高速铁路优化技术方案(ZJjx)共34页文档

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D=ds/dt×T×2 T=5秒
ds/dt为时速,最大值取200km/h
三、解决方案
3.3.4 切换距离预测
在列车在市区时的进站和出站时由于是变速行驶,我们给出 的平均速度为150KM/h,折算等于41M/s;按照其最大速度 200KM/h,折算等于55M/s。但嘉兴地区目前基本没有动车组 列车停靠,因此专网小区的最小重叠覆盖距离为(按最大速 度计算)550M。
高速铁路优化技术方案
中国移动浙江公司网络部
二○○七年七月
目录
概述 网络现状与分析 解决方案 无线基站设计 LAC优化 覆盖优化 参数优化 频率优化
一 概述
1.1 概况 • 沪杭铁路是沪杭通道上主要的客运交通工具。 • 沪杭铁路第六次提速后,全程只需78分钟。平均
时速达到145公里,最高时速可达200公里。 • 最忙碌的铁路线之一,最忙时相隔仅5分钟。 • 沪杭动车组列车增开至8对 • 铁路提速后日客流量达到7万人,与今年春运时相
考核项目
列车车型 车速
普通车型
80
CRHⅠ (庞巴迪) 160
CRHⅡ (子弹头) 160
测试软件 /终端
通话 质量
参考项目
接通 率
覆盖 率
平均 电平
掉话 率
TEMS6 /T618
Flywireless /OT260
Flywireless /OT260
* 97.05% 99.50% -73.732 76.03% 67.62% 87.76% -91.306 90.80% 90.34% 99.24% -75.349
切换、重选等问题
费用昂贵

三、解决方案
分类
宏基站 光纤直放站
基站射频拉远系统
设备成本

较低
一般
通常机室房成外本 无线覆高盖的方法无 主要有:无宏基
传输成本

较低
较低
站、环微境要蜂求 窝、直高放站、基低 站射频拉低远系
wk.baidu.com
统等供。电要对求 于铁路高覆盖,较在低 没有隧道一、般 涵
站址要求

一般
一般
洞等特容量殊情况下大,微蜂窝无 、无线直无放站
上行 低噪放
单元
双 工 器 TX/RX
滤 RX 波 器
电源单元
控制单 元
MODEM
锂锂电电池池
电源单元
控制单 元
锂电池
三、解决方案
3、基站拉远系统
特点 • 需要光纤资源 • 无隔离度要求限制 • 对站址环境要求低 • 可实现一拖多 • 带分集接收
三、解决方案
3、基站拉远系统
基站拉远系统物理数据:(天线高度30米,手机到基站距离取0.5km) Lpath=136.89-13.82 lghb +(44.9-6.55 lghb)(lgd)=105.88dBm
防护林损耗 :3dB 穿透损耗:20dB 输出功率:40 dBm 基站天线增益:15dBi, 考虑馈线衰减:2 dB, 则离基站500米处列车上的接收电平为:
40dBm + 15dBi- 2 dBm-128.88dBm = -75.88dBm。
三、解决方案
4、覆盖有效距离
网络 制式
基站
基站天 手机天 下行有效覆盖距离
一般分是集接不收 采用的有,
没有

引入噪声(对大网影响)



无线信号的非连续覆盖
不能


建设周期



组网灵活性
一般 好(能一拖多)
好(能一拖多)
覆盖效果
最好
较好
较好
三、解决方案
3.2 优化思路
根据高速铁路测试情况,参阅上海磁悬浮列车的优化经 验。结合拉远小区、边际站、增设扇区等优化手段,综合考 虑覆盖率、接通率、话音质量、信令拥塞率等多方面的技术 指标,针对目前沪杭高速铁路的弱覆盖区域,特别是针对 CRHⅠ(庞巴迪)列车车型进行优化调整。通过增加站点和 延伸系统配置,改善铁路覆盖率;优化高速铁路无线网络结 构,调整网络参数,减少切换和位置更新次数;优化频率规 划,最终目标建立一个高速铁路专网。
三、解决方案
3.3 无线覆盖预测 3.3.1 自由空间损耗
沪杭铁路属于比较平坦、开阔的铁路线,基本无高建筑物 遮挡,沿线有防护林,一般认为基站与手机间的无线传播方式 主要是直射波。根据沿线基站位置及分布情况,符合OkumuraHata传播模型
L=69.55+26.16lgf-13.82lghb-a(hm)+(44.9-6.55lghb)(lgd)γ-(2(lg(f/28))2+5.4)
考虑移动台天线高度为1.5m,覆盖半径小于20km的情况下,其a(hm)和γ的 值分别为:a(hm)=0、γ=1。其路径损耗公式简化为 :
Lpath= 136.89-13.82 lghb +(44.9-6.55 lghbm)(lgdkm)
三、解决方案
1、标准基站自由空间损耗
宏站物理数据:(天线高度45米,手机到基站距离取0.5km) Lpath=136.89-13.82 lghb +(44.9-6.55 lghb)(lgd)=103.78dBm
线增补基站或直放站等来增强覆盖,结合LAC调整、 沿铁路线
铺设泄漏电缆
常规
车厢内的信号强度和话音 质量等均可得到保证
尚无实际案例;费用很高

