高速铁路覆盖无线网络建设指导意见试行.docx

1、高速铁路覆盖无线网络建设指导意见试行中国联通高速铁路覆盖无线网络建设指导意见（试行）中国联通移动网络公司网络建设部二00九年十月1、高速铁路无线网络覆盖规划总体原则近年来我国高速铁路建设事业飞速发展，多条城际快速铁路和高速客运专线已开通运营，还有大量的客运专线正在建设或列入十一五规划，可以预见，未来几年高速铁路将成为我国地面客运的主流。高速铁路旅客中有较多的中高端用户，改善高铁覆盖质量，对于提高客户满意度、提升联通品牌形象至关重要。高铁覆盖建设总体原则如下：(1)高铁覆盖是移动无线网络的一部分，要遵守移动无线网建设指导意见，符合2G/3G网络的定位和协调发展要求。(2)应与铁路部门积极合作，可

2、考虑共享其站址、杆路、隧道、洞室等基础设施；同时应积极与其他运营商进行沟通，采取共享共建的战略，以降低建设成本。(3)高铁覆盖网络的建设从设计方案、现场勘查、施工规范、建设进度，到后期的运营维护等多方面都需要和高铁建设、管理部门充分沟通，达成一致；高铁沿线通信网络基础设施资源有限，需尽早启动规划和建设，抢占有利资源。(4)对于已建成运营的高速铁路，各省分公司在移动网络公司统一领导下，应迅速启动高铁覆盖建设项目，尽快完成已建成高铁覆盖；对于在建的高速铁路，各省分公司应及时跟进，提前规划、提前选址、提前建设配套基础设施，力争与高速铁路同步开通；对于隧道、桥梁等通车后不便入场施工的地点，应优先考虑建

3、设，同时尽量与其他运营商进行共建共享。(5)原则上各条高速铁路，3G网络信号要实现覆盖；对于2G网络信号要根据市场和业务需求，决定是否跟进3G网络同步建设。若2G/3G均需提供覆盖，则应统一考虑、同期建设，共用站点和配套基础设施。2、基本技术要求列车的高速运动引起了多普勒频移、密闭车厢的高穿透损耗、切换时间受限切换区较长等技术问题。工程设计中需要遵循的技术要求如下：(1)选用的无线主设备必须具备克服多普勒频移的技术。(2)不同车型的火车车厢穿透损耗差异很大，高铁覆盖链路预算的取值应按未来可能采用的车体类型的损耗考虑（若考虑全系列车型，建议GSM和WCDMA系统均取25dB，参见附件1）。(3)

4、小区切换带的设置：小区切换带的设置主要和列车运营速度、小区重选与小区切换时间有关。两个相邻小区之间必须保证足够的重叠覆盖区域，以满足终端在高速移动过程中，对切换的时间要求。对于GSM系统，小区重选与切换所需的最小时间为5s；对于WCDMA系统，应考虑在切换带起呼状态，所需时间一般不超过3s。高速铁路运营初期通常预留一定提速能力，车速应按远期运营车速考虑。由于地形、隧道、桥梁等情况各段铁路运营速度并不相同，应各段分别考虑。（参见附件2）(4)为降低车体穿透损耗，尽量使基站和铁路垂直距离在50米到200米之间。(5)高铁呈线状分布，沿途经过多种地形、地貌区域，要采用多种方式：大网宏基站、BBU+R

5、RU、直放站等，低成本高效率的完善高铁覆盖。3、组网方式高铁覆盖是在联通移动网络基础上，对现网未覆盖的铁路沿线进行补充完善，因此高铁覆盖采用的组网方式仍然为大网架构，高铁站点的建设不是孤立在大网之外，而是对联通移动网络的有效补充。在针对高铁沿线新建基站补盲外，需充分利用现有大网基站资源，通过优化调整使其既满足周边区域的覆盖，又兼顾高速铁路沿线的需求。4、覆盖策略高铁线路场景可分为地面铁路、隧道、桥梁等。各类场景均应根据覆盖指标要求，进行链路预算确定覆盖站距，因地制宜选择覆盖质量高、可操作性强、建设成本低的覆盖方式。若覆盖高铁基站兼顾覆盖铁路沿线周边区域，则需结合地理区域（城区、郊区、农村等）特

6、点，合理确定站点建设方案。4.1地面高铁覆盖地面高铁（含地面高架桥）覆盖方式的选择，应充分考虑地形、地物的影响，一般考虑原则如下：(1)根据各自覆盖指标要求，分别进行2G和3G链路预算。依据链路预算结果，确定最小站距要求。对于平原开阔地形，高铁覆盖GSM网基站覆盖半径宜控制在1.2-1.6公里，根据两基站间需要设置的切换区域大小来确定站间距；对于山区、丘陵，以满足覆盖要求为准，站间距没有严格规定；应特别注重站址的选择，宜选择在地势高、能够直视铁路的位置；对于城区站间距建议为0.6-1.0Km，尽量利用现有网络基站覆盖城区段铁路。WCDMA网站间距要求一般大于GSM网，若考虑2G/3G网共建，则

