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高速鐵路專網(wǎng)設(shè)計與優(yōu)化中國移動通信集團上海有限公司2007年6月目錄TOC\o"1-4"\h\z\u一、 摘要 4關(guān)健字: 4二、 課題研究背景 42.1鐵路提速 42.2CRH簡介 4三、 高鐵專網(wǎng)設(shè)計方案 53.1專網(wǎng)設(shè)計目標 53.2列車穿透損耗測試 53.2.1T型列車測試 53.2.2K型列車測試 63.2.3龐巴迪列車測試 73.2.4CRH2測試 73.2.5測試小結(jié) 83.3重疊覆蓋距離估算 83.3.1手機重選與切換 83.3.2列車時速與重疊覆蓋距離 93.4傳播模型采用 93.4.1傳播模型簡介 103.4.2傳播模型校正原理及方法 103.4.2.1SPM校正原則 103.4.2.2SPM校正流程 113.4.3傳播模型應(yīng)用 133.5話務(wù)模型分析 173.5.1列車話音業(yè)務(wù)估算方法 173.5.2列車數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)估算方法 193.6天線選擇 233.7站臺與大網(wǎng)的銜接 24四、 高鐵專網(wǎng)組網(wǎng)方案 244.1專網(wǎng)小區(qū)組成 244.1.1已建宏站采用方案 244.1.2新增宏基站建設(shè)方案 254.1.3直放站方案 254.2專網(wǎng)吸收周圍大網(wǎng)話務(wù)預(yù)估 274.3各廠商BSC承載能力 274.4BSC歸屬和LAC設(shè)置原則 284.5切換關(guān)系設(shè)置原則 30五、 高鐵專網(wǎng)優(yōu)化方案 315.1專網(wǎng)頻率規(guī)劃原則 315.2專網(wǎng)信道配置原則 315.3小區(qū)參數(shù)設(shè)置原則 325.4切換參數(shù)設(shè)置原則 33六、 技術(shù)方案總結(jié) 33摘要鐵路大提速后,為保證乘客的通信暢通和通信質(zhì)量,特制定高速鐵路專網(wǎng)建設(shè)與優(yōu)化技術(shù)方案。本方案立足于鐵路專網(wǎng)設(shè)計總體目標,重點解決鐵路提速后手機用戶通信時發(fā)生的切換混亂、接通率低和掉話等現(xiàn)象,為此提出了高速鐵路組網(wǎng)方案,包括位置區(qū)劃分、基站配置和BSC歸屬等,并結(jié)合實際情況制定了相應(yīng)的優(yōu)化方案,包括專網(wǎng)頻率規(guī)劃和專網(wǎng)小區(qū)無線參數(shù)設(shè)置原則等。方案特別關(guān)注鐵路提速后引入的動車組列車,對各種列車的穿透損耗進行了測試與分析,通過引入標準傳播模型以及對地貌因子的校正,為基站位置和天線放置位置的正確選擇提供了依據(jù);同時通過建立行駛列車中乘客的話務(wù)模型和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模型,提出了各專網(wǎng)小區(qū)的載頻配置原則。方案所提及關(guān)鍵技術(shù)和指導(dǎo)原則均在滬寧鐵路(上海段)專網(wǎng)覆蓋建設(shè)中得到應(yīng)用,效果明顯,表明此方案對于鐵路專網(wǎng)建設(shè)具有指導(dǎo)性、實用性和有效性。關(guān)健字:高速鐵路、穿透損耗、傳播模型、話務(wù)模型、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化課題研究背景2.1鐵路提速隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展,鐵路運輸系統(tǒng)承擔起越來越多的客流運送任務(wù)。自2007年4月18日起,中國鐵道部將進行第6次列車提速。屆時,列車時速將提升至200公里,而京哈、京滬、京廣、膠濟等提速干線部分區(qū)段可達到時速250公里2.2CRH簡介在本次鐵路提速的同時,鐵道部引入了CRH這一新型列車,該列車全稱為“中國高速鐵路列車”,CRH是(China

