高速鐵路無(wú)線經(jīng)驗(yàn)介紹

1、GSM UMTS User Group, Cannes, Feb 2004NORTEL NETWORKS CONFIDENTIALPG 1高速鐵路無(wú)線性能介紹高速鐵路無(wú)線性能介紹北電網(wǎng)絡(luò)無(wú)線工程部北電網(wǎng)絡(luò)無(wú)線工程部2008年年1月月GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 2北電高速北電高速鐵路鐵路經(jīng)驗(yàn)介紹經(jīng)驗(yàn)介紹 高速高速鐵路鐵路 RF 特性特性 高速鐵路覆蓋鏈路預(yù)算高速鐵路覆蓋鏈路預(yù)算w高速鐵路參數(shù)設(shè)置高速鐵路參數(shù)設(shè)置 4總結(jié)總結(jié)GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004

2、NORTEL NETWORKSPG 3高速鐵路高速鐵路 RF 特性特性滿足車內(nèi)覆蓋滿足車內(nèi)覆蓋 - 列車車體的屏蔽作用將帶來較大的列車車體的屏蔽作用將帶來較大的 Path Loss，另外一個(gè)影響將來自電磁波入射角度另外一個(gè)影響將來自電磁波入射角度(incidence angle)。鐵路特殊的地形鐵路特殊的地形 - 橋梁、路塹、隧道、隔音墻等特殊地形都將帶橋梁、路塹、隧道、隔音墻等特殊地形都將帶來額外的傳播衰耗。來額外的傳播衰耗。帶狀覆蓋帶狀覆蓋 優(yōu)先考慮規(guī)劃鐵路沿線小區(qū)組成帶狀網(wǎng)絡(luò)滿足鐵路覆優(yōu)先考慮規(guī)劃鐵路沿線小區(qū)組成帶狀網(wǎng)絡(luò)滿足鐵路覆蓋。蓋。高速特性高速特性 - 目前需要支持最大目前需要支持

3、最大200Km/h下高速移動(dòng)呼叫，未來需下高速移動(dòng)呼叫，未來需要支持要支持350Km/h的客運(yùn)專線。的客運(yùn)專線。足夠的小區(qū)重疊距離足夠的小區(qū)重疊距離 - 200Km/h時(shí)速下需要時(shí)速下需要640米的重疊區(qū)域保米的重疊區(qū)域保證切換，證切換，1400米滿足小區(qū)重選。米滿足小區(qū)重選。GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 4列車車體屏蔽效應(yīng)列車車體屏蔽效應(yīng)列車是密封的龐大車體高速運(yùn)行，火車車廂對(duì)無(wú)線信號(hào)具有較強(qiáng)的屏列車是密封的龐大車體高速運(yùn)行，火車車廂對(duì)無(wú)線信號(hào)具有較強(qiáng)的屏蔽作用和反射作用，通常情況下可以認(rèn)為火車車廂的穿

4、透損耗為：蔽作用和反射作用，通常情況下可以認(rèn)為火車車廂的穿透損耗為：1530 dB GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 5Penetration Losses介紹介紹右圖顯示不同入射角度產(chǎn)生的右圖顯示不同入射角度產(chǎn)生的Penetration Losses，根據(jù)歐洲鐵路網(wǎng)絡(luò)實(shí)，根據(jù)歐洲鐵路網(wǎng)絡(luò)實(shí)例，當(dāng)入射角度小于例，當(dāng)入射角度小于20度時(shí)，將出現(xiàn)很大的度時(shí)，將出現(xiàn)很大的Losses。GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 6Penet