7、满足G网覆盖的站距也能满足W网的覆盖要求。（参见附件3）(2)郊区尽量使基站和铁路垂直距离在50米到200米之间，城区尽量使基站和铁路垂直距离在50米到100米之间，降低多普勒频移和车体穿透损耗的影响。(3)对于直线轨道，相邻站点宜交错分布于铁路的两侧，形成“之”字型布局，有助于改善切换区域，有利于车厢内两侧信号质量的均衡。(4)对于铁路弯道，站址宜设置在弯道的内侧，可提高入射角，保证覆盖的均衡性。(5)天线挂高设置应考虑铁轨高度，天线挂高需高出轨面15米以上。应保证天线与轨面视通。(6)当站点与铁路沿线的垂直距离在100米以内时宜采用窄波束高增益天线，如33度21dBi天线；当站点与铁路沿线

8、的垂直距离大于100米时宜采用65度波束天线，天线增益建议为18dBi，在城区站距较近条件下，天线增益建议为16dBi。(7)在郊区宜采用单极化双天线，在城区宜采用双极化单天线，实现接收分集。(8)可设置两小区或单小区+功分器，实现单站点两方向覆盖。(9)基站类型选择建议：大型车站可采用宏站+室内分布系统、其它站点可采用分布式基站、独立RRU、光纤直放站等。(10)利旧站点可分裂出独立小区专门用于高铁的覆盖。(11)必要时可采用各种覆盖增强技术改善覆盖效果，例如高功率载频、塔放、四天线分集接收等。4.2隧道覆盖对于长度在200m以下的隧道，宜采用在隧道口设置基站/RRU，天线对准隧道口向内发射

9、的方式。切换带不可设在隧道内，避免火车出入隧道影响切换信号。对于长度在200m-500m的隧道，宜采用RRU或光纤直放站+泄露电缆的覆盖方式。泄露电缆可布设于隧道侧壁上，高度应与列车窗口等高，建议距离轨面1.8m。切换带不可设在隧道内，避免火车出入隧道影响切换信号。对于长度在500m以上的隧道，宜采用RRU或光纤直放站+泄露电缆的覆盖方式。泄露电缆可布设于隧道侧壁上，高度应与列车窗口等高，建议距离轨面1.8m。切换带可设在隧道内部。根据常用的泄露电缆参数和链路预算结果，通过泄露电缆2G/3G信号一般可覆盖500m。建议每公里设置一个RRU/光纤直放站，分两个方向接入泄露电缆。4.3桥梁覆盖对于

10、长度在2公里以内的桥梁，可选择在两端桥头附近建设站点，天线设置位置应可视通桥梁。对于跨越大江大河、跨度较长的桥梁，长度达几公里，由于桥体中间及桥外无法设置基站，可利用桥上的电杆架空安装泄露电缆。一般建议每公里设置一个RRU/光纤直放站，分两个方向接入泄露电缆。4.4配套建设要求(1)尽量充分利用现有局、站点资源；(2)新建站点尽量利用高大建筑物、地形条件，降低铁塔等配套设施建设需求，节省投资；(3)对于BBU设备，应尽量安装在现有基站机房内；(4)对于独立RRU、光纤直放站等，可采用室外型设备，不建设机房。若采用级联方式，如果其中1个站点因为断电出现问题，将会造成连续多个站点中断，因此要求每个

11、站点配置室外型一体化电源，要求直流供电，后备电池46小时，需采取防盗安全措施。5、容量策略(1)高速铁路沿线要考虑语音和数据业务需求。WCDMA网要能够满足移动用户的中、高速率接入；若同步建设GSM网，则须采用GPRS/EDGE技术，满足GSM用户数据业务需求。(2)容量配置要满足近期业务需求，同时具备扩容至满足中远期容量发展要求的能力。(3)若覆盖高铁小区兼做铁路沿线周边区域覆盖，则不仅要解决高铁业务需求，同时还需兼顾解决周边区域容量需求；若仅做高铁专项覆盖使用，则可根据高速铁路线路上承载的特定用户的用户模型配置小区容量。(4)高铁业务需求可根据列车容纳人数、联通市场占有率、单用户业务模型估

