华为高速铁路覆盖解决方案

f0 --- 下行频率 f1 --- 上行频率
900M 下 250km/h 时最大上行频 偏 417Hz ，380km/h是最大上行 偏偏633Hz
AFC算法通过快速测算由于高速所带来的频率偏移，并进行补偿，改善无线 链路的稳定性，从而提高解调性能
Afc算法克服频偏改善解调性能对比
(Doppler frequency offset)
背靠背方案站间距大，较功分 器方案可减少20%站点数
功分器方案小区范围大，较背靠背方案可增加50%单小区覆盖距离
14km
1.2km
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专有技术
专业设计
维护优化
多种RRU供电方式，解决远端配电难题
铁塔一旦倾倒会砸到铁轨； 增加高铁2.75万伏高压电安全隐患； 对GSM-R互调干扰越大；
基站有效覆盖率降低； 与周边的覆盖交叉区增加； 无线环境变复杂；
不同基站垂直距离下铁路沿线频偏曲线：
700 频偏 600 500 400 300 200 100 0 300m 150m 100m
基站距离铁轨与覆盖关系表：
华为自动频率校正技术(AFC)适用500km/h高速通信，已获专利：200410104054.9
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专有技术
专业设计
维护优化
RRU共小区技术减少切换次数
共小区高铁方案较普通基站方案可大幅减少切换次数，减少切换失败几率
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专有技术
专业设计
维护优化
链型切换和快速频偏切换算法缩短切换周期
利用高铁线型覆盖特点形成链形邻区，采用链型切换算法使用户沿运动方向优先切换 到前向链型邻区，避免前后小区乒乓切换和侧向小区无序无效切换。
Cell 6 Cell 1 Cell 2 Cell 3 Cell 7
Cell 4
Cell 5
位置点距离基站垂直距离
ຫໍສະໝຸດ Baidu
为达到最佳高铁覆盖效果，基站距铁路垂直距离建议控制在100m-300m之间
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专有技术
专业设计
维护优化
根据话务模型，合理配置小区容量
• 高铁列车典型话务模型
列车类型 列车满员数量 手机持有率
为铁路施工提供公网集群服务，实现站点提前布局
链型切换和快速频偏切换算法保证 切换性能 RRU共小区技术减少切换次数
高铁覆盖专有技术
AFC算法补偿多普勒频偏 NACC确保数据业务性能
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维护优化
NACC算法提升数据业务性能
数据业务中断时间长主要原因：切换后在目标小区读广播消息过程较长 NACC大幅度缩短切换引起的数据中断时间，由几秒降低为300～700毫秒，业务 体验大大提升，同时可加快对前一小区的所占用资源的释放，有效提升网络容量
在终端切换前，将目标小区B的系统消息在源 小区A提前发送给终端
专网方案
位臵更新
公网方案
本地网内单设LAC区，减少位臵 高铁穿越公网 LAC 区多，车内用户频繁 更新 集体位臵更新，影响接通率
有利于针对性优化，便于管理； 难以兼顾普通场景和高速场景，优化难 网络优化 可采用高速专用算法实现针对性 度大 优化 可采用多 RRU 共小区，大幅减少 小区环境复杂切换次数多；在铁路上难 网络切换 切换；合理设臵切换带，保证成 以保障足够的切换带，切换性能差 功率 覆盖质量 专网规划，覆盖佳、易优化 运维管理 可实现专人、专网维护 优化难度大 各地市独自维护
小区 A
小区 B
邢台高铁测试：重选时延由2390ms缩短到230ms
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维护优化
高铁覆盖迫切需要专网建设提升网络性能
采用专网方案实现高铁网络覆盖隔离，便于优化管理，提供最优保障
采用再生能源，风光互补，无需电源线，绿色建站
基站天线
采用再生能源(太阳能/风能/油
机)，无需电源线，绿色建站
RRU功耗低，节能减排 建网周期短，快速部署
BBU
RRU
油机 风能
太阳能
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AFC算法补偿多普勒频偏，提升系统解调性能
高速移动产生多普勒频移
MS 靠近和远离基站，合成频率 会在中心频率上下偏移
靠近基站，波长变短，频率增大 远离基站，波长变长，频率减少
）
F0＋*fd F1＋2*fd
fd f * v * cos C
F0－*fd F1－2*fd
较快，普适性算法，非专门针对高速移动 高速场景下电平波动大，容易误切
对其他切换影响
单独参数控制，优化调整不影响其它切换判决
部分参数共用，调整会影响其他切换判决
华为基于频偏的高速切换算法已获得专利，专利号： CN03159634.7
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RRU就近室外无机房供电，方便快捷
RRU交流远供，电力和光纤共杆传输
远端机房 集中供电/备电 电力线与光 纤共杆架设 RRU 拉远覆盖
低功耗：
RRU上铁塔
<220W 配套电源机柜 RRU上抱杆 接市电 Mini shelter
B B U 后备 电源 传 输
电压适应强：
90V~290V
传输线 AC电力线
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我国已步入高速铁路新时代
目前运营 7.9万公里 全球第一 2012年 四横四纵
486.1km/h
CRH1/四方机车.庞巴迪
最高时速 高铁
高 铁
CRH2/四方机车/川崎重工
2020年 1.6万公里
CRH3/唐山轨道/西门子 CRH5/长春轨道/阿尔斯通
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联合建设
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目录
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高铁覆盖需求及挑战 华为高铁覆盖解决方案 华为高铁覆盖商用案例
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高铁覆盖设计需要各方面因素综合考虑
高铁网络覆盖设计是一个综合性系统工程，需要专业的网络设计及规划来保证最优 的网络效果
1.频点规划 2.天馈选型 3.容量设计
4.BSC配臵
高速列车（2组） 1200 100%
运营商市场占有率
人均忙时话务量（Erl） 最大话务量（Erl）（考虑会车） 信道数量（2%呼损） PDCH信道数量
70%
0.015 25.2 34 8
SDCCH信道数量
载频数量（TRX）
5
6
根据目前的话务模型，建议配臵6载频，后期可扩容至8载频
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高铁覆盖面临全新挑战
测试项
普通列车 高速列车
接入尝试失败比例
1.3％ 3.08%
呼叫拥塞比
0% 1.16%
切换失败比例
0.3% 3.2%
掉话比例
0% 1.75%
技术
传统GSM技术 难以满足高速 覆盖需求
规划
规划设计难，
优化
通用的无线参 数配臵无法匹 配高速场景
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维护优化
灵活选择站点组网形式，兼顾成本和覆盖
针对高铁应用目前提供两种RRU上塔方案
21dbi
6TRX 双RRU背靠背方案 (站间距1.5km左右) 单RRU功分器方案
（站间距1.2km左右）
RRU组网方案对比
9km 1.5km
站点垂直 铁轨距离(m) 100 300 400 500 600 700 覆盖半径 铁轨覆盖距 （m） 离(m) 750 750 750 750 750 750 743 687 634 559 450 269 有效 覆盖率 99.11% 91.65% 84.59% 74.54% 60.00% 35.90%
2011-6-23
Security Level:
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高铁覆盖需求及挑战 华为高铁覆盖解决方案 华为高铁覆盖商用案例
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位臵组级别监控提升日常维护优化效率 专项优化确保优质覆盖
维护优化
专业设计（频点规划、天馈选型、容量设计、切换带 设臵、站间距、铁塔高度、基站距铁路垂直距离、 GSM-R互调干扰控制）压缩投资，确保性能 小区重叠技术解决LAC边界信令潮涌 高铁网络与车站之间的协同规划
高铁专业设计
虚拟BSC实现多本地网联合覆盖
7.铁塔高度 8.基站距铁路 垂直距离 …
5.切换带设臵
6.站间距
高铁网络工作频率通常选择900M，只有在频率资源特别紧张情况下才考虑1800M
车速\工作频率 250km/h 380km/h 900MHz 417Hz 633Hz 1800MHz 833Hz 1267Hz
1800M传播损耗比900M下大10dB，覆盖距离小
维护
日常维护优化 缺乏有效手段
场景复杂
物理站点（直放站 默认的邻区、功控、 或位臵组）缺乏有 DTX 、记数器等参 跨LAC集中位臵更 效的监控以及话务 高速运动导致多普 数的配臵策略均无 新信令风暴需特殊 统计手段 勒频偏 法用于高速场景 处理 切换判决速度慢 周边小区之间的协 数据业务重选时延 同规划 过大 跨越多个本地网的
1

