者直接在距离铁路较近的合适地点建新站点； 基站与铁路间距在1000m以上的，不列入规划考虑范围。
2016年8月10日
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高铁覆盖设计思路
室外覆盖设计思路：
• 对于室外的铁路覆盖，使用窄波瓣高增益天线前后对打覆盖，尽量减少 小区数目和扩大小区覆盖范围，从而减少小区重选次数和切换次数。如 下图所示：
小区 A
小区 A
2016年8月10日
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高铁覆盖设计思路
隧道覆盖设计思路：
• 隧道的覆盖建议使用泄露电缆。如果在洞口使用天线对洞内进行覆盖或 者是在长隧道中使用天线，当车体进入隧道时会导致通话质量差、掉话、 接通率低等问题； • 放置在隧道洞口提供隧道外覆盖天线的增益需要根据覆盖距离和切换重 叠区域的要求进行选择； • 本次设计的要求是250km/h，但是考虑到将来可能会提速到300km/h， 并且泄漏电缆设计、安装好后再进行改动比较困难，所以在进行隧道内 覆盖重叠区域计算时以300km/h计算，需要的GSM小区重叠区域为833 米，考虑到末端保护余量，隧道内漏缆小区重叠长度建议为900米； • 对于超长隧道建议把它分割成几个独立的长隧道来进行覆盖。
在隧道内，满足基站接收灵敏度的前提下，WCDMA在漏缆内的覆盖距离为572.8米
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无线覆盖链路预算
隧道内重叠覆盖距离
RRU设置方式
间隔500m 间隔1000m 间隔1500m 链路预算覆盖距离（米） GSM 976.3 976.3 976.3 WCDMA 555.6 572.8 555.6 GSM900重叠覆盖 WCDMA重叠覆盖长 长度（米） 度（米） 500 952.6 452.6 500 145.6 -388.8
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2016年8月10日
无线覆盖链路预算
隧道内无线覆盖链路预算
项目
(1)机顶输出功率Pin (2)合路损耗H (3)二功分损耗F (4)要求覆盖边缘场强P (5)漏缆耦合损耗L1 (6)人体衰耗L2 (7)宽度因子L3 (8)衰减余量L4 (9)车体损耗L5 (10)线损及无源器件损耗L6 (11)每百米漏缆损耗S (12)漏缆的覆盖距离D
2016年8月10日
外网 HO/R 火车站候车室 HO/R 火车站站台 HO/R 专网小区
铁路专网
铁路专网小区
HO/CR
•
站台 站台小区覆盖站台 HO/CR 铁路专网 LAC 室内分布系 统覆盖候车 室 HO/CR 外网 LAC
候车室
外网小区
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无线覆盖链路预算
系统参数

结合本期温福高铁的实际环境，本次链路预算隧道外 采用经典的COST－231 Hata模型：L(dB)= 46.3 +
•
铁路全长298公里，其中福建省境内229公里，宁德境内146公里、福州境 内83公里，是我国目前已开工建设的铁路项目中建设标准最高的铁路之一， 又是地质条件最复杂、施工难度最大的铁路之一。
温福铁路福建段中，桥隧占线路总长的78.84％,桥隧比重居全国现有及在 建铁路之最，其中高铁隧道共有45段，隧道总长131.2公里，最长隧道为 13.1公里。 温福铁路客专建成后，将会吸引大量高端的客流。
2016年8月10日
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高铁覆盖设计思路
车站及站台覆盖设计思路：
• 按照专网设计原则，车站是用户专外网进行配合的 地方。这样外网小区和站台小区及铁路专网小区不 做邻区关系。正常情况下外网小区与此两组小区完 全隔离，只能通过候车室室内分布系统进出入。用 户从候车室到站台时将会进行位置更新，进入铁路 专网。而用户从站台进入车体后，将会从站台小区 切换或重选到铁路专网小区并停留在专网小区里， 直到到达目的站点。对于到站的用户，首先将会从 铁路专网小区切换或重选到站台小区，再进入室内 分布系统，进行位置更新，从专网进入外网。
接入尝试失败比例
呼叫拥塞比 切换失败比例 掉话比例 产生多普勒频移
1.07%
0.21% 3.20% 1.71%
6.35%
1.59% 3.17% 1.60%
3.06%
1.02% 3% 2%
1.82%
1.82% 3.63% 1.81%
3.08%
1.16% 3.20% 1.75%
1.30%
0% 0.30% 0%
穿透损耗更大，覆盖信号强度要求 更强 相邻小区的重叠区域要求更大 位置更新失败率高，接通率下降， 掉话率上升 切换频繁，切换成功率下降 语音质量差，吞吐量降低甚至掉线
用户投诉大幅上升 对品牌影响大
话务量低，收益低
2016年8月10日
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高铁覆盖设计思路
规划的总体思路和原则：
16 3 2.25 976.3
在隧道内，满足手机接收电平要求的前提下，GSM900在漏缆内的覆盖距离为976.3米
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无线覆盖链路预算
隧道内无线覆盖链路预算
项目 CS64
(1)手机发射功率Pin (2)基站接收灵敏度P (3)漏缆耦合损耗L1 (4)合路损耗H (5)二功分损耗F (6)人体衰耗L2 (7)宽度因子L3 (8)衰减余量L4 (9)车体损耗L5 (10)线损及无源器件损耗L6 (11)干扰余量L7 (12)软切换增益L8 (13)每百米漏缆损耗S (14)漏缆的覆盖距离D
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无线覆盖链路预算
隧道外无线覆盖链路预算
GSM天线挂高对应覆盖半径(RRU15W)
项目 (1)使用频率 f (2)基站天线高度hb (3)手机高度hm (4)最大允许路径损耗L (a) 最大基站覆盖半径 单位 MHz 米 米 dB m 天线 挂高8 米 960 8 2 124.8 594 天线 挂高 10米 960 10 2 124.8 639 天线 挂高 15米 960 15 2 124.8 732 天线 挂高 20米 960 20 2 124.8 811 天线 挂高 25米 960 25 2 124.8 881 天线 挂高 30米 960 30 2 124.8 944 天线 挂高 35米 960 35 2 124.8 1003 天线 挂高 40米 960 40 2 124.8 1059 天线 挂高 45米 960 45 2 124.8 1111
GSM天线挂高对应覆盖半径(宏基站30W)
•
•
2016年8月10日
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高速列车对移动网络的影响
指标情况
拨打次数 话音质量（误码率） 清晰无杂音比
京沪高速
468 0.85 79.59%
沪杭高速
63 1.31 70.96%
京石高速
98 0.65 74.91%
津京高速
55 1.12 73.46%
高速平均
171 0.98 74.73%
普通列车
174 0.55 84.06%
漏缆耦合损耗71dB（GSM900）、66dB（WCDMA）；
漏缆每百米损耗2.25dB（GSM900）、4.06（WCDMA）； 铁路部门提供的数据：温福高铁采用CRH2列车，设计 时速250km/h,车体损耗16db；
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ห้องสมุดไป่ตู้
2016年8月10日
无线覆盖链路预算
GSM小区重选