5、ration Losses介紹介紹根據(jù)北電在歐洲的經(jīng)驗(yàn)：根據(jù)北電在歐洲的經(jīng)驗(yàn)：當(dāng)天線過分靠近鐵路線時(shí)，電磁波入射角度將變得很小，當(dāng)天線過分靠近鐵路線時(shí)，電磁波入射角度將變得很小，Penetration Losses將變得很大。將變得很大?；九c鐵軌的最小距離不小于基站與鐵軌的最小距離不小于100米米當(dāng)天先遠(yuǎn)離鐵軌時(shí)，將得到較大的入射角度和較小的衰耗，但同時(shí)天線到鐵當(dāng)天先遠(yuǎn)離鐵軌時(shí)，將得到較大的入射角度和較小的衰耗，但同時(shí)天線到鐵軌的路徑損耗將隨之增加軌的路徑損耗將隨之增加基站與鐵軌的最大距離不大于基站與鐵軌的最大距離不大于900米米GSM-R Technical Forum, Budapest

6、, June 2004NORTEL NETWORKSPG 7鐵路隧道影響鐵路隧道影響空間宏基站基本不能對(duì)隧道進(jìn)行有效覆蓋，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)在隧道內(nèi)空間宏基站基本不能對(duì)隧道進(jìn)行有效覆蓋，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)在隧道內(nèi)60米處將達(dá)到米處將達(dá)到40dB的衰耗的衰耗GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 8鐵路路塹影響鐵路路塹影響路塹地形對(duì)來自兩側(cè)的信號(hào)將產(chǎn)生很大的損耗，其現(xiàn)象類似與城市樓宇產(chǎn)路塹地形對(duì)來自兩側(cè)的信號(hào)將產(chǎn)生很大的損耗，其現(xiàn)象類似與城市樓宇產(chǎn)生的陰影效應(yīng)。根據(jù)北電實(shí)測(cè)結(jié)果不同，不同高度的路塹其生的陰影效應(yīng)。根據(jù)北電

7、實(shí)測(cè)結(jié)果不同，不同高度的路塹其 Path Loss 可可能增加能增加1015dBGSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 9鐵路橋梁影響鐵路橋梁影響鐵路橋梁不會(huì)帶來額外的傳播損耗，由鐵路橋梁不會(huì)帶來額外的傳播損耗，由于避免了地面物體（房屋、樹）的遮擋于避免了地面物體（房屋、樹）的遮擋，終端與天線的傳播環(huán)境更為理想，類，終端與天線的傳播環(huán)境更為理想，類似與自由空間傳播。似與自由空間傳播。需要注意的主要是來自周圍基站的干擾需要注意的主要是來自周圍基站的干擾可能加強(qiáng)可能加強(qiáng)GSM-R Technical Forum, Bu

8、dapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 10郊區(qū)環(huán)境費(fèi)聶耳（郊區(qū)環(huán)境費(fèi)聶耳（ Fresnel）效應(yīng)效應(yīng)郊區(qū)環(huán)境基本可以認(rèn)為是視距傳播，但存在樹木房屋等造成費(fèi)聶耳效應(yīng)的可能郊區(qū)環(huán)境基本可以認(rèn)為是視距傳播，但存在樹木房屋等造成費(fèi)聶耳效應(yīng)的可能可能增加可能增加25dB的衰耗的衰耗GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 11鐵路帶狀覆蓋介紹鐵路帶狀覆蓋介紹高速鐵路覆蓋應(yīng)盡量采用帶狀覆蓋，以盡高速鐵路覆蓋應(yīng)盡量采用帶狀覆蓋，以盡量避免頻繁的切換和小區(qū)重選。量避免頻繁的切換和小區(qū)重選?？梢酝ㄟ^覆蓋