Railway

High-speed)英文字母的縮寫。該列車分為CRH1、CRH2、CRH3和CRH5這4個種類,其中,CRH1、2、5均為200公里級別(營運速度200KM/h,最高速度250KM/h)。CRH3為300公里級別(營運速度330KM/h,最高速度380KM/h)。而CRH2具有提升至300KM級別的能力。表1:CRH列車基本信息表列車類型運營速度最高速度載客人數(shù)列車長度列車材質(zhì)CRH1200KM/250KM/h670213.5不銹鋼CRH2200KM/h250KM/h610201.3M中空鋁合金車體CRH3330KM/h380KM/h暫無200.0M暫無CRH5200KM/h250KM/h604205.2M中空鋁合金車體高鐵專網(wǎng)設(shè)計方案3.1專網(wǎng)設(shè)計目標列車中的用手機用戶進行通信時,由于受到高速移動過程中的快衰弱影響,列車材質(zhì)對無線信號衰減的影響,往往會發(fā)生切換混亂,無法接通,掉話等現(xiàn)象。另外,由于組網(wǎng)過種中涉及的位置區(qū)過多,在LAC邊界處又會由于大量位置更新而造成SDCCH溢出。因此,鐵路專網(wǎng)設(shè)計的目的就是在克服上述影響的情況下,提高通信質(zhì)量,從而提高用戶感知度。因此,本次專網(wǎng)設(shè)計的目標值為列車內(nèi)電平強度達到(-85dBm~-80dBm),DT指標盡量達到集團要求的城市DT測試標準。3.2列車穿透損耗測試高鐵專網(wǎng)設(shè)計中,首先要對各列車類型做相關(guān)的穿透損耗測試,以穿透損耗最大的車種作為設(shè)計基礎(chǔ),來確保用戶在各種車型中都可以獲得正常的通話電平值。為此,我們對鐵路上海段行駛的T型列車、K型列車、龐巴迪列車和子彈頭CRH2型列車逐一做了相關(guān)測試工作。其中測試發(fā)信工具采用愛立信發(fā)設(shè)設(shè)備、定向天線支架和衰減器,該設(shè)備安裝在列車外空地上;測試收信設(shè)備采用SAGEMOT290,該設(shè)備將在車廂外及車廂內(nèi)多點處進行接收采樣,從而比較出車廂內(nèi)外的電平值差異。3.2.1T型列車測試圖1:T型列車測試平面圖表2:T型列車測試結(jié)果車廂類型位置接收電平(dBm)衰耗值(dB)硬座車廂a點-600a1點-7515b點-600b1點-611b2點-7212c點-610c1點-610c2點-7413T型列車車窗比較大,車窗玻璃衰耗很小,衰耗約為2dBm;車內(nèi)綜合衰耗(人體、座椅等)約為10dB;播音室損耗16dB。3.2.2K型列車測試DD圖2:K型列車測試平面圖表3:K型列車測試結(jié)果位置接收電平(dBm)衰耗值(dB)硬座車廂A點-600A1點-7616D點-8020B點-610B1點-632B2點-7211C點-620C1點-642C2點-7412軟臥車廂E點-610E1點(門開)-676普通K型列車窗玻璃衰耗約為3dB;車內(nèi)綜合衰耗(人體、固定物)約為10dB;值班室或播音室衰耗約為16dB;臥鋪車廂車體衰耗約為7dB,臥鋪車廂門衰耗約為7dB。3.2.3龐巴迪列車測試圖3:龐巴迪型列車測試平面圖表4:龐巴迪型列車測試結(jié)果車廂類型位置接收電平(dBm)衰耗值(dB)軟臥車廂A點-530C點-7017F點(門開)-7421F點(門關(guān))-7724B點-520D點-7220E點(門開)-7624E點(門關(guān))-7927龐巴迪車體衰耗約為17dB,車廂內(nèi)空間衰耗約為4dB(相比T和K型列車,車廂內(nèi)的人非常少),臥鋪車廂門衰耗約為3dB。3.2.4CRH2測試圖4:CRH2型列車測試平面圖表5:CRH2型列車測試結(jié)果車廂類型位置接收電平(dBm)衰耗值(dB)軟座車廂A點-490C點-501E點-6011B點-530D點-552F點-629車體衰耗約為1dB,通過模擬測試發(fā)現(xiàn)CRH列車車體基本沒有損耗。車廂內(nèi)空間衰耗約為10dB(相比T和K型列車,損耗也較?。?。3.2.5測試小結(jié)通過對上述4種類型的列車進行穿透損耗測試,可以發(fā)現(xiàn)新型CRH列車的穿透損耗未高于龐巴迪列車,因此上海段的專網(wǎng)設(shè)計中,假如要求車廂內(nèi)提供用戶通信的電平值要達到-85dBm以上,則列車車廂外的覆蓋電平需達到-60dBm。表6:各車型穿透損耗總結(jié)車型普通車廂(dB)臥鋪車廂(dB)播音室中間過道(dB)綜合考慮的衰減值T型列車12-1612K型列車13141614龐巴迪列車-24-24CRH2列車10--10專網(wǎng)設(shè)計采用值24注:鐵路上海段目前行駛的CRH僅為CRH2型,其它類型的CRH穿透損耗需按實際情況重新測試。3.3重疊覆蓋距離估算3.3.1手機重選與切換在GSM通信事件中,小區(qū)重選與小區(qū)切換需要一定的時間來完成接續(xù)工作。其中小區(qū)重選規(guī)則中,當手機測量到鄰小區(qū)C2高于服務(wù)小區(qū)C2值且維持5秒鐘,手機將發(fā)起小區(qū)重選,若在跨位置區(qū)處,則鄰小區(qū)C2必須高于服務(wù)小區(qū)C2與CRH設(shè)置值的和且維持5秒鐘,手機發(fā)起小區(qū)重選和位置更新。而在小區(qū)切換過程中,通常測量報告在經(jīng)過設(shè)定的SACCH窗口值平滑后,經(jīng)BSC判斷,將發(fā)起小區(qū)切換,而整個切換的時間取決于SACCH的設(shè)置值,該值通常設(shè)為8。表7:小區(qū)重選與小區(qū)切換通信事件滿足條件估算時長小區(qū)重選C2(鄰)>C2(服務(wù))且時間達到5秒5秒位置更新C2(鄰)>C2(服務(wù))+CRH(服務(wù))且時間達到5秒5秒小區(qū)切換rxlev(鄰)>rxlev(服務(wù))且時間達到給定的SACCH設(shè)定值小于5秒3.3.2列車時速與重疊覆蓋距離我們在研究專網(wǎng)小區(qū)重疊覆蓋區(qū)域的同時,假定重疊區(qū)域覆蓋是均勻的。在左圖中,點A、C和點B、D分別是兩個小區(qū)的邊界,E點為兩小區(qū)RxLev等值點。BC段為兩小區(qū)重疊覆蓋距離。取小區(qū)重選與小區(qū)切換較長的時間(5秒鐘)作為計算基礎(chǔ),若列車由小區(qū)1行駛至小區(qū)2,則列車在EC段之內(nèi)必須完成小區(qū)重選或小區(qū)切換,因此重疊覆蓋距離BC段的列車行駛時間為10秒鐘,按照公式:D=在列車在市區(qū)時的進站和出站時由于是變速行駛,我們給出的平均速率為180KM/h,折50M/s;在列車均速行駛時,按照其運營速率200KM/h,折算等于55M/s;按照其最大速率250KM/h,折算等于70M/s。因此專網(wǎng)小區(qū)的最小重疊覆蓋距離為市區(qū)內(nèi)平均330表8:專網(wǎng)小區(qū)重疊覆蓋距離區(qū)域市區(qū)內(nèi)市區(qū)外運營速率最大速率最小重疊距離50550M700M建議設(shè)計的重疊距離6660M840M3.4傳播模型采用在無線規(guī)劃中,采用合適的傳播模型可以準確地預(yù)估所需要的基站數(shù)量以及覆蓋強度,而在鐵路專網(wǎng)的設(shè)計中,我們采用的傳播模型是ALCATELA9155V6中的標準傳播模型(SPM模型)。3.4.1傳播模型簡介ALCATELA9155V6中的標準傳播模型(SPM模型)以COST231-Hata經(jīng)驗?zāi)P蜑榛A(chǔ),可用于150-2000MHz的無線電波傳播損耗預(yù)測,作為無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的傳播模型工具,具有較好的準確性和實用性。SPM傳播模型SPM模型的數(shù)學(xué)表達形式是:(式1)表9:SPM模型各系統(tǒng)含義系數(shù)說明默認值K1頻率相關(guān)因子12.4K2距離衰減因子44.9K3基站發(fā)射天線有效高度相關(guān)因子5.83K4衍射計算相關(guān)因子0K5發(fā)射天線有效高度和傳播距離相關(guān)因子-6.55K6移動臺接收天線有效高度相關(guān)因子0Kclutter地貌相關(guān)因子1表10:SPM模型默認值參見表1參數(shù)含義量綱d發(fā)射點到接收點的直線距離mHeff基站天線有效高度mDiffraction衍射損耗dBHmeff移動臺天線有效高度m3.4.2傳播模型校正原理及方法在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中,通常使用經(jīng)驗的傳播模型預(yù)測路徑損耗中值,不同的模型可應(yīng)用于不同的無線場景。在這些模型中,影響電波傳播的一些主要因素,如收發(fā)天線距離、天線相對高度和地型地貌因子等,都作為路徑損耗預(yù)測公式的變量或函數(shù)。但是實際的無線環(huán)境千變?nèi)f化,因此傳播模型在具體應(yīng)用時,需要對模型中各系數(shù)進行必要的修正,從而找到合理的函數(shù)形式,這個過程就是傳播模型校正。3.4.2.1SPM校正原則盡管SPM模型的各個因子都是可以進行校正的,但在實際應(yīng)用中由于所能采集的數(shù)據(jù)有限,并且在特定應(yīng)用場合中所關(guān)注的因子并不相同,因此模型校正的總原則是:對于特定應(yīng)用場景,對重點相關(guān)因子進行修正。K1是與頻率相關(guān)的因子,對于GSM900M或1800M,可以取默認值12.4。