高铁覆盖设计分析

1话务量预测及分区

列车用户对专网小区产生的话务不同于普通宏站，由于同一铁路上一段时间内行驶的列车数量是有限的。列车用户带来的话务量为每班列车话务量乘以一小时内通过的列车班次数。为了保证专网小区的话音不溢出，就需要保证每班列车在某一专网小区下通话而不产生溢出。

武广高铁湖北段全长173公里，按设计规划每个专网小区长约10公里，在此范围内预计同时有2列客车通行，以此来进行运行区间话务量的预测。普通16节客车，硬座单车满员108人，硬卧满员单节60人，软卧单节满员36人，通常一列火车硬卧不少于2节，软卧不少于1节，基于此，每列普通客车的满员人数约1600人，则总客流量估计不少于3200人。按超员20%计算，则总客流量不少于3840人。根据目前移动的发展状况，参照各地经验，我们按移动手机持有率95%计算，其中移动用户占有率70%。人均忙时话务量按0.0125Erl计；

最大话务量（Erl）=总人数*手机持有率*移动用户占有率*人均忙时话务量移动用户预测最大话务量=3840*95%*70%*0.0125=31.92Erl。

查ERL B表（2%呼损）可得需要44个TCH，即6载频的配置可满足话音业务的需求。

2GSM系统时延分析

2.1．时延参数

通常普通光纤直放站时延：5μs；数字光纤直放站时延：10μs，

光缆时延：1/（c×2/3）×1000(s/km)=4.76μs /Km

空间时延：1/c×1000(s/km) =3.33μs /Km

2.2．数字光纤直放站时延

基站最大覆盖距离为：35km，时延为35×3.33=116.6μs

数字光纤直放站在开通时，如果光缆长度在20Km时，

时延为：10＋20×4.76＝115.2μs

因此数字GSM光纤直放站的覆盖距离可以在20km以内。

还需要考虑数字光纤直放站时延的引入对系统造成的影响。可能存在覆盖区与施主扇区覆盖区重叠的可能，如果两重叠信号时延差小于4TA则不会造成任何问题，这是GSM规范规定的。当两信号时延差大于4TA且信号强度相当（差值小于10dB）则将导致手机掉话；因此，这时需要考虑选取背向光纤直放站覆盖区的施主扇区，这样基站重叠区和直放站重叠区就不会产生多径引起的掉话了，而是两个扇区信号的切换。

在光纤直放站安装过程中会遇到信源基站和光纤直放站信号重叠的问题，就是由于多径传播引起的时间色散产生同频干扰。对于上图所示，我们假设基站到户用之间的信号质量较好，能够接收到正常的基站信号，但是此时如果引入一个数字光纤直放站，此时的时延差为delayB-delayA＝（5Km的空间时延＋10Km光缆时延＋设备时延）-5Km的空间时延＝10Km光缆时延＋设备时延＝2Km×4.76us/Km＋10μs＝19.52 us>15μs（4TA）。此时直放站的信号就只能判断为同频干扰信号，必须小于同频干扰保护比9dB。

3系统设计分析

3.1 小区间重选及切换分析

3.1.1 事件及重叠区设置

动力机车运动速度快，最高时速为350 km/h，所以对网络的切换重叠区域要求高，其

切换重叠区域计算如下：

1） GSM事件对时间的要求

GSM事件对时间的要求表

2）重叠距离的设置

列车运行在两小区重叠覆盖区时，从A小区——>B小区，A小区的信号将会变得越来越弱，B小区的信号越来越强，为了保证通信的不间断，必须保证两小区的正常切换。

切换过程示意图

如上图所示，当列车从将要A小区进入B小区时，同时要保证两个相邻小区边缘场强为－97dBm，列车运行速度为350km/h，根据上节给出的不同GSM事件中估算时间分别分析：

小区重选事件

由于小区重选事件条件为C2(邻)＞C2（服务）且时间达到5s，则此时切换时间为5s，那么事件完成时间内列车行驶距离d=5秒×97.2米/秒＝486米，即只要保证重叠覆盖区域大于2d=972米时，列车在穿越不同小区时可以完成小区重选。

●位置更新事件

由于小区重选事件条件为C2(邻)＞C2（服务)+CRH(服务)且时间达到5s，则此时切换时间为5s，那么事件完成时间内列车行驶距离d=5s×97.2m/s＝486米，即只要保证重叠覆盖区域大于2d=972米时，列车在穿越不同小区时可以完成位置更新。

由于位置更新发生在高速铁路运行区间，列车移动速度达到350km/h，故此时可建议将小区重选滞后参数CRH设置在2～6dB之间。

●BSC内切换事件

由于是高速铁路移动环境，我方建议测量报告长度设置为2，即1s；

解码BSIC的时间，平均1-2秒，这里取2s估算；

切换执行时间，100ms级别，可以忽略不计。

则此时切换事件时间按平均3s计算，事件完成时间内列车行驶距离d=3s×97.2m/s＝486米，即只要保证重叠覆盖区域大于2d=972米时，列车在穿越不同小区时可以完成BSC内切换。

●跨MSC切换事件

通过对多个切换消息的跟踪分析，从切换请求发起到切换完成释放源小区资源，BSC内小区间切换时间为3 s，跨MSC切换一般需要6 s。

则此时跨MSC切换事件时间按6s计算，事件完成时间内列车行驶距离d=6s×97.2m/s ＝583.2米，即只要保证重叠覆盖区域大于2d=1166.4米时，列车在穿越不同小区时可以完成跨MSC切换。

3.1.2 BSC归属和LAC设置原则

铁路专网建设不但要解决铁路沿线手机覆盖盲区，同时要考虑到优化专网位置区设置，从而减少专网网内位置更新量，减少对BSC负荷，提高无线接通率。

专网组网在设计中采取同外部大网分离的覆盖思路，即使专网组网采用不同厂商的BSC，但在混合组网的条件下，也可以将各专网BSC挂载于同一MSC下，从而可以为各不同的BSC设置统一的LAC参数。通常，铁路专网的位置区边界设置有以下4种情况：

1) 火车站与大网的边界

铁路专网组网中，火车站与周围大网必然要出现位置区边界。因此，在工程施工上，必须严格控制火车站室内布线系统的覆盖，避免频繁的位置更新而过度占用专网与大网的