华为LTE高铁无线网络解决方案

高铁天线RF推荐：
方位角：不同入射角对应的穿透损耗不同，入射 角越小，穿透损耗大。实际测试表明，当入射角 小于10°以后，穿透损耗增加的斜率变大，因此 方位角设臵中应保证天线与铁路夹角大于10度
下倾角：高铁场景天线下倾设臵原则与宏站相同， 即天线上垂直波瓣3dB为准边缘
θ h
100m
600m
Page 8
目录
1. 4G高铁建设的挑战 2.高铁无线网络多制式协同组网规划建议 3. 华为TD-LTE高铁端到端解决方案 4. 高铁案例分享
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Page 9
高铁无线网络规划方案全景图
1、站点规划 2、覆盖规划 3、容量规划 4、公专网协同 ……
综合考虑入射角和覆盖效果，建议站点离铁轨距离在100~200m
d 信号入射角
10度
覆盖半径 500 600 700 800
θ r 基站离铁轨距离(m)
89 106 124 142
车体 说明
TDS&LTE GSM
站点高度：在站高规划中，需要综合考虑天线入射效果以
及天线倾角可调范围，考虑点如下： 天线物理下倾建议不超过10度，站高过高会导致下倾太大 站高设计需保证信号直射径能从列车玻璃穿透，减少信号从 车顶穿透几率
宏网8通道宏站RRU不支持小区合并技术，专网采用2通道RRU小区合并可以有效降低切换次数
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Page 6
2G/4G高铁专网协同建设有利于提升网络性能，降低运维成本
高铁CSFB需要2G(3G)/4G协同规划：
CSFB端到端时延大，高速场景下容易造成回落和接通 失败。根据现网初步测试，2G专网性能不好或者公专 网间CSFB的成功率普遍不高；
高铁专网覆盖
宏站公网覆盖
采用站点对高铁进行专门覆盖，能够提供足够的覆盖深 覆盖调整需同时兼顾高铁及周边城市农村区域，RF调整难度
度
大，高铁覆盖深度略差
双通道RRU级联合并
八通道宏站，不支持合并
仅承载高铁用户，业务量取决于高铁用户行为，业务量 需求相对较低
专网可以与公网使用异频组网方式，且仅针对高铁用户 进行优化配臵，网络性能更优。
RRU
RRU
切换
切换
逻辑小区
小区不合并，列车在300km时速高速移动时平均7s左右必须切换一次，极大增加了切换失败和掉话概率，对网络优化工 作带来极大困难；
LTE小区边缘切换位臵，流量有明显的掉沟，频繁切换将严重影响整体吞吐量。采用小区合并技术可以有效减少切换， 降低同频干扰；
华为支持12RRU合并能力，可以最大限制保障高速用户业务体验：用户在时速350km的高速移动场景下，平均60s左右 切换一次，用户体验优于宏网普通用户感知（目前宏网ATU测试平均40s左右切换一次）。
Security Level:
华为LTE高铁无线网络解决方案
www.huawei.com
目录
1. 4G高铁建设的挑战 2.高铁无线网络多制式协同组网规划建议 3. 华为TD-LTE高铁端到端解决方案 4. 高铁案例分享
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Page 2
高铁是运营商竞争的新战场、实现品牌领先的主阵地
基站要求尽量靠近铁路，站间距要求严格，选点难度大， 可利旧现网2/3G专网站址
选点要求相对较低，工程难度相对较小
算法特性
专门的高铁特性算法提升网络性能（频率纠偏等）
公网用户无需高铁特性，混合使用可能造成网络性能降低
LTE高铁覆盖建议采用专网方案，并和现网2/3G专网协同，保证网络性能及高端客户感知
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
及频繁切换
Cell 1 Cell 2 Cell 3 Cell 4 Cell 5
高速移动时所需要的重叠覆盖距离已经高于普通场 景站间距要求，切换失败几率大大增加 列车300km/h运行时每10秒左右将进行一次小区间 切换，频繁的小区切换将极大降低用户的感知
新型全封闭高速 3 列车带来的高穿
透损耗
40
85
250
40
27
134
300
40
103
286
40
32
144
350
40
120
320
40
37
154