K2是反映模型校正區(qū)域內(nèi)總體無線環(huán)境特征的參數(shù),能普遍適用于模型校正區(qū)域。如果應(yīng)用場景屬于K2對應(yīng)的無線環(huán)境,K2可以取相應(yīng)的默認值。K3是與天線有效高度相關(guān)的因子,由于天線掛高在測試過程中保持不變,而且測試的距離通常在3km范圍內(nèi),天線覆蓋區(qū)域內(nèi)的地形變化通常并不明顯。因此在整個測試過程中K3對模型的準確性影響較小,不建議對K3進行校正。K4是與衍射計算相關(guān)的因子。如果測試區(qū)域內(nèi),圓錐體(劈尖)或圓柱體物體(建筑)所占比例較少,邊緣繞射或曲面繞射對總場波傳播的損耗有限,因此建議K4取為0。K5是對K2和K3兩個影響因子的綜合,建議取默認值。K6是與移動臺天線有效高度相關(guān)的因子。類似于K3因子,不建議K5進行校正。Kclutter是地形地貌因子。無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的對象之一是不同的無線環(huán)境,而無線環(huán)境的表現(xiàn)載體是豐富的地形地貌。現(xiàn)階段對GSM傳播模型校正的主要任務(wù)集中在Kclutter的確認和修正。3.4.2.2SPM校正流程測試數(shù)據(jù)采集模型校正結(jié)果的準確性很大程度上依賴于路測采集數(shù)據(jù)的可靠性。數(shù)據(jù)采集的原則包括:(1)測試采集數(shù)據(jù)應(yīng)至少包括經(jīng)度、緯度和場強信息。(2)測試采集數(shù)據(jù)應(yīng)當能很好地反映測試信號的中值,避免因采集數(shù)據(jù)中所包含的快衰落未被濾去而影響校正的準確性,并注意測量數(shù)據(jù)的突然變化。(3)單位時間、單位距離內(nèi)的采樣點數(shù)可參考李氏定理。(4)移動臺接收天線高度為1-2m,接收機及GPS采用外接天線置于車頂,以避免因測試車與基站相對位置的不同而導(dǎo)致的車體損耗差異及人體損耗。(5)隧道或橋梁等特殊場景的數(shù)據(jù)應(yīng)進行標記,便于事后篩選。(6)與本地地貌明顯不符的地方應(yīng)進行標記,便于事后篩選。(7)當接收信號不滿足以下條件時,測試不應(yīng)當再向遠處延伸。接收信號-接收機靈敏度>10dB接收信號-底噪>20dB數(shù)據(jù)預(yù)處理由于數(shù)據(jù)采集設(shè)備測到的場強數(shù)據(jù)為信號的瞬時值,其中包含著快衰落成分,需要進行數(shù)據(jù)預(yù)處理。當接收機距離發(fā)射機比較遠時,接收信號強度很低,因接收機靈敏度的影響,其測量值往往不準確;對于測試信號,底部噪聲在遠端接收信號中的比例比較大,不利于模型校正,所以遠端的測試點應(yīng)予以去除。當接收機位于基站附近時,由于受天線垂直方向圖的影響,接收信號的功率主要受到基站附近建筑物和街道走向的影響,因此離基站很近的測試數(shù)據(jù)不能用于傳播模型校正。在測試過程中,由于人為失誤或設(shè)備故障,可能會出現(xiàn)偏差很大的測量數(shù)據(jù),另外由于測試中行車路線受路況限制,可能偏離測試方案預(yù)定的測試區(qū)域。為了防止這些數(shù)據(jù)對模型校正的影響,在模型校正之前應(yīng)予以濾除。數(shù)據(jù)預(yù)處理可以采用算術(shù)平均法,對于經(jīng)緯度信息相同的場強數(shù)據(jù),求算術(shù)均值;也可以采用統(tǒng)計平均法,對于經(jīng)緯度信息相同的場強數(shù)據(jù),采用中值作為測試數(shù)據(jù)。另外,由于GPS設(shè)備信息更新的速度有限。如果在同一GPS上聚集了大量的數(shù)據(jù),可以對得到的測試數(shù)據(jù)在兩個相鄰的GPS信息點上進行插值處理,將測試到的數(shù)據(jù)平均分配到相鄰的GPS信息點的連線上。傳播模型校正方法在鐵路專網(wǎng)設(shè)計中,模型校正主要是對地形地貌因子Kclutter進行校正。為了便于說明問題,當基站天線有效高度(Heff)和移動臺天線有效高度(Hmeff)確定后,SPM模型可以表示為:(式2)其中,當C2已知,C1得到校正值后,即能計算出地形地貌因子(Kclutter)的校正值。如果借用最小二乘法對C1進行校正,則根據(jù)式2的表達形式,對于一組有效的測試數(shù)據(jù)Li(i=1,2,…N)和di(i=1,2,…N),有:(式3-1)(式3-2)使得L的預(yù)測誤差最小。3.4.3傳播模型應(yīng)用考慮到地貌的純粹度,以及避免測試過程中建筑物阻擋等影響,在滬寧鐵路(上海段)沿線原有站點中選擇符合地貌測試要求的3個站點(分別是錦星、翔黃和紅湖基站),進行實地測試。表11:傳播模型校正實測點站點序號站址經(jīng)度緯度天線掛高(m)EIRP1錦星121.3920431.2626822945.752翔黃121.2941231.287671545.753紅湖121.15931.303263245.75其中基站EIRP=發(fā)射機輸出功率(41.1dBm)-饋線損耗(3.5dB)+天線增益(8.15dB),計算結(jié)果為45.75dBm。表12:測試設(shè)備工具名稱型號廠家發(fā)射機IFR2025signalgeneratorIFR接收機E6474A(software)E6455C(hardware)Agilent天線K751664kathrein饋線1/2數(shù)字地圖20m*20mGPSGARMINX21筆記本電腦DellD610測試結(jié)果描述測試中一共測試了三個點:錦星、翔黃和紅湖。在具體的測試路線選擇以及數(shù)據(jù)的采集上都達到了要求,路線基本在所需測試地貌內(nèi),地貌所需數(shù)據(jù)量也足夠用于分析,最后的校正結(jié)果也達到了起初的目的,能根據(jù)測試地區(qū)的地貌情況,給出了一個推薦的數(shù)據(jù)。以下是這次測試的一個總體分析。各個站點的路測結(jié)果分別如下圖所示:圖5:模型校正路測圖對測試所經(jīng)過的采樣點進行統(tǒng)計,本次測試共3個站點,采樣點一共有27038個(經(jīng)緯度信息相同的場強數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計平均),其中地貌“空曠市區(qū)(urbanopenarea)”所收集到的采樣點占總數(shù)據(jù)的62%,其他各種地貌所占的采樣點都在6%左右,如下圖所示。前以提級,本次模型校正主要針對urbanopenarea地貌因子進行校正。表13:模型校正采樣點地貌類型采樣點數(shù)water199sea0wet_land2012suburbanopenarea1879urbanopenarea16797green_land1215forest0high_buildings(height>40m)27ordinaryregularbuildings(heights40m-20m190parallelregularbuildings(heights<20m)1059irregularlarge(h<20m,a>20*40m)1789irregularbuildings(height<20m)1808suburbanvillage63park0合計27038校正結(jié)果采用最小二乘法對單個地貌因子進行校正或?qū)λ械孛惨蜃舆M行聯(lián)合校正,經(jīng)過多次校正,得到如下結(jié)果:表14:模型校正前后值地貌類型損耗(校正前)損耗(校正后)water-27-27sea-27-27wet_land-23-23suburbanopenarea-22-22urbanopenarea-14-20green_land-20-18forest-9-11high_buildings(height>40m)-1-2ordinaryregularbuildings(heights40m-20m-3-6parallelregularbuildings(heights<20m)-6-8irregularlarge(h<20m,a>20*40m)-11-4irregularbuildings(height<20m)-8-8suburbanvillage-14-14park-15-15將模型校正結(jié)果用于各個測試站點,得到校正后的預(yù)測值,校正前后的實測值和預(yù)測值對比圖如下所示,其中紅線是實測數(shù)據(jù),藍線為預(yù)測值:圖6:紅湖基站校正前后實測和預(yù)測值對比圖7:翔黃基站校正前后實測和預(yù)測值對比圖8:錦星基站校正前后實測和預(yù)測值對比綜上,通過衡量誤差和均值兩個指標,校正后的模型達到了預(yù)期校正的目的,校正后地貌“空曠城市區(qū)(urbanopenarea)”的地貌損耗為-20dB。3.5話務(wù)模型分析通過模型校正及覆蓋以預(yù)測后,我們可以知道在給定的區(qū)域內(nèi)需要建設(shè)專網(wǎng)小區(qū)的最小數(shù)量,而這些小區(qū)所需要的載頻配置數(shù)將是本節(jié)的研究重點。3.5.1列車話音業(yè)務(wù)估算方法列車用戶對專網(wǎng)小區(qū)產(chǎn)生的話務(wù)不同于普通宏站,由于同一鐵路上一個小時內(nèi)行駛的列車數(shù)量是有限的。列車用戶帶來的話務(wù)量為每班列車話務(wù)量乘以一小時內(nèi)通過的列車班次數(shù)。為了保證專網(wǎng)小區(qū)的話音不溢出,就需要保證每班列車在某一專網(wǎng)小區(qū)下通話而不產(chǎn)生溢出。