12、算基站配置；在投资允许的情况下，可考虑列车交会时的峰值容量需求。(5)移动数据业务需求需重点考虑，WCDMA单小区至少配置10个HSDPA码字，GSM网单小区至少配置2个静态PDCH信道。6、切换策略1)若覆盖高铁小区兼做铁路沿线周边区域覆盖，则应与大网周边基站设置邻区及切换关系；若仅做覆盖高铁使用，则与周边基站可不设置切换关系，不吸收周边区域话务，仅在覆盖高铁小区间设置切换关系，有利于采用快速切换算法。2)相邻小区间设置足够的重叠覆盖区域，以满足终端在高速移动过程中，对切换时间的要求；考虑到小区间的双向切换，重叠覆盖距离应为切换距离的2倍以上。3)可采用小区合并、独立RRU级联、光纤直放站级

13、联等技术，减少小区数量，从而减少小区切换次数。4)对于跨省、跨本地网的边界小区，应设置切换关系。边界双方分公司应协调考虑切换位置和重叠覆盖范围；对于WCDMA网络，如有条件设置软切换方式的，应尽量考虑设置成软切换方式；若不具备软切换条件的，应根据实际情况选取合理的切换算法，通过网络优化改善切换质量。附件1：车体穿透损耗高速铁路列车采用密闭箱体设计，车体对无线信号的穿透损耗较高，下表列举了国内几种高速铁路新型列车的车体穿透损耗值：附表1 各车型穿透损耗参考值车型频段列车材质900MHz损耗值(dB)2GHz损耗值(dB)普通列车铁质1514CRH1(庞巴迪列车)不锈钢2422CRH3(京津城际)

14、铝合金车体2020CRH5(阿尔斯通)中空铝合金车体2422注：以上数据供参考，实际数据与入射角、多径信号等多种因素有关。目前国内高速列车包括以上3种车型。不同车型的火车车厢穿透损耗差异很大，全封闭的新型列车比普通列车穿透损耗大510dB。高铁覆盖链路预算的取值应按未来可能采用的车体类型的损耗考虑，以满足、兼容对全系列高速列车的覆盖要求。附件2：相邻基站重叠切换区域测算2.1 WCDMA系统重叠切换时间测算WCDMA系统有两种状态的切换：通话和起呼。(1)通话状态的终端切换附图2.1.1 通话状态下的切换示意当T=0时，UE进入重叠覆盖区当T=Ta时，UE满足触发测量报告(E1a)Ta受到UE

15、测量时间和系统测量报告触发参数的影响当T=Tb时，UE完成切换流程UE通过重叠区域的时间：T=Ta+TbTa受小区切换参数影响，需在实际中测定，其中至少包括UE测量时间，约为200ms；Tb为切换流程需要时间，典型值为500ms；故，T=200+500=700ms (不考虑刚进入切换区到满足切换设置的测量时间，85%的情况下）(2)起呼状态的终端切换附图 通话状态下的切换示意当T=0时，PSC1=PSC2；当T=T0时，UE在发生小区重选前得到系统允许的接入请求，发送RRC建立请求消息；此时满足小区重选条件，空闲状态会发生服务小区重选PSC1-PSC2，T0受小区重选参数影响；当T=T1时，R

16、RC建立完成，UE进入DCH状态；如果系统支持RRC建立直接进入软切换，则没有T2和T3时延；当T=T2时，UE上报测量报告；T2受到UE测量时间和系统参数的影响；当T=T3时，UE完成切换；T3包括从MRM到Active Set Update(ASU)到ASU complete(ASC) 总时延；UE通过重叠区域的时间：T=2*(T0+T1+T2+T3)T0受小区重选参数影响，需在实际中测定；T1为RRC建立时延，典型值为小于500ms；T2为UE触发测量报告时间=UE测量时间FC+系统参数Time to Trigger；UE测量时间约为200ms，设FC=0(没有L3 Filter)，TT

17、T=0注：FCFilter Coefficient，系统一般配置FC=0，没有L3 Filte或fc2 (289ms)、fc3 (458ms)T3Time of (ASUC ASU)+Time of (ASUlast MRM)；以往测试显示，85%的切换要T3500ms故：T=2*(500+200+500)=2400ms(不考虑T0时间，85%的情况下）考虑到切换的可靠性，各厂家设备参数的异同性，及基站设置周边的传播环境，重叠覆盖距离和切换参数的设置要实测研究。2.2 GSM系统重叠切换时间测算GSM系统中，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

18、C2高于服务小区C2值且维持5秒钟，手机将发起小区重选，若在跨位置区处，则邻小区C2必须高于服务小区C2与小区重选滞后值之和且维持5秒钟，手机发起小区重选和位置更新。附图2.2.1 小区重选和切换区域示意图假定重叠区域覆盖是均匀的，在上图中，点A、C（红色区域内）和点B、D（蓝色区域内）分别是两个小区的边界，E点为两小区RxLev等值点。BC段为两小区重叠覆盖距离。取小区重选与小区切换较长的时间（5秒钟）作为计算基础，若列车由小区1行驶至小区2，则列车在EC段之内必须完成小区重选或小区切换，因此重叠覆盖距离BC段的列车行驶时间为10秒钟，工程设计中可按1012秒考虑。2.2 WCDMA/GSM