TDS/TDL双模高铁小区间重叠覆盖距离建议为300m，TDL单模高铁小区间重叠覆盖距离建议200m
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Page 13
LTE高铁站点规划—站间距
切换带设臵
LAC/TAL区规划
天面设计
基站距铁路垂直距离
…
其它各类特殊场 景解决方案
公专网协同
覆盖规划
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
容量/频点规划
站点规划
Page 10
LTE高铁站点规划—天馈选项和设计
高铁天线选型建议：
为增加基站的覆盖距离，减少切换次数，高铁场景建议采 用高增益窄波瓣天线对进行覆盖。高增益窄波瓣天线通常 可以做到增益18～21dBi，波瓣宽度约35度
车型 普通列车 CRH1(庞巴迪列车) CRH2(部分动车) CRH3(京津城际) CRH5(阿尔斯通)
列车材质
TD-LTE
GSM
W CDMA
铁质
12
12
12
不锈钢
24
24
24
中空铝合金
14
10
14
铝合金
29
24
29
中空铝合金
22
22
22
不同列车不同制式频段的穿透损耗（dB）
CDMA 12 24 14 24 20
L Cell1
L Cell 2
GSM Cell1 Cell 2
L Cell 3 Cell 3
LTE GSM
LTE与GSM高铁专网协同有利于提升高铁CSFB接通成
功率，确保高铁场景LTE高端iPhone5s用户的语音感知；
2/4G高铁专网协同有助于降低网络运维成本
2G高铁基本上采用专网方式建设。充分利用站址资源， 实现2G/4G设备共柜、共BBU框、共传输资源等，进
公网宏站兼顾高铁覆盖组网
高铁专网覆盖
高铁场景站点选址原则：
为了保障两车交会时车厢内两侧用户的覆盖质量，高铁站点应尽量交错分布于铁路两侧，以助于改善和优化切换区域； 为了降低入射角对高铁穿透损耗的影响以及对频偏的影响，基站覆盖方向和轨道方向夹角建议在10度左右，可得站点离铁路在100m左右；同时考虑高 铁网络站间距以及与周边宏网基站干扰问题，建议站点离铁路距离不超过300m。 为保障高铁线路覆盖，高架线路场景建议天面距离地面高度25-45m,即天线相对铁轨高度在15-35m左右（高铁架高10m）
4G高铁建设悄然来到： 2013年广深动车FDDLTE初步测试，深圳-东莞段距离为 38.2Km，平均下载吞吐量达到31.14Mbps。
高铁和城际客运专线高端用户多，高质量的高铁网络覆盖对于提升运营商的品牌至关重要
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Page 3
4G高铁面临挑战：新时代，老问题
截至2014年6月现网部分高铁场景CSFB测试和验证情况
高铁4G网络和现网23/G专网协同规划、建设和优化，有助于提升高铁用户感知，打造移动高铁品牌
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Page 7
4G高铁组网方案对比
技术点 覆盖方式 组网形态 业务量 网络性能 网络优化
站点布局
可根据专网用户的特定需求，独立进行优化，保障高速 用户性能。
同时承载高铁及周边宏网业务，业务量相对更大，容易导致 高铁用户容量受限
需要兼顾高铁与周边区域用户，无法针对高铁的带状高速覆 盖进行专门优化，沿线性能较差。
干扰情况复杂，网络优化困难。Βιβλιοθήκη Baidu网络参数设臵需兼顾高速、低速用户，工程参数设臵和系统 参数配臵等较难兼顾。
中国已经步入高铁时代： 2013年12月底，中国时速达200公里以上的高速铁路新线 里程已经超过13,000公里， 根据中国中长期铁路网规划方案，2020年中国时速在200 公里以上的高速铁路里程将会超过30,000公里。
高速铁路成为运营商竞争新战场： 电信和联通3G现有高速铁路基本覆盖。京津高铁实测联通下 行平均速率2M，电信下行平均速率500K； 湖北高铁全程HSPA+覆盖，高速数据业务能力大幅领先 中国移动2G高铁仅能满足基本语音需求，仅部分地市实现3G 高铁覆盖，无法满足数据上网需求
C：切换执行时延，600ms
考虑单次切换时，重叠距离= 2* (电平迟滞对应距离+切换触发时间对应距离+切换执行距离)。
重叠覆盖带设计
重叠覆盖 站间距