在進行鐵路專網(wǎng)設(shè)計時,我們采用兩種方法進行列車話音業(yè)務(wù)預(yù)估:ERLB表法CRH的標準配置為8節(jié)車廂,額定載客人數(shù)為600人次,但目前也有加長型CRH配置,即由2列CRH合并組成16節(jié)車廂,這樣用戶人數(shù)就達到1200人。按照目前移動客戶滲透率65%計算,則這樣一班CRH的移動用戶為780人。以每用戶0.02ERL計算,則將帶來15.6ERL話務(wù),查ERLB表(1%呼損)可得需要25個TCH,考慮到GPRS業(yè)務(wù),專網(wǎng)小區(qū)至少配置5TRX。愛爾蘭B表法計算簡便,但是由于專網(wǎng)內(nèi)的話務(wù)均在列車使入后突發(fā)產(chǎn)生,因此僅參考愛爾蘭B表的數(shù)據(jù)將產(chǎn)生載頻設(shè)計偏差。信令分析法信令分析法的原理是在專網(wǎng)建設(shè)完成前,我們在鐵路段市郊邊界的跨LAC點取一個主覆蓋鐵路的專網(wǎng)小區(qū)??梢哉J為當列車進入市后,乘客意識到自己肯定不是漫游了,就會適當?shù)亩啻螂娫捊o家人,因此該小區(qū)的話務(wù)分析具有典型性。當列車穿越位置區(qū)時,可以看到邊界小區(qū)因手機位置更新必然會瞬時產(chǎn)生大量SDCCH請求,那么我們認為這個時間點是列車進入小區(qū)的起始點。然后采集小區(qū)話務(wù)量變化和占用TCH信道個數(shù)的變化來推算列車旅客帶來的影響。以上海地區(qū)為例,我們對BSC36_5下的建華_1小區(qū)進行了信令跟蹤,然后分析1小時內(nèi)所有由江蘇使入上海站的列車產(chǎn)生的話務(wù)量。表15:建華_1的TCH變化情況列車通過時間13:13:28-13:14:4813:22:08-13:23:2813:31:18-13:31:3814:03:38-14:04:58小區(qū)的TCH占用總時長(列車進入)(s)1200100211581272小區(qū)的TCH占用總時長(列車未進入)(s)740520680780小區(qū)的TCH占用總話務(wù)量(列車進入)(Erl)0.3330.2780.3220.353小區(qū)的TCH占用總話務(wù)量(列車未進入)(Erl)0.2060.1440.1890.217小區(qū)的TCH占用總話務(wù)增量(列車進入前后)(Erl)0.1280.1340.1330.137平均每輛列車貢獻的話務(wù)量(Erl)0.133經(jīng)過計算,在列車通過該小區(qū)的時間段內(nèi)的TCH占用總時長為4632s,總話務(wù)量為1.286Erl;在沒有列車開過的相同時間段內(nèi)的TCH占用總時長為2720s,總話務(wù)量為0.755Erl。通過以上兩組數(shù)據(jù)我們可以得到測試時間段內(nèi)平均每輛列車帶來的總TCH話務(wù)量約為0.133ERL。而對TCH占用數(shù)據(jù)的分析,我們也可以得到該小區(qū)瞬時的TCH占用數(shù)為12個信道。因此,建議的專網(wǎng)小區(qū)配置為4TRX。另外,考慮到站臺及位置區(qū)邊界小區(qū)需要一定的SDCCH信道作位置更新,這些小區(qū)的載頻配置建議值為6。圖9:建華_1小區(qū)瞬時TCH占用數(shù)3.5.2列車數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)估算方法鐵路專網(wǎng)建設(shè)中,GPRS/EDGE業(yè)務(wù)的引入對GSM網(wǎng)絡(luò)容量的影響始終是一個關(guān)注重點?,F(xiàn)有的關(guān)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量規(guī)劃的方法很多,但一般都是把數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)折合成話務(wù)量(Erlang)后來計算PDCH的數(shù)量。這種計算方法的局限性在于沒有充分考慮GPRS/EDGE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特殊性,如PDCH信道的共享特性,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)允許適當?shù)难訒r和重傳特性等等。在滬寧專網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中,需要根據(jù)專網(wǎng)中某一小區(qū)在火車經(jīng)過時可能引起突發(fā)的GPRS/EDGE用戶數(shù)量、激活用戶數(shù)、單位用戶吞吐量、數(shù)據(jù)重傳比例和每PDCH信道承載速率幾個要素來計算專網(wǎng)小區(qū)所需要配置的PDCH數(shù)量。鐵路專網(wǎng)小區(qū)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特點是均值和峰值相差很大,并且大部分數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都具有突發(fā)性,因此根據(jù)網(wǎng)絡(luò)一小時的話務(wù)報告(平均統(tǒng)計值)不能客觀反映用戶的行為,更不能正確指導(dǎo)PDCH信道配置。為了準確調(diào)查列車對鐵路沿線小區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量的影響,一種可行的方法是通過信令跟蹤與分析估計列車上GSM用戶數(shù),然后再采用摻透率法來預(yù)測GPRS/EDGE數(shù)據(jù)用戶,并而計算出每小區(qū)需要提供的凈PDCH數(shù)。具體步驟如下:(1)根據(jù)GPRS/EDGE各種編碼方式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和話務(wù)模型,計算PDCH信道的實際承載速率。IP層的用戶數(shù)據(jù)在經(jīng)由PDCH無線信道傳輸之前需要分別由SNDCP、LLC、RLC/MAC封裝打包,同時要增加數(shù)據(jù)包頭和校驗比特等開銷。手機與核心網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸過程中一般依據(jù)Um接口無線信號質(zhì)量的反饋選擇合適的編碼速率,即發(fā)生CS/MCS切換。因此在數(shù)據(jù)傳輸過程中,IP層承載速率也隨著空口編碼速率的變化而變化。GPRS/EDGE各種編碼方式下實際的IP層有效速率如下表一所示。表16:各編碼方式的承載速率GPRS/EDGE編碼方式調(diào)制方式PDCH承載速率(kbit/s)IP層有效速率(kbit/s)CS1GMSK9.055.58CS213.48.31CS315.69.89CS421.413.95MCS1GMSK8.87.02MCS211.29.76MCS314.811.43MCS417.613.33MCS58PSK22.416.67MCS629.621.05MCS744.829.63MCS854.436.36MCS959.238.1(2)根據(jù)GPRS/EDGE的話務(wù)模型和鐵路沿線某一小區(qū)實測GSM用戶數(shù),用滲透法預(yù)計激活數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用戶數(shù),并且對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成熟開展后進行預(yù)計。通過信令跟蹤實測某列車進入上海某小區(qū)覆蓋范圍時,在短時間內(nèi)出現(xiàn)的大量位置更新請求次數(shù)。每隔10s對該小區(qū)出現(xiàn)的位置更新請求(ChannelRequired(EstablishCause:LocationUpdate))數(shù)量進行了統(tǒng)計,一直到位置更新請求數(shù)量下降到閑時水平,則認為該趟列車離開了該小區(qū)的覆蓋范圍。在統(tǒng)計時段內(nèi)位置更新請求數(shù)量的突發(fā)增量,可算作一列列車上GSM用戶數(shù)。GPRS/EDGE數(shù)據(jù)用戶的預(yù)測多采用摻透率法,即引入一個摻透率參數(shù),定義為:GPRS/EDGE滲透率=GPRS/EDGE登記用戶數(shù)÷GSM用戶數(shù)現(xiàn)取值為0.1;GPRS/EDGE的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量來源于實際使用該業(yè)務(wù)的用戶,定義為激活用戶,并引入一個激活率參數(shù),即GPRS/EDGE激活率=GPRS/EDGE激活用戶數(shù)÷GPRS/EDGE登記用戶數(shù)現(xiàn)取值為0.14。如果該小區(qū)突發(fā)位置更新請求次數(shù)為2600,可大致估計出該列車中GPRS/EDGE激活用戶數(shù)為:2600(GSM用戶數(shù))×0.1(GPRS/EDGE摻透率)×0.14(GPRS/EDGE激活率)=37人(3)根據(jù)GPRS/EDGE用戶數(shù)和每用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)平均吞吐量,計算出每小區(qū)的IP層有效吞吐量。