在 GSM 通信事件中，小区重选与小区切换需要一定的时间来完成 接续工作。其中小区重选规则中，当手机测量到邻小区C2高于服 务小区 A2 值且维持 5 秒钟，手机将发起小区重选和位置更新。因 此在高铁覆盖中，若要满足两相邻小区实现切换，必须要保证两 相邻小区一定长度重叠覆盖区，根据列车的时速和切换的时间可 计算相邻小区重叠区的长度，如下表所示：
单位
dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB m
取值 WCDMA
21 -118.2 66 2.5 3
备注
13.5 14.41 16 2 1.5 3 4.06 572.8
漏缆指标 多系统合路损耗 二功分器损耗 CS64业务不考虑人体损耗 L3=20lg(d/2),d为手机距离漏缆的距离 (单洞双轨，d＝9.5m) 与车型有关，CRH2车体损耗取16dB 按照50%负载计算 漏缆指标 D=(Pin-P-L1-H-F-L2-L3-L4-L5-L6-L7+L8)/S
单位
dBm dB dB dB dB dB dB dB dB dB dB m
取值 GSM900
43 1.5 3 -90 71 3 13.5
备注
机顶输出功率按照20W计算 多系统合路损耗 二功分器损耗 接收信号电平 漏缆指标
L3=20lg(d/2),d为手机距离漏缆的距离(单洞 双轨，d＝9.5m)
与车型有关，CRH2车体损耗取16dB 漏缆指标 D=(Pin-H-F-P-L1-L2-L3-L4-L5-L6-L7)/S
序号
1 2 3 4 车速 (km/h） 200 250 300 350 车速 （米/秒） 56 69 83 97 小区重选/切换需要 最小时间（秒） 5 5 5 5 重叠覆盖区域 （米） 556 694 833 972

依据CRH2列车的最高时速（300km/h）,GSM900的重叠覆盖距离应 为833米，才能完成小区的切换
33.9*log(f) - 13.82*log(Hb) - a(Hm)+ [44.9 - 6.55*log(Hb)]*log(d) + C；

基站接收机采用21dbi增益的天线； 人体穿透损耗取3dB，CS64k业务不计取； 快衰落余量8dB，慢衰落余量6.41db；（WCDMA）
外网小区，车站室内分布系统小区，站台小区以及 铁路小区的切换和小区重选关系可以通过如右图的 设计建设，需要确保的是外网小区的信号在站台处 不能过强，不然室内分布小区将会切换到外网，而 无法返回铁路专线小区。同样站台小区的信号不能 越区覆盖到车站外，避免用户在出站时从室内分布 小区误切入站台小区而无法回到外网小区，最终导 致脱网后才能重选入外网小区。
由上表可以看出，每500米设置1个RRU时，GSM900重叠覆盖长度只有500米，不 能满足GSM小区切换，故采用每1000米设置1个GSM RRU的设置方式。 采用每1000米设置1个WCDMA RRU的设置方式时，WCDMA重叠覆盖长度为145.6米， WCDMA小区切换时间为1.75秒。
2016年8月10日