移动速度
TDS
TDL
(km/h) 切换迟滞 切换触发和执行 重叠覆盖距离 过渡区域A 切换区域B 重叠覆盖距离
200
40
68
216
40
21
122
250
Page 12
TDS/TD-LTE高铁站点规划—重叠覆盖距离
合理的重叠覆盖区域规划是实现业务连续的基础，重叠覆盖区域过小会导致切换失败，过大会导致干扰增加，影响用户业务感知。
主邻电平相等 满足切换电平要求位置
主邻电平相等 满足切换电平要求位置
对称 A:过渡区
200ms 128ms 50ms B：切换区域
天线相 20 25 30 35
对高度
下倾角 5 6 6 7
新建高铁建议采用窄波束、高增益、多频合路、内臵电调的新型天线，简化工程建设和优化难度
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Page 11
LTE高铁站点规划—站址
站点离铁轨距离：
据无线信号传播特点，信号入射角越小，穿损越大，通常建议入 射角大于10度
1890 12.2 18 1200 0.5 30 -113 5.78 27 32.78 109.9 20
km 0.723
边缘场强估算
工作频率 功率
发射天线增益 RB数
馈线接头损耗 EIRP/RE
阴影衰落余量 车厢穿透损耗
多普勒频偏带来 1 的接收机解调性
能恶化
不同制式上行最大多普勒频偏（Hz）
速度
GSM900
DCS1800
F频段
D频段
200km/h
333
666
703
962
250km/h
416
833
879
1203
300km/h
500
1000
1055
1444
350km/h
583
1166
1231
1685
超高速移动带来 2 的重叠覆盖不足
测试场景
4G专网
京津高铁(北京试验段) 胶济高铁(淄博潍坊段)
京广高铁(郑许段)
华为
2G专网 诺西 -
2G公网
CSFB
(光纤直放站拉远) 成功率
-
100%
爱立信
64%-80%
诺西
75%-80%
一步减少投资、减轻工程施工难度、节省建设时间；
福厦高铁(福州试验段)
华为
-
100%
简化2G/4G互操作参数配臵、优化及调整工作难度。
宏网站址规划时很难同时兼顾高铁线路和周边区域覆盖要求，如果要求宏网站点均匀分布在铁路周边 100m-200m左右，实质上就是在建设专网。
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Page 5
专网组网可以有效降低高铁小区间的切换
普通方式
多RRU共小区方式
RRU
RRU
RRU
Vs.
RRU
高速通信穿损大，频偏大，切换频繁的挑战，在LTE时代依然存在，并且影响更大
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Page 4
高铁覆盖对站址建设提出更高要求
基站
基站
重叠切 换区
重叠切 换区
基站
重叠切 换区
重叠切 换区
基站
Vs.
基站
基站
重叠切 换区
重叠切 换区
重叠切 换区
基站
重叠切 换区
α
d
信号入射角 基站离铁轨距离(m)
100
10度
150
200
车体 车高3.89m
高架桥梁
桥高 11m
站高推荐
说明
29
电下倾角2度，
36
垂直半波宽度8
度。则α约为8度
45
高铁红线外建站，综合GSM/TDS/LTE要求，建议站高在25～45m，站点离铁轨距离在100～200m
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
A：信号到满足切换电平迟滞（2dB）需要的距离；
B：200ms： 终端测量上报周期 128ms： 切换时间迟滞 50ms: 切换执行时延，实测时延在50ms以内
对称
A 切换 迟滞
B 切换 触发
C 切换 执行
A：信号到满足切换电平迟滞（2dB）需要的距离；
B：640ms(维持满足1G2A电平条件定时器时长)
集团要求：高铁规划考虑用户位于车内，车内信号电平-113dBm为目标，下行业务1Mbps，上行256kbps：
工作频率 RS功率 基站天线增益
RE数 馈线接头损耗
EIRP/RE 终端接收电平 阴影衰落余量 车厢穿透损耗
储备总计 最大允许路损 站点相对高度
覆盖半径
MHz dBm dBm
# dB dBm dBm dB dB dB dB m