每數(shù)據(jù)用戶的平均吞吐量需要結(jié)合各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的滲透率,業(yè)務(wù)的滲透率是指在所有用戶中使用該項業(yè)務(wù)的比例。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)按按業(yè)務(wù)功能可分為:通信類、信息類、效率類、商務(wù)類、娛樂類等幾類。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)各種業(yè)務(wù),統(tǒng)計RLC層的流量和激活用戶數(shù),結(jié)合無線鏈路層帶來的協(xié)議開銷在5%左右,可得到平均每數(shù)據(jù)用戶業(yè)務(wù)量。現(xiàn)階段GPRS/EDGE屬于起步階段,綜合各項數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)開展情況,估算單位用戶的平均IP層業(yè)務(wù)量為400bit/s。(4)根據(jù)每小區(qū)的IP層吞吐量和每PDCH信道實際承載速率,計算系統(tǒng)需要提供的凈PDCH數(shù)。通過PDCH的利用率,計算系統(tǒng)需要提供的PDCH數(shù)。為配置小區(qū)合理的PDCH數(shù),需要計算每PDCH的平均IP層承載速率,GPRS用戶采用CS1-CS4編碼速率,EDGE用戶采用MCS1-MCS8編碼速率,根據(jù)各種編碼方式的使用比例,可得到每個PDCH的平均IP層承載速率。IP層承載速率=;為各CS編碼方式占總數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量(GPRS業(yè)務(wù)量+EDGE業(yè)務(wù)量)的比例;為各MCS編碼方式總數(shù)業(yè)務(wù)量(GPRS業(yè)務(wù)量+EDGE業(yè)務(wù)量)的比例;為相應(yīng)CSi(i=1,2,3,4)編碼方式對應(yīng)的IP層有效數(shù)據(jù)速率;為相應(yīng)MCSi(i=1,2,…,8)編碼方式對應(yīng)的IP層有效數(shù)據(jù)速率;例如,在滬寧鐵路專網(wǎng)建設(shè)中,測得某專網(wǎng)小區(qū)在1小時內(nèi)的RLC層數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量如下:表17:RLC層數(shù)據(jù)流量上行下行編碼方式RLC層流量(bit)占用比編碼方式RLC層流量(bit)占用比C55%C30%CS23091312429.70%CS216140489861.12%CS347057204.52%CS3122163504.63%CS413141131.26%CS479988353.03%MCS118227741.75%MCS17169280.27%MCS225185892.42%MCS2119789364.54%MCS37949380.76%MCS330451661.15%MCS462850696.04%MCS4107444534.07%MCS515550480.59%MCS641671471.58%MCS753579402.03%MCS871413752.70%可以計算得到,該小區(qū)上行PDCH的平均IP層承載速率為7.33kbit/s,下行PDCH的平均IP層承載速率為9.91kbit/s。根據(jù)小區(qū)單位PDCH的平均IP層承載速率和平均IP層吞吐量,并定義:小區(qū)GPRS/EDGE用戶的平均IP吞吐量=GPRS/EDGE激活用戶數(shù)×平均每用戶IP吞吐量。小區(qū)所需PDCH信道數(shù)量=小區(qū)IP吞吐量÷單位PDCH的IP承載速率。因此可計算并根據(jù)實際情況得到該小區(qū)的PDCH配置數(shù)。表18:PDCH配置結(jié)果含開銷的每用戶平均IP業(yè)務(wù)量(bit/s)400GPRS/EDGE用戶滲透率0.1GPRS/EDGE用戶激活率0.14小區(qū)內(nèi)GSM用戶數(shù)2600小區(qū)內(nèi)GPRS/EDGE激活用戶數(shù)36.4小區(qū)內(nèi)所有用戶的平均IP吞吐量(kbit/s)14.56每PDCH信道的IP層承載速率(kbit/s)9.91小區(qū)內(nèi)所需的凈PDCH信道數(shù)量1.5PDCH利用率0.7小區(qū)實際需要的PDCH數(shù)量2小區(qū)實際PDCH最終配置4(5)根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展狀況和實際小區(qū)的配置來選擇合適的經(jīng)驗配置建議。需要結(jié)合小區(qū)TRX、TCH和SDCCH的配置,分析引入PDCH對TCH的影響。如果GPRS/EDGE業(yè)務(wù)沒有采用專用的網(wǎng)絡(luò)承載,則還需要考慮語音業(yè)務(wù)信道轉(zhuǎn)換成PDCH后所剩余的TCH信道能否仍能滿足語音業(yè)務(wù)的正常要求。如果不能滿足,則還需進行相應(yīng)的擴容??梢愿鶕?jù)呼損查ErlangB表,得到對應(yīng)于載頻和時隙的理論上的最大可以承載的話務(wù)量。引入PDCH對TCH的影響見下表,可以看出隨著PDCH數(shù)量的增加,可支持的語音話務(wù)量逐漸減少。表19:PDCH配置對TCH影響TRXSDCCH信道數(shù)TCH+PDCH信道數(shù)PDCH信道數(shù)增加后可支持的語音話務(wù)量(ERL)012345671TRX262.281.661.090.6020.2230.02002TRX2148.27.46.615.845.084.343.632.943TRX22214.914.0413.1812.3311.4910.669.839.014TRX32921.0420.1519.2618.3817.516.6315.7614.95TRX33728.327.326.425.524.623.722.821.936TRX34535.634.733.832.831.93130.129.27TRX45242.141.239.338.437.536.535.634.78TRX46049.648.747.846.845.944.94443.13.6天線選擇由于鐵路屬于狹長地形場景覆蓋,并且專網(wǎng)小區(qū)基站根據(jù)實際地理條件與鐵路沿線可能有一定距離,因此根據(jù)實際情況需要選擇不同的天線。如果專網(wǎng)基站與鐵路沿線的垂直距離小于100米,為避免越區(qū)覆蓋,優(yōu)先采用32度窄波束天線(如ODP-032R18dB),并且每個小區(qū)使用兩副天線對鐵路實施覆蓋。具體見示意圖。為保證一定的覆蓋距離(暫定為750米),在基站中心兩側(cè)總長度為L(L<240米)的范圍內(nèi)將主要通過天線的副瓣進行主力覆蓋。如果專網(wǎng)基站與鐵路沿線的垂直距離較大但不超過300米,可采用65度波束天線(如ODP-065R15dB)。覆蓋方式同上,但整個覆蓋范圍內(nèi)基本上依靠天線主瓣對鐵路沿線進行主力覆蓋。如果專網(wǎng)基站與鐵路沿線的垂直距離較大但超過300米,建議重新進行站址規(guī)劃。應(yīng)根據(jù)實際采購天線的性能參數(shù)、天線架設(shè)高度和傾角大小,通過計算和實測確定天線的最終覆蓋范圍。3.7站臺與大網(wǎng)的銜接火車站一般是鐵路專網(wǎng)覆蓋的起始點,是專網(wǎng)與外網(wǎng)的過渡與銜接?;疖囌緦>W(wǎng)規(guī)劃主要考慮兩部分,即候車室微小區(qū)和站臺微小區(qū)的規(guī)劃與設(shè)計。候車室由于整體人流較大,因此小區(qū)配置要求較高,可以采用多個小區(qū)共同覆蓋方式。同時候車室微小區(qū)應(yīng)保證與外網(wǎng)小區(qū)的切換正常,保證旅客進入候車室后,手機能順利占用專網(wǎng)信號。對于站臺微小區(qū),同一時刻僅可能在局部區(qū)域發(fā)生用戶突增現(xiàn)象,因此小區(qū)配置要求相對較低,可以采用一個小區(qū)單獨覆蓋。同時站臺小區(qū)既要保證與候車室微小區(qū)的無縫切換,同時又要保證列車啟動后乘客手機能順利與后續(xù)專網(wǎng)小區(qū)進行重選/切換。考慮到各地火車站建筑結(jié)構(gòu)方面存在差異,如果站臺與候車室在空間上分離(見下圖-1),則站臺上可以采用全向天線進行覆蓋;如果站臺與候車室在空間上分屬于不同的層次(比如,上海火車站站臺位于車站一層,候車室位于車站二層),則需要在站臺上引入分布系統(tǒng)確保對各個站臺的覆蓋,并通過光放將信號引入空闊空間,保證對后續(xù)專網(wǎng)小區(qū)的切換與重選。高鐵專網(wǎng)組網(wǎng)方案4.1專網(wǎng)小區(qū)組成在完成專網(wǎng)地貌校正和覆蓋預(yù)測后,我們得到了鐵路沿線指定地點所必須增加信號源的數(shù)據(jù)。本節(jié)中,我們給出了鐵路專網(wǎng)建設(shè)中信號源增加的可行性操作方法,以達到專網(wǎng)覆蓋的目的。4.1.1已建宏站采用方案通常情況下,在城市移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè),鐵路沿線已經(jīng)建設(shè)好了相當一部分的宏站,這些宏站可以有效地利用于鐵路專網(wǎng)的建設(shè)中,我們建議的采納原則為垂直于鐵路300米之內(nèi)且從基站可以目視到鐵軌的基站。