19、系统重叠切换区域测算由以上分析可知：附表2.1 列车运营速度与重叠区域对应表序号车速(公里/小时)车速(米/秒)重叠覆盖区域(米)WCDMA(2.4秒)GSM(10秒)GSM(12秒)118050120500600220056133556667325069167694833430083200833100053309222091711006350972339721167738010625310561267若某条铁路上运营的列车速度为330公里/小时，根据列车运营及最高速度取定建议设计的小区重叠距离如下表所示，具体铁路还需要参考实际运营速率进行计算。附表2.2 小区重叠区域设置区域系统市区内市区外

20、(250KM/h)运营速率最大速率(330KM/h)(380KM/h)最小重叠距离(米）WCDMA (2.4秒）167220253GSM (10秒)7009201056建议设计的重叠距离(米）WCDMA (3秒）210280320GSM (12秒)84011001270附件3：链路预算分析3.1 WCDMA系统链路预算WCDMA的链路预算与频率、带宽、数据速率、发射功率、天线增益、干扰储备、穿透损耗、天线挂高等参数有关。下表给出了WCDMA系统链路预算各参数取值，供参考。附表3.1 WCDMA系统链路预算系统参数频率MHz1950扩频带宽MHz3.84Boltzman常数(K)W/(Hz*K)

21、1.38E-23室温(T)K290热噪声dBm-108.1数据速率kbps64处理增益(dB)dB17.80 移动台发射机移动台天线平均高度m2最大移动台发射机功率W0.125最大移动台发射机功率dBm21移动台发射机天线增益dBi0总共移动台发射机EIRPdBm21.0 基站接收机基站接收机噪音系数dB4基站接收机(Eb/No)dB3.7基站接收机灵敏度dBm-118.20 基站接收机天线增益dBi21基站接收机馈线和接头损耗dB3塔顶放大器增益(无塔放为0)dB0基站接收EIAPdBm-136.20 最大路径损耗dB157.20 各种储备小区负载30.00%干扰储备(由于小区负载)dB1.

22、5 快衰落储备dB3人体损耗dB0通信概率(室外)90%对数正态衰落标准偏差(室外)dB6对数正态衰落储备(室外)dB4.05软切换增益dB2通信概率(室内)90%对数正态衰落标准偏差(室内)dB6对数正态衰落储备(室内)dB4.18总储备(室外)dB6.6 允许路径损耗(室外)dB150.60 总储备(室内)dB6.73 车体穿透损耗dB25允许路径损耗(室内)dB125.47 3.2 GSM系统链路预算GSM链路预算与频率、发射功率、天线增益、干扰储备、穿透损耗、天线挂高等参数有关。下表给出了GSM系统链路预算各参数取值，供参考。附表3.2 GSM系统链路预算项 目单位取值备注基站参数(1

23、)基站发信功率dBm46.545w(2)馈线与接头损耗dB3(3)基站天线增益dBi21(4)双极化天线极化损耗dB1如果是双极化天线，取1；否则，取0。(5)基站发信EIRPdBm63.5移动台参数(1)移动台接收灵敏度dBm-102(2)瑞利衰落预量dB3一般情况取值为3(3)干扰恶化量dB2一般情况取值为2(4)人体损耗dB3(5)移动台接收机要求的输入电平dBm-94环境参数(1)慢衰落储备dB8与覆盖区域可通率及室内外位置有关系(2)穿透损耗dB25(3)实现相关覆盖所需要的设计电平dBm-61下行链路最大传输损耗dB124.53.3 覆盖半径测算由以上分析，WCDMA和GSM基站覆

24、盖半径计算如下：附表3.3 WCDMA天线挂高对应覆盖半径(CS64)项目单位天线挂高15米天线挂高25米天线挂高35米天线挂高45米32度21dBi双极化天线(1)使用频率 fMHz1950195019501950(2)基站天线高度hb米15253545(3)手机高度hm米2222(4)最大允许路径损耗LdB125.5125.5125.5125.5(a) 最大基站覆盖半径米78594710811198附表3.4 GSM天线挂高对应覆盖半径(宏基站45W)项目单位天线挂高15米天线挂高25米天线挂高35米天线挂高45米32度21dBi双极化天线(1)使用频率 fMHz960960960960(2)基站天线高度hb米15253545(3)手机高度hm米2222(4)最大允许路径损耗LdB124.5124.5124.5124.5(a) 最大基站覆盖半径米7198649841089实际建站中要考虑与中国移动、中国电信基站共建共享情况，同时若WCDMA和GSM系统均覆盖，还要考虑两系统间站址共建问题，因此，需在技术合理的前提下，综合确定高铁覆盖基站距离。