高鐵發(fā)展引發(fā)新無(wú)線通信新問(wèn)題

從京津城際鐵路、武廣高鐵到京滬高鐵，以及即將開(kāi)通的京滬高鐵，200km/h向500km/h，鐵路最高時(shí)速一次次被刷新。新型列車(chē)和速度的提升帶來(lái)舒適、高效乘車(chē)環(huán)境的同時(shí)，也對(duì)鐵路專(zhuān)網(wǎng)通信和公網(wǎng)2G/3G通信提出了更為苛刻的要求。
改善切換不可避免
上海、浙江、安徽、山西等地的地方運(yùn)營(yíng)商此前已經(jīng)針對(duì)高鐵沿線的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋和優(yōu)化做了大量工作。
據(jù)安徽聯(lián)通的某工程師介紹，高鐵覆蓋的難點(diǎn)一是環(huán)境復(fù)雜：目前高鐵穿越市區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村且存在高架、平地、隧道等多種環(huán)境類(lèi)型，加上高鐵列車(chē)封閉性強(qiáng)，整體覆蓋環(huán)境差異大，對(duì)覆蓋技術(shù)要求很高。
而更大的問(wèn)題是切換。該工程師稱(chēng)，按照350km/h計(jì)算，列車(chē)每秒前行100m，用戶切換、重選需要重疊覆蓋區(qū)域350m以上，現(xiàn)網(wǎng)基站覆蓋方式覆蓋小區(qū)過(guò)多，切換關(guān)系復(fù)雜，切重疊覆蓋區(qū)域短，容易出現(xiàn)針尖效應(yīng)以及切換不及時(shí)等問(wèn)題。
此外，高速列車(chē)內(nèi)的用戶幾乎同時(shí)通過(guò)LAC（位置區(qū)）和RAC（路由區(qū)），位置更新信令量大，系統(tǒng)壓力過(guò)高。
同時(shí)，由于高速鐵路覆蓋呈超長(zhǎng)線狀，與周邊小區(qū)形成互干擾問(wèn)題嚴(yán)重，通信質(zhì)量保障難度大。
針對(duì)切換問(wèn)題，中國(guó)聯(lián)通此前已經(jīng)給各地的高鐵沿線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提出了具體要求：相鄰小區(qū)設(shè)置足夠的重疊覆蓋區(qū)域，以滿足終端在高速移動(dòng)過(guò)程中對(duì)切換時(shí)間的要求；考慮到小區(qū)間的雙向切換，重疊區(qū)域距離應(yīng)為切換距離的2倍以上；可采用小區(qū)合并、獨(dú)立RRU級(jí)聯(lián)、光纖直放站級(jí)聯(lián)等技術(shù)，減少小區(qū)數(shù)量，從而減少小區(qū)切換次數(shù)；對(duì)于跨省、跨本地網(wǎng)的邊界小區(qū)，應(yīng)設(shè)置切換關(guān)系，有條件設(shè)置軟切換方式的應(yīng)盡量考慮設(shè)置成軟切換方式，或者根據(jù)實(shí)際情況選取合理的切換算法實(shí)施網(wǎng)優(yōu)。
對(duì)切換問(wèn)題，山西移動(dòng)的網(wǎng)優(yōu)中心郭經(jīng)理也提到，設(shè)置“超級(jí)小區(qū)”是一個(gè)辦法，即一個(gè)BBU和多個(gè)RRU串聯(lián)，使一個(gè)小區(qū)的覆蓋距離達(dá)到數(shù)公里，保證高速下的信號(hào)切換。
滬杭高鐵成標(biāo)桿
10月26日，滬杭高鐵正式運(yùn)營(yíng)，三家運(yùn)營(yíng)商也均下力氣在這一段線路上部署了高質(zhì)量的3G網(wǎng)絡(luò)，成為高鐵覆蓋中的一個(gè)標(biāo)桿。
據(jù)悉，為了解決高速鐵路的覆蓋難題，滬杭線路上浙江移動(dòng)采用了中國(guó)移動(dòng)自己創(chuàng)新的“射頻信號(hào)光纖拉遠(yuǎn)”和“共小區(qū)”技術(shù)，為滬杭高鐵新建了102個(gè)基站，同時(shí)為解決鐵路沿線電源保障的難點(diǎn)還提出了“室外一體化機(jī)柜直流高壓遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)”的創(chuàng)新建設(shè)模式，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)頻率調(diào)整、天線角度等進(jìn)行優(yōu)化配置，對(duì)高鐵專(zhuān)網(wǎng)的切換、重選、功控、跳頻等參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，使頻率干擾和切換都得到了很大改善。