在制定專網(wǎng)覆蓋方案中,我們可以選擇兩種方案:已有宏站直接作專網(wǎng)將現(xiàn)網(wǎng)鐵路沿線已有宏站直接納入鐵路專網(wǎng)中,這樣的好處是節(jié)省工期及投資,減輕頻率規(guī)劃難度,同樣也可以滿足沿線的信號覆蓋強度。但存在的缺點鐵路專網(wǎng)與大網(wǎng)共享宏站,則該宏站的小區(qū)參數(shù)設(shè)置將會相當復(fù)雜,尤其是在切換設(shè)置及BA表設(shè)置方面,可能會造成手機錯誤切換及重選而引起通信質(zhì)量下降。已有宏站分裂4小區(qū)作專網(wǎng)(推薦采用)另一種方法是,我們選點依然采用原宏站站址,但是在原基站內(nèi)部單獨安裝一套BTS,一路傳輸以及載頻硬件,同時在平臺上單獨安裝兩付天線,作為專網(wǎng)小區(qū)。如左圖中,紅色天線為原基站天線,方位角為0/120/240,通過PCM1接BTS1;藍色天線為專網(wǎng)小區(qū)天線,方位角為60/300(按實際勘測調(diào)整),通過PCM2接BTS2。BTS1和BTS2雖處在同一機房,BTS2命名為BTS1的分裂小區(qū),但是在之后方案中,BTS2將獨立掛載到一個BSC中,組網(wǎng)上與BTS1無相關(guān)性。另外,分裂小區(qū)工程建設(shè)中需要注意機房空余面積與平臺承重,以確保專網(wǎng)BTS的建設(shè)。4.1.2新增宏基站建設(shè)方案當在城市中鐵路沿線沒有現(xiàn)成宏站可用作分裂小區(qū)時,這時就需要沿線建造宏基站來解決專網(wǎng)小區(qū)接續(xù)問題。同樣,沿線新增的宏站與鐵路垂直距離務(wù)必控制在300米之內(nèi),高度控制在25米至30米,以使專網(wǎng)小區(qū)的覆蓋達到良好的效果。另外,考慮到鐵路沿線安全問題,鐵塔類型的宏站與鐵路垂直距離需大于50米表20:宏站建設(shè)時長宏站建設(shè)周期困難點鐵塔3個月談判購地拉線塔1個月樓頂天線2周-3周4.1.3直放站方案專網(wǎng)工程建設(shè)中,可能存在建筑物阻擋服務(wù)小區(qū)等情況,從而造成服務(wù)小區(qū)信號嚴重衰減。針對這種情況,為了降低工程建設(shè)成本,可以通過架設(shè)光纖直放站來改變服務(wù)小區(qū)的覆蓋情況。在滬寧鐵路上海段的專網(wǎng)建造過程中,服務(wù)小區(qū)管弄雖然離鐵路垂直距離僅50米,但由于受到前方建筑阻擋,信號衰減達到10dB,這樣即無法滿足列車室內(nèi)信號強度高于-80dBm的要求。為此我們提出利用光纖直放站改造專網(wǎng)小區(qū)的方法。圖10:管弄西北方向管弄東北方向滬寧鐵路管弄滬寧鐵路管弄圖11:管弄地理位置該處工程方案為在上海新體育廣場內(nèi)安裝室內(nèi)覆蓋,同時加開管弄的第4小區(qū)(該小區(qū)建設(shè)2付天線,一付方位角120度,另一付方位角300度),共用同一個機房,同時通過光纖或微波中繼將將管弄_4的信號引回原管弄基站。這樣既解決了鐵路的覆蓋問題,也不會對現(xiàn)網(wǎng)的頻率干擾問題有太大的影響。直放站方案中另一個設(shè)想為利用光纖直放站的接勵方式來加強鐵路沿線的信號覆蓋,這在上海公司的科研項目《長距離橋面及島嶼覆蓋優(yōu)化研究》中已有所應(yīng)用,單小區(qū)4個光纖直放站覆蓋距離做到了15公里。考慮到光纖直放站接勵受到頻率規(guī)劃,時延窗口等限制,因此只建議在人口稀少的地區(qū),如山區(qū),平原等進行工程實施。4.2專網(wǎng)吸收周圍大網(wǎng)話務(wù)預(yù)估高鐵專網(wǎng)的組網(wǎng)模式為一連串獨立基站進行封閉,帶狀組網(wǎng)。雖然通過覆蓋控制與小區(qū)參數(shù)優(yōu)化盡可能的保持專網(wǎng)的獨立性,但在實際操作過程中,專網(wǎng)仍然會吸收周圍宏站的話務(wù),而吸收宏站話務(wù)的多少將關(guān)系到專網(wǎng)的載頻配置,組網(wǎng)時的BSC配置及最終的服務(wù)效率。為了能夠了解專網(wǎng)吸收周圍話務(wù)的能力,我們對市中心啟良3和東原2小區(qū)分別作了相關(guān)測試。其中待測小區(qū)具體的條件是都有共站的D網(wǎng),即使關(guān)閉這兩個小區(qū)當?shù)氐母采w也不會出現(xiàn)盲區(qū)。實驗方法:1、刪除該小區(qū)的所有incoming的切換和重選關(guān)系,只保留outgoing的切換和重選關(guān)系;2、將小區(qū)的BCCH修改為TCH頻段,并修改周圍小區(qū)的頻點以保證實驗小區(qū)新BCCH頻點的干擾最小化。3、關(guān)閉小區(qū)的各類切換,只打開CaptureHO,對相鄰小區(qū)的門限定為-65dBm(即鄰區(qū)測得信號強度高于-65dBm,就發(fā)起切換)。4、將RxLev_Access_Min和RxLev_Min均由-102dBm改為-94dBm,模擬專網(wǎng)的覆蓋情況。表21:實驗結(jié)果小區(qū)平時話務(wù)(ERL)實驗話務(wù)(ERL)專網(wǎng)話務(wù)占比啟良320~301.395.20%東原230~401.344%通過實驗,可以發(fā)現(xiàn)專網(wǎng)吸收鄰近宏站的話務(wù)約在4%~5%左右。從滬寧鐵路上海沿線來看,預(yù)計專網(wǎng)總共將吸收33.64ERL,按鐵路長度33KM計算,每公里吸收大網(wǎng)話務(wù)量約1ERL;按專網(wǎng)小區(qū)數(shù)25個計算,每小區(qū)吸收大網(wǎng)話務(wù)1.35ERL。4.3各廠商BSC承載能力研究BSC承載能力的目的是為了掌握單BSC可以實現(xiàn)組網(wǎng)的最大距離與遇到的瓶頸。表22:各廠商BSC承載能力廠商設(shè)備BSC載頻數(shù)基站數(shù)ABIS安全尋呼門限阿爾卡特G24488418萬阿爾卡特MX60017625萬西門子BSC725002507218萬西門子BSC12090040012018萬愛立信AX810102051251218萬愛立信BYB510102051251218萬諾基亞2I51224814426萬諾基亞3I66050425626萬目前,滬寧鐵路上海段專網(wǎng)采用的組網(wǎng)設(shè)備是西門子BSC120BSC和阿爾卡特G2BSC。其中覆蓋市區(qū)的西門子基站有4個,平均站間距為940米,覆蓋市郊的阿爾卡特基站有20個,平均站間距為1500米。按照專網(wǎng)每基站配置4TRX及1路傳輸計算,同時依據(jù)各系統(tǒng)的硬件安全配置特性,我們給出了如下的建議值。表23:各廠商BSC進行專網(wǎng)組網(wǎng)的覆蓋距離廠商設(shè)備BSC專網(wǎng)組網(wǎng)受限可攜帶專網(wǎng)基站數(shù)每基站平均覆蓋距離(公里)覆蓋總距離(公里)阿爾卡特G2載頻容量421.563阿爾卡特MX載頻容量1101.5165西門子BSC72ABIS容量521.578西門子BSC120ABIS容量951.5142.5愛立信AX810載頻容量2251.5337.5愛立信BYB510載頻容量2251.5337.5諾基亞2I載頻容量1021.5153諾基亞3I載頻容量1321.5198上述列表中僅考慮專網(wǎng)由宏站或第4小區(qū)分裂接勵方式實現(xiàn)的最大覆蓋距離,每基站的平均覆蓋距離僅以上海地區(qū)數(shù)據(jù)作為參考。其它地區(qū)需跟據(jù)傳播模型校正以后才能得到當?shù)氐哪M預(yù)測數(shù)據(jù),從而得到不同地形的站間距平均覆蓋距離。另外,如果在人口較少的區(qū)域選擇光放接勵方式,則總覆蓋距離可以做得更大。4.4BSC歸屬和LAC設(shè)置原則鐵路專網(wǎng)建設(shè)的目的除了加強鐵路沿線手機信號外,另一個重要的原因就是優(yōu)化專網(wǎng)位置區(qū)設(shè)置,從而減少專網(wǎng)內(nèi)的位置更新量,提高無線接通率。由于專網(wǎng)在設(shè)計思路中采用封閉方式,即專網(wǎng)與大網(wǎng)隔離,即使專網(wǎng)組網(wǎng)采用不同廠商的BSC,但在混合組網(wǎng)的條件下,也可以將各專網(wǎng)BSC掛載于同一MSC下,從而可以為各不同的BSC設(shè)置統(tǒng)一的LAC參數(shù)。通常,鐵路專網(wǎng)的位置區(qū)邊界設(shè)置有以下4種情況:火車站/停靠站與大網(wǎng)的邊界鐵路專網(wǎng)組網(wǎng)中,火車站與周圍大網(wǎng)必然要出現(xiàn)位置區(qū)邊界。因此,在工程施工上,必須嚴格控制火車站室內(nèi)布線系統(tǒng)的覆蓋,避免頻繁位置列新而消耗專網(wǎng)與大網(wǎng)的SDCCH信道資源。跨省市邊界同樣,在鐵路跨省市邊界處,也必定出現(xiàn)位置區(qū)邊界,該處的位置更新解決方案只有通過增加邊界基站TRX的數(shù)目,以此來增大SDCCH信道設(shè)置來解決。我們建議的邊界基站TRX配置數(shù)為6。省市內(nèi)鐵路專網(wǎng)內(nèi)部邊界省市內(nèi)鐵路專網(wǎng)劃分位置區(qū)主要涉及一些幅員遼闊的城市,在單LAC組網(wǎng)情況下,鐵路專網(wǎng)的尋呼總和達到了BSC處理能力的安全門限,則必須進行LAC分裂。目前專網(wǎng)小區(qū)的尋呼量可以參照上海磁浮方面的統(tǒng)計匯總。