利用多普勒效应判断 MS运动速度及方向
2 是否启用高速频偏算法

根据终端运动速度，判断

减少判决时间，加 快切换速度
3
专门针对高铁场景设计的快速频偏切换相比传统电平下降切换优势明显
算法特点分析
及时性 准确性
高铁特有的快速频偏切换
快，创新的滤波算法和单独的判决参数 加入频偏因素，准确性高
传统的快速电平下降切换
普通基站组网
切换 切换 切换 切换 切换 切换 切换
cell1
切换带
cell2
切换带
cell3
cell4
cell5
cell6
cell7
cell8
共小区组网
切换 无需 切换带
6RRU为例，7次切换变 成2次，切换减少71%
切换
cell1
cell2
cell2
cell2
cell2
cell2
cell2
cell3
相比直放站共小区方案，RRU共小区在组网和性能具有综合优势
项目 直放站 RRU 干扰 有 无 时延色散 底噪抬升 有 有 无 无 灵敏度 组网能力 降低 差 不变 强 网络性能 低 高 监控能力 弱 强
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EbvsN0 (dB)
14 12 10 8 6 4
3.2
AfcOff(FER 1%) AfcOn(FER 1%)
适用500Km/h 高速场景
7 1.6 0.05 0.07 0.09 0.1
)1
)2
2
0.8
0 0
0 0.02
0.03
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Frequency Offset(Hz)
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准确进行切换带规划提升切换成功率
根据协议，空闲态用户与PS用户由终端控制需要5s完成小区重选；语音用 户由快速切换算法控制，需要3s左右完成切换， 为保证有效的切换/重选，通常设臵两侧总共10s的重叠覆盖区。
1800M上行频偏是900M的两倍
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合理控制基站与铁路垂直距离，保证覆盖质量
基站距离铁轨过近影响：

基站距离铁轨过远影响：

同一点的频偏越大，频率变化越快；