據(jù)和聯(lián)通一起完成滬杭WCDMA覆蓋工程的華為工程師說(shuō)，聯(lián)通和華為在這一段線路上也使用了雙RRU共小區(qū)的技術(shù)，同時(shí)應(yīng)用了鏈型組網(wǎng)、增強(qiáng)自動(dòng)頻率校正、快入慢出等技術(shù)，對(duì)全線進(jìn)行了立體覆蓋。
而中國(guó)電信除了在滬杭高鐵沿線改建了17個(gè)基站、新建了26個(gè)基站外，通過(guò)室內(nèi)分布等技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了列車(chē)內(nèi)的天翼3G電視直播業(yè)務(wù)，一度引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。
專(zhuān)網(wǎng)也提新要求
除了2G/3G的無(wú)線公網(wǎng)覆蓋，京津、武廣、滬寧、滬杭等國(guó)內(nèi)多條高速鐵路的順利開(kāi)通，也使得專(zhuān)網(wǎng)——鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R應(yīng)用得越來(lái)越廣泛。
作為專(zhuān)門(mén)為鐵路設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)無(wú)線數(shù)字通信系統(tǒng)，GSM-R針對(duì)鐵路通信列車(chē)調(diào)度、控制、通信，具有支持高速列車(chē)的特點(diǎn)，并將鐵路移動(dòng)通信所具有的特色（群呼、組呼、優(yōu)先級(jí)別、強(qiáng)插、強(qiáng)拆等功能）加進(jìn)去，構(gòu)成了GSM-R用于鐵路的全球移動(dòng)通信系統(tǒng)。
高速鐵路上的GSM-R的規(guī)模發(fā)展也給華為、中興、諾西等設(shè)備商提出了覆蓋、容量、安全等方面的新要求。
中興通訊鐵路業(yè)務(wù)部人士在接受本刊采訪時(shí)稱(chēng)，高鐵給GSM-R帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)難題一是信號(hào)衰落嚴(yán)重影響終端的收發(fā)性能，二是與公網(wǎng)一樣面臨切換成功率下降、掉話率上升等問(wèn)題。
為此，中興提出了頻偏校正算法，以克服500km/h時(shí)速下的多普勒頻偏帶來(lái)的信號(hào)衰落；多RRU共邏輯小區(qū)技術(shù)，通過(guò)將多個(gè)RRU配置為同一邏輯小區(qū)并發(fā)射相同的信號(hào)，拉長(zhǎng)邏輯小區(qū)的覆蓋距離；基于速度和方向判斷的切換算法，減少切換判決和切換執(zhí)行的時(shí)間等。
占據(jù)GSM-R主要市場(chǎng)的華為此前已經(jīng)將其首創(chuàng)的分布式基站平臺(tái)引入到GSM-R系統(tǒng)，從核心網(wǎng)到接入網(wǎng)，通過(guò)設(shè)備層的冗余設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)層的疊加覆蓋和運(yùn)維層的多種機(jī)制，提高了GSM-R的可靠性；隨后又推出了基于LTE技術(shù)的高鐵寬帶通信HRC方案，據(jù)稱(chēng)可以在350km/h甚至更高的時(shí)速下提供速率高達(dá)30Mbit/s的帶寬，并支持多制式（2G/3G/Wi-Fi）用戶設(shè)備接入、視頻監(jiān)控、設(shè)備維護(hù)、閉路電視、電子票務(wù)等寬帶業(yè)務(wù)。
這也意味LTE將在公網(wǎng)和專(zhuān)網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮大作用。
Link：公網(wǎng)和專(zhuān)網(wǎng)的組網(wǎng)區(qū)別
·組網(wǎng)原則上，高速鐵路的公網(wǎng)不單獨(dú)規(guī)劃新的站址，覆蓋區(qū)域參數(shù)和大網(wǎng)保持一致。而專(zhuān)網(wǎng)規(guī)劃專(zhuān)門(mén)的基站、傳輸和天饋系統(tǒng)，并保證高鐵網(wǎng)絡(luò)擁有獨(dú)立的參數(shù)配置。
·在覆蓋區(qū)域上，高鐵的公網(wǎng)覆蓋鐵路和鐵路附近區(qū)域，專(zhuān)網(wǎng)只覆蓋高鐵鐵路帶狀區(qū)域。
·業(yè)務(wù)覆蓋：專(zhuān)網(wǎng)只面向鐵路系統(tǒng)的指揮調(diào)度等用戶。
·專(zhuān)網(wǎng)的GSM-R網(wǎng)絡(luò)有更強(qiáng)的安全性、冗余性，并且和公網(wǎng)的頻點(diǎn)區(qū)分開(kāi)。