9、調(diào)整和頻率規(guī)劃，在鐵路沿可以通過覆蓋調(diào)整和頻率規(guī)劃，在鐵路沿線獲得足夠的載干比和覆蓋效果。線獲得足夠的載干比和覆蓋效果。盡量避免采用全向基站滿足鐵路覆蓋盡量避免采用全向基站滿足鐵路覆蓋線性覆蓋盡量使用鐵路沿線（線性覆蓋盡量使用鐵路沿線（2Km）以內(nèi)）以內(nèi)的基站，其實(shí)際覆蓋鐵路線的小區(qū)規(guī)劃為鐵的基站，其實(shí)際覆蓋鐵路線的小區(qū)規(guī)劃為鐵路覆蓋專網(wǎng)，可以對(duì)這些小區(qū)應(yīng)用特殊的參路覆蓋專網(wǎng)，可以對(duì)這些小區(qū)應(yīng)用特殊的參數(shù)模板，鄰小區(qū)定義主要以帶狀網(wǎng)內(nèi)為主。數(shù)模板，鄰小區(qū)定義主要以帶狀網(wǎng)內(nèi)為主。Paris-Lyon RW line (ByTel)GSM-R Technical Forum, Budapest,

10、June 2004NORTEL NETWORKSPG 12列車速度對(duì)性能的影響列車速度對(duì)性能的影響GSM規(guī)范對(duì)各項(xiàng)應(yīng)用的定義都是規(guī)范對(duì)各項(xiàng)應(yīng)用的定義都是在在250Km/h的速度下定義的。的速度下定義的。高速移動(dòng)下將產(chǎn)生明顯的多普勒效高速移動(dòng)下將產(chǎn)生明顯的多普勒效應(yīng)（應(yīng)（ Doppler effect）GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 13高速鐵路高速鐵路 Overlapping區(qū)域介紹區(qū)域介紹與低速應(yīng)用相比，列車應(yīng)用具有高速的移動(dòng)性，因此需要規(guī)劃更大的小區(qū)重疊與低速應(yīng)用相比，列車應(yīng)用具有高速的移動(dòng)性，因此需要

11、規(guī)劃更大的小區(qū)重疊區(qū)域，以滿足切換和重選的需要區(qū)域，以滿足切換和重選的需要GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 14高速鐵路高速鐵路 Overlapping區(qū)域介紹區(qū)域介紹右圖是根據(jù)北電歐洲經(jīng)驗(yàn)獲得右圖是根據(jù)北電歐洲經(jīng)驗(yàn)獲得的不同車速下，小區(qū)交疊的最的不同車速下，小區(qū)交疊的最佳距離。佳距離。GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 15鐵路覆蓋鏈路預(yù)算鐵路覆蓋鏈路預(yù)算高速鐵路具有不同的無(wú)線傳播模型，高速鐵路具有不同的無(wú)線傳播模型，在開闊

12、及平原區(qū)域視距傳播環(huán)境下可以在開闊及平原區(qū)域視距傳播環(huán)境下可以認(rèn)為無(wú)線鏈路是理想化的認(rèn)為無(wú)線鏈路是理想化的Rice信道，信道，終端只接收到最強(qiáng)的一路信號(hào)終端只接收到最強(qiáng)的一路信號(hào)相對(duì)于普通相對(duì)于普通/低速環(huán)境，列車應(yīng)用中低速環(huán)境，列車應(yīng)用中的鏈路預(yù)算存在更多不確定因素（來自的鏈路預(yù)算存在更多不確定因素（來自特殊地形、不同列車、列車速度、天氣特殊地形、不同列車、列車速度、天氣），需要保留更多的），需要保留更多的MarginGSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 16鐵路覆蓋鏈路預(yù)算鐵路覆蓋鏈路預(yù)算鏈路預(yù)算規(guī)劃帶狀覆蓋

13、示意鏈路預(yù)算規(guī)劃帶狀覆蓋示意GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 17小區(qū)選擇參數(shù)小區(qū)選擇參數(shù)小區(qū)選擇參數(shù)設(shè)置策略，小區(qū)選擇參數(shù)設(shè)置策略，覆蓋車站的小區(qū)具有高的優(yōu)先級(jí)，覆蓋鐵路沿線的小區(qū)具有低的優(yōu)先級(jí)覆蓋車站的小區(qū)具有高的優(yōu)先級(jí)，覆蓋鐵路沿線的小區(qū)具有低的優(yōu)先級(jí)或者將規(guī)劃的專門用于鐵路覆蓋的小區(qū)優(yōu)先級(jí)設(shè)置較高?；蛘邔⒁?guī)劃的專門用于鐵路覆蓋的小區(qū)優(yōu)先級(jí)設(shè)置較高。GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 18重選參數(shù)重選參數(shù)-NOOFMUL