表24:按尋呼能力計算專網(wǎng)小區(qū)總數(shù)廠商設(shè)備BSC尋呼門限磁浮中每基站平均尋呼量按尋呼計算所得的基站數(shù)平均基站間隔覆蓋總距離(公里)阿爾卡特G218萬2009001.51350阿爾卡特MX25萬20012501.51875西門子BSC7218萬2009001.51350西門子BSC12018萬2009001.51350愛立信AX81018萬2009001.51350愛立信BYB51018萬2009001.51350諾基亞2I26萬20013001.51950諾基亞3I26萬20013001.51950在鐵路專網(wǎng)組網(wǎng)中,接各廠商BSC處理尋呼負荷能力的不同,單一位置區(qū)的長度最大不能超過上表中的覆蓋總距離。BSC內(nèi)雙LAC設(shè)置在鐵路專網(wǎng)組網(wǎng)中,還存在另一種可能的情況,即省市內(nèi)鐵路沿線的某一個廠商的基站設(shè)備數(shù)非常少,通常參與組網(wǎng)的專網(wǎng)小區(qū)數(shù)不超過5個。如上海市區(qū)內(nèi)的西門子設(shè)備專網(wǎng)小區(qū)數(shù)僅4個,而上海新客站室內(nèi)覆蓋中愛立信的設(shè)備僅3個小區(qū)。若為這些專網(wǎng)小區(qū)獨立配置BSC,則BSC空置率會相當高,從投資角度來講,設(shè)備成本偏高。因此,對于這些小區(qū)的專網(wǎng)組網(wǎng),我們建議將專網(wǎng)小區(qū)并入現(xiàn)網(wǎng)已有的BSC設(shè)備中,但為這些專網(wǎng)小區(qū)統(tǒng)一設(shè)置LAC參數(shù)。組網(wǎng)過程中需要注意的是,一旦一個BSC設(shè)備定義了多LAC,則該BSC所承受的尋呼總量是該BSC內(nèi)所有LAC尋呼總量的疊加。在實際工程施工中,由于鐵路專網(wǎng)所有小區(qū)并非能夠同一時間內(nèi)全部完成,因此,相關(guān)的組網(wǎng)分臨時和最終組網(wǎng)。臨時組網(wǎng)是指隨著專網(wǎng)小區(qū)的陸續(xù)施工完成,先將它們歸屬于各自BSC所轄區(qū)域的位置區(qū)中。最終組網(wǎng)是指,在完成所有專網(wǎng)小區(qū)建設(shè)后,專網(wǎng)已能夠形成封閉連續(xù)覆蓋,則通過工程割接將所有專網(wǎng)小區(qū)歸屬于相關(guān)的MSC和BSC下。4.5切換關(guān)系設(shè)置原則高速鐵路專網(wǎng)覆蓋獨立于外網(wǎng),相鄰專網(wǎng)小區(qū)間建立鄰區(qū)關(guān)系,而不與外網(wǎng)發(fā)生重選與切換,專網(wǎng)與外網(wǎng)的銜接點為火車站。滬寧鐵路專網(wǎng)與大網(wǎng)的銜接示意圖如下:圖12:切換關(guān)系設(shè)置示意圖按圖中切換關(guān)系設(shè)置原則,火車站候車室充當與大網(wǎng)之間的緩沖區(qū)角色,火車站站臺充當與鐵路專網(wǎng)之間的緩沖區(qū)角色,從而可以有效解決手機在大網(wǎng)與鐵路專網(wǎng)之間的錯誤切換和重選問題。高鐵專網(wǎng)優(yōu)化方案5.1專網(wǎng)頻率規(guī)劃原則鐵路專網(wǎng)屬于封閉型連續(xù)覆蓋專網(wǎng),為了保證專網(wǎng)的獨立性,在頻率規(guī)劃方面需要注意以下兩點:不規(guī)則頻率分配方式通常情況下,在做網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃的時候,BCCH頻點與TCH頻點有嚴格的界定。但在GSM通信事件,我們知道SystemInfomation2中會下發(fā)IDLEBA表的鄰區(qū)測量頻點,如果專網(wǎng)頻率與周圍大網(wǎng)采用相同的BCCH規(guī)劃,則不能夠保證手機由專網(wǎng)附近鄰區(qū)的小區(qū)重選至專網(wǎng)小區(qū)內(nèi)。在手機關(guān)機再開機時,同樣由于BCCH的記憶效應(yīng),手機會首先掃描關(guān)機前所占用的頻點。這樣可能會存在這樣一種情況,即使手機關(guān)機前占用服務(wù)小區(qū)的頻點與專網(wǎng)頻點相同,那么在專網(wǎng)附近開機可能也會誤選至專網(wǎng)小區(qū)上。因此,在鐵路專網(wǎng)頻率規(guī)劃時,BCCH采用大網(wǎng)的TCH頻點做規(guī)劃,另外,專網(wǎng)的NCC的設(shè)置也與大網(wǎng)不同,從而在規(guī)劃上確保了專網(wǎng)的獨立性。不使用EGSM頻點由于EGSM頻點即將被無委會回收,因此在做專網(wǎng)頻率規(guī)劃時,頻點不考慮采用EGSM頻點。周圍宏站的頻率規(guī)劃在專網(wǎng)小區(qū)吸收大網(wǎng)話務(wù)測試中,我們已發(fā)現(xiàn)吸收話務(wù)比例約為5%,這意味著專網(wǎng)建設(shè)完成后周圍宏站的話務(wù)會略有轉(zhuǎn)移,為了降低頻率規(guī)劃的難道,建議對專網(wǎng)周圍的高配置宏站作負擴容1到2個TRX,同時開啟半速率來彌補TCH信道的減少。5.2專網(wǎng)信道配置原則專網(wǎng)信道配置方面涉及到TCH,SDCCH和PDCH的配置,在前面的方案中,我們已經(jīng)確定了專網(wǎng)內(nèi)小區(qū)的TRX載頻是4,位置區(qū)邊界小區(qū)的載頻數(shù)是6。因此專網(wǎng)小區(qū)各項參數(shù)設(shè)置建議如下:表25:鐵路專網(wǎng)小區(qū)信道配置專網(wǎng)小區(qū)TCHSDCCHPDCH半速率專網(wǎng)小區(qū)內(nèi)ALCATEL25322+21TRX(上門限60%,下門限50%)SIEMENS25322+2門限定義60%ERICSSON25322+2門限定義60%NOKIA25322+21TRX(上門限60%,下門限50%)LAC邊界ALCATEL31886+21TRX(上門限60%,下門限50%)SIEMENS30966+2門限定義60%ERICSSON30966+2門限定義60%NOKIA30966+21TRX(上門限60%,下門限50%)邊界小區(qū)增加SDCCH和PDCH數(shù)目是為了給手機有足夠的信道資源完成位置更新和路由區(qū)更新,而增開半速率是為了確保足夠的TCH信道資源。5.3小區(qū)參數(shù)設(shè)置原則合理的小區(qū)參數(shù)設(shè)置也是控制好專網(wǎng)覆蓋的一個重要的手段。在借鑒上海磁浮項目中的小區(qū)參數(shù)設(shè)置,我們對鐵路專網(wǎng)小區(qū)參數(shù)建議如下定義:ACCMIN鐵路專網(wǎng)設(shè)計方案中,我們制定了列車內(nèi)手機電平信號強度(-85dBm~-80dBm),因此,建議ACCMIN值定為-95dBm。CRO鐵路專網(wǎng)采用900M系統(tǒng)設(shè)備組網(wǎng),CRO的建議設(shè)置值為0。上下行功控在GSM規(guī)范中,上下行功控的消息傳送每隔0.48秒一次,考慮到CRH的行駛速度以及系統(tǒng)切換算法的特性,建議專網(wǎng)小區(qū)關(guān)閉上下行的功率控制。SACCH測量窗口手機上報的測量報告經(jīng)過測量窗口平滑后,經(jīng)BSC判斷發(fā)出切換請求,由于高速移動通信中,快衰弱影響較正常速度大。因此適當增大SACCH值可以較好的平滑電平波動,該值建議設(shè)為6,但最大值不能超過10,否則列車的重疊覆蓋距離需重新設(shè)計。CBQ因鐵路沿線較長,不排除用戶在列車上開機和更換手機電池板的可能性,為確保列車上手機開機能順利落入專網(wǎng)中,CBQ值需設(shè)為HIGH。CRH火車站候車室與大網(wǎng)是位置邊界區(qū),為避免頻繁位置更新,相關(guān)小區(qū)的CRH建議設(shè)為8dB;鐵路專網(wǎng)跨省與省內(nèi)邊界由于位置更新不可避免,相關(guān)的CRH與專網(wǎng)內(nèi)小區(qū)之間設(shè)置為2,保證手機GPRS及時重選。5.4切換參數(shù)設(shè)置原則功率預(yù)算參數(shù)HOMARGIN功率預(yù)算參數(shù)建議設(shè)為3dB,保證通話狀態(tài)的手機及時作小區(qū)切換。二次切換時間懲罰值在鐵路專網(wǎng)設(shè)計中,由于各相鄰小區(qū)之間均有一定的重疊覆蓋距離,而手機在發(fā)起切換后,同樣可能由于信號衰弱等影響,造成回切,一旦發(fā)生,掉話機率必將大增。在結(jié)合考慮列車行駛的速度,我們建議將懲罰值設(shè)為10秒,保證手機在發(fā)起切換后,在進入下一個鄰區(qū)時才會發(fā)起第二次切換。緊急切換參數(shù)鐵路專網(wǎng)的封閉性決定了相鄰切換關(guān)系均是一級接一級,為了減少切換算法的復(fù)雜度,我們建議關(guān)閉質(zhì)量緊急切換和電平緊急切換功能,僅留下功率切換預(yù)算一種。技術(shù)方案總結(jié)在整個高速鐵路專網(wǎng)設(shè)計與優(yōu)化的研究中,我們從專網(wǎng)設(shè)計,專網(wǎng)組網(wǎng)以及專網(wǎng)優(yōu)化三個方面提出了設(shè)計與優(yōu)化思路。在專網(wǎng)設(shè)計方面的部分數(shù)據(jù),如傳播模型校正僅是上海地區(qū)的校正值,因此在其它省市當中需要按照實際情況重新測試。專網(wǎng)組網(wǎng)方面其它省市也需要按照實際組網(wǎng)條件進行靈活調(diào)整。專網(wǎng)優(yōu)化方面由于目前鐵路專網(wǎng)滬寧段正在建造,我們尚未開展后期的測試,優(yōu)化和評估工作,因此相關(guān)的無線參數(shù)設(shè)置也僅提供了一個指導(dǎo)原則。

附錄資料:不需要的可以自行刪除A-DAbsolutedeviation,絕對離差

Absolutenumber,絕對數(shù)

Absoluteresiduals,絕對殘差

Accelerationarray,加速度立體陣

Accelerationinanarbitrarydirection,任意方向上的加速度

Accelerationnormal,法向加速度

Accelerationspacedimension,加速度空間的維數(shù)

Accelerationtangential,切向加速度

Accelerationvector,加速度向量

Acceptablehypothesis,可接受假設(shè)

Accumulation,累積

Accuracy,準確度

Actualfrequency,實際頻數(shù)

Adaptiveestimator,自適應(yīng)估計量

Addition,相加

Additiontheorem,加法定理

Additivity,可加性

Adjustedrate,調(diào)整率

Adjustedvalue,校正值

Admissibleerror,容許誤差

Aggregation,聚集性

Alternativehypothesis,備擇假設(shè)

Amonggroups,組間

Amounts,總量

Analysisofcorrelation,相關(guān)分析

Analysisofcovariance,協(xié)方差分析

Analysisofregression,回歸分析

Analysisoftimeseries,時間序列分析

Analysisofvariance,方差分析

Angulartransformation,角轉(zhuǎn)換

ANOVA(analysisofvariance),方差分析

ANOVAModels,方差分析模型

Arcing,弧/弧旋

Arcsinetransformation,反正弦變換

Areaunderthecurve,曲線面積

AREG,評估從一個時間點到下一個時間點回歸相關(guān)時的誤差

ARIMA,季節(jié)和非季節(jié)性單變量模型的極大似然估計

Arithmeticgridpaper,算術(shù)格紙

Arithmeticmean,算術(shù)平均數(shù)

Arrheniusrelation,艾恩尼斯關(guān)系

Assessingfit,擬合的評估

Associativelaws,結(jié)合律

Asymmetricdistribution,非對稱分布

Asymptoticbias,漸近偏倚

Asymptoticefficiency,漸近效率

Asymptoticvariance,漸近方差

Attributablerisk,歸因危險度

Attributedata,屬性資料

Attribution,屬性

Autocorrelation,自相關(guān)

Autocorrelationofresiduals,殘差的自相關(guān)

Average,平均數(shù)

Averageconfidenceintervallength,平均置信區(qū)間長度

Averagegrowthrate,平均增長率

Barchart,條形圖

Bargraph,條形圖

Baseperiod,基期

Bayes'theorem,Bayes定理

Bell-shapedcurve,鐘形曲線

Bernoullidistribution,伯努力分布

Best-trimestimator,最好切尾估計量

Bias,偏性

Binarylogisticregression,二元邏輯斯蒂回歸

Binomialdistribution,二項分布

Bisquare,雙平方

BivariateCorrelate,二變量相關(guān)

Bivariatenormaldistribution,雙變量正態(tài)分布

Bivariatenormalpopulation,雙變量正態(tài)總體

Biweightinterval,雙權(quán)區(qū)間

BiweightM-estimator,雙權(quán)M估計量

Block,區(qū)組/配伍組

BMDP(Biomedicalcomputerprograms),BMDP統(tǒng)計軟件包

Boxplots,箱線圖/箱尾圖

Breakdownbound,崩潰界/崩潰點

Canonicalcorrelation,典型相關(guān)

Caption,縱標目

Case-controlstudy,病例對照研究

Categoricalvariable,分類變量

Catenary,懸鏈線

Cauchydistribution,柯西分布

Cause-and-effectrelationship,因果關(guān)系

Cell,單元

Censoring,終檢

Centerofsymmetry,對稱中心

Centeringandscaling,中心化和定標

Centraltendency,集中趨勢

Centralvalue,中心值

CHAID-χ2AutomaticInteractionDetector,卡方自動交互檢測

Chance,機遇

Chanceerror,隨機誤差

Chancevariable,隨機變量

Characteristicequation,特征方程

Characteristicroot,特征根

Characteristicvector,特征向量

Chebshevcriterionoffit,擬合的切比雪夫準則

Chernofffaces,切爾諾夫臉譜圖

Chi-squaretest,卡方檢驗/χ2檢驗

Choleskeydecomposition,喬洛斯基分解

Circlechart,圓圖

Classinterval,組距

Classmid-value,組中值

Classupperlimit,組上限

Classifiedvariable,分類變量

Clusteranalysis,聚類分析

Clustersampling,整群抽樣

Code,代碼

Codeddata,編碼數(shù)據(jù)

Coding,編碼

Coefficientofcontingency,列聯(lián)系數(shù)

Coefficientofdetermination,決定系數(shù)

Coefficientofmultiplecorrelation,多重相關(guān)系數(shù)

Coefficientofpartialcorrelation,偏相關(guān)系數(shù)

Coefficientofproduction-momentcorrelation,積差相關(guān)系數(shù)

Coefficientofrankcorrelation,等級相關(guān)系數(shù)

Coefficientofregression,回歸系數(shù)

Coefficientofskewness,偏度系數(shù)

Coefficientofvariation,變異系數(shù)

Cohortstudy,隊列研究

Column,列

Columneffect,列效應(yīng)

Columnfactor,列因素

Combinationpool,合并

Combinativetable,組合表

Commonfactor,共性因子

Commonregressioncoefficient,公共回歸系數(shù)

Commonvalue,共同值

Commonvariance,公共方差

Commonvariation,公共變異

Communalityvariance,共性方差

Comparability,可比性

Comparisonofbathes,批比較

Comparisonvalue,比較值

Compartmentmodel,分部模型

Compassion,伸縮

Complementofanevent,補事件

Completeassociation,完全正相關(guān)

Completedissociation,完全不相關(guān)

Completestatistics,完備統(tǒng)計量

Completelyrandomizeddesign,完全隨機化設(shè)計

Compositeevent,聯(lián)合事件

Compositeevents,復(fù)合事件

Concavity,凹性

Conditionalexpectation,條件期望

Conditionallikelihood,條件似然

Conditionalprobability,條件概率

Conditionallylinear,依條件線性

Confidenceinterval,置信區(qū)間

Confidencelimit,置信限

Confidencelowerlimit,置信下限

Confidenceupperlimit,置信上限

ConfirmatoryFactorAnalysis,驗證性因子分析

Confirmatoryresearch,證實性實驗研究

Confoundingfactor,混雜因素

Conjoint,聯(lián)合分析

Consistency,相合性

Consistencycheck,一致性檢驗

Consistentasymptoticallynormalestimate,相合漸近正態(tài)估計

Consistentestimate,相合估計

Constrainednonlinearregression,受約束非線性回歸

Constraint,約束

Contaminateddistribution,污染分布

ContaminatedGausssian,污染高斯分布

Contaminatednormaldistribution,污染正態(tài)分布

Contamination,污染

Contaminationmodel,污染模型

Contingencytable,列聯(lián)表

Contour,邊界線

Contributionrate,貢獻率

Control,對照

Controlledexperiments,對照實驗

Conventionaldepth,常規(guī)深度

Convolution,卷積

Correctedfactor,校正因子

Correctedmean,校正均值

Correctioncoefficient,校正系數(shù)

Correctness,正確性

Correlationcoefficient,相關(guān)系數(shù)

Correlationindex,相關(guān)指數(shù)

Correspondence,對應(yīng)

Counting,計數(shù)

Counts,計數(shù)/頻數(shù)

Covariance,協(xié)方差

Covariant,共變

CoxRegression,Cox回歸

Criteriaforfitting,擬合準則

Criteriaofleastsquares,最小二乘準則

Criticalratio,臨界比

Criticalregion,拒絕域

Critical

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