切换关系等参数调整来优化 高铁车厢内
安装室内 分布系统
卫星 中继
能够解决所有由于工作在 尚无实际案例;在列车上
多个小区而带来的无线覆 如何安装卫星天线及其接收
盖、话音质量、位置更新、 性能有待研究和验证;
针对目前沪杭高速铁路现网情况,制定了一阶段优化思 路:结合铁路专网优化思路,有效利用现有网络资源,对郊 区铁路段采用专网式优化,对城区铁路段采用多种方式结合 优化。再辅以LAC优化、覆盖优化、参数优化、频率优化等 优化措施,打造优质高速铁路通信网。
三、解决方案
3.3 无线覆盖预测 3.3.1 自由空间损耗 3.3.2 列车穿透损耗 3.3.3 防护林损耗 3.3.4 切换距离预测 3.3.5 基站间距预测
基站位置 魏塘新开河 魏塘联丰村 湘店村 七星西长浜村 七星严家浜 七星庄浜村 邱家桥村 嘉兴气象局 王店来龙港村 王店大桥村 王店宝华村 王店干四村 王店南梅村
仿,五一黄金周时客流量突破10万。
1.2 优化的必要性 • 国家经济和社会发展的必然要求。 • 为高速铁路信息化提供强有力的保障。 • 提升移动网络质量在客户心中的形象。 • 迎接2019年的世博会作好准备工作。
二、网络测试现状分析
2.1 车型与测试情况
列车名称
普通 列车
CRHⅠ (庞巴迪)
CRHⅡ (子弹头)
三、解决方案
优化手段分析对比 优化思路 无线覆盖预测 无线基站设计方案 LAC优化方案 覆盖优化方案 参数调整 频率优化
三、解决方案
解从决表方案中可传 决以输 方解 式看出,建优设点 高铁专网是最缺好点的方法,可但实施性
常规目的优解前化手根决段 据方常实法规际来各 员 可情考种 所 有优 熟 效况虑化知改难。手,善段经列以为验车网丰在实优富高人速施。因会遇此到话的音我信质号量们电差还平等波问是动题大从、 常规高 建从外GS设M专提的高网铁速区后 域常多 内规次 信运 音 建的 号行 质 设时 量 高测 就的,铁试会信其3G号站专情变电点网平在时况的和未可话来以来较看差,,后非期在通常需精距过投细入的离现较优大基 有化力和量站 基调进整站5行0天0米线目 以以前 实难 行
区域
市区内 市区外(最大速度200km/h)
最小重叠距离 410M
550M
建议设计的 重叠距离
500M
700M
三、解决方案
3.3.5 基站间距预测
根据CRHⅠ(庞巴迪)车型的厢体损耗,计算出车厢外信号强度必 须保证在-65 dBm以上。
假设EIRP为51.1dBm,(考虑了大多数基站的发射功率、馈线及跳 线损耗,CDU-D,天线增益为13dBi),则最大允许的路径损耗为:
Lpathmax =EIRP- 车厢外信号强度=51.1-(-65)= 116dBm 根据无线传播模型:
Lp= 136.89 - 13.82logHb+ (44.9 - 6.55logHb)logd 我们假定:基站高度30米、手机高度2米。
可以算出小区半径d=1km,站间距2km。 若采用各种手段增加EIRP,站间距还可以增大,例如采用增益为 18dBi的天线,EIRP可以达到56.5dBm,则d可以达到1.3Kkm,站间距 2.5km。 根据有效覆盖距离为1公里左右,并考虑到防护林的损耗,有效距离 可能还小一点,我们需要使用高增益定向天线,部分铁塔改为45米,加 强信号强度弥补防护林损耗,则站间距可以适当放宽一点,建议站间距 在2公里左右。
40dBm + 15dBi- 2 dBm-128.88dBm = -75.88dBm。
三、解决方案
3、基站拉远系统
工作原理图
双 TX/RX 工

滤 RX 波

下行放大 器
上行放大 器
光模块
上行放大 器
光模块


下行
前向


放大
功放
复 用
光复 纤用
光模块



上行
上行
选带
低噪放
单元
光 纤
光模块
上行 选带
调整、更换高共增用,益效天果最线好 、新增扇区等手段,只可以 利 设设或用施改CR小直铁,善H天 放路广Ⅰ沿 泛线 站局线 架(部庞或巴一迪可 信 制小有 号 覆)效 强 盖段火加度范区强,围车铁且域路易的沿于的线控密覆封盖性与投设较全资施话问较,好题音大会,,;涉不质利及太需用 列量可铁 车要能路 运,获沿 行在准但线 安铁因路为沿低
3.00% 30.91% 5.03%
2.3 原因分析 • 高速铁路覆盖位置区太多
位置更新频繁,容易产生BLOCK现象。 • 深度覆盖不足
庞巴迪列车屏蔽性太强,原有铁路覆盖电平不适 应现有列车情况。
• 切换参数及邻区列