14、TIFRAMESBETWEENPAGING 該參數(shù)的設(shè)置將影響完成一次完整的鄰區(qū)測(cè)量所需要的時(shí)間：該參數(shù)的設(shè)置將影響完成一次完整的鄰區(qū)測(cè)量所需要的時(shí)間：參數(shù)設(shè)置過大將導(dǎo)致重選觸發(fā)緩慢，過小將影響終端電池的使用時(shí)間參數(shù)設(shè)置過大將導(dǎo)致重選觸發(fā)緩慢，過小將影響終端電池的使用時(shí)間做為專門覆蓋鐵路的線性網(wǎng)絡(luò)，定義鄰區(qū)數(shù)量要盡量少做為專門覆蓋鐵路的線性網(wǎng)絡(luò)，定義鄰區(qū)數(shù)量要盡量少GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 19功率控制參數(shù)功率控制參數(shù) 上下行功控在上下行功控在GSM規(guī)范中，上下行功控的消息傳送每隔規(guī)范中，上下行功控的

15、消息傳送每隔0.48秒一次，考秒一次，考慮到慮到CRH等高速列車的行駛速度以及系統(tǒng)切換算法的特性，建議專門覆等高速列車的行駛速度以及系統(tǒng)切換算法的特性，建議專門覆蓋鐵路沿線且話務(wù)量較低的小區(qū)關(guān)閉上下行的功率控制。蓋鐵路沿線且話務(wù)量較低的小區(qū)關(guān)閉上下行的功率控制。GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 20切換參數(shù)切換參數(shù)鐵路應(yīng)用中切換的特點(diǎn)鐵路應(yīng)用中切換的特點(diǎn)鐵路應(yīng)用最顯著的特點(diǎn)鐵路應(yīng)用最顯著的特點(diǎn)-高速運(yùn)動(dòng)，切換性能將直接決定網(wǎng)絡(luò)對(duì)列車內(nèi)用高速運(yùn)動(dòng)，切換性能將直接決定網(wǎng)絡(luò)對(duì)列車內(nèi)用戶的服務(wù)質(zhì)量。戶的服務(wù)質(zhì)量。鐵路

16、專網(wǎng)的封閉性決定了相鄰切換關(guān)系均是一級(jí)接一級(jí)，建議優(yōu)先進(jìn)行鐵路專網(wǎng)的封閉性決定了相鄰切換關(guān)系均是一級(jí)接一級(jí)，建議優(yōu)先進(jìn)行功率切換預(yù)算，限制質(zhì)量緊急切換和電平緊急切換；盡量相鄰小區(qū)在列功率切換預(yù)算，限制質(zhì)量緊急切換和電平緊急切換；盡量相鄰小區(qū)在列車行進(jìn)方向上只進(jìn)行一次切換。車行進(jìn)方向上只進(jìn)行一次切換。推薦應(yīng)用的推薦應(yīng)用的Feature：EARLY HANDOVER MICROCELL CAPTURE HANDOVER （車站應(yīng)用）（車站應(yīng)用）AUTOMATIC HANDOVER ADAPTATION GSM-R Technical Forum, Budapest, June 2004NORTEL NETWORKSPG 21總結(jié)總結(jié)盡量規(guī)劃鐵路沿線距離適當(dāng)?shù)男^(qū)組成專門用于鐵路覆蓋的帶狀網(wǎng)絡(luò)盡量規(guī)劃鐵路沿線距離適當(dāng)?shù)男^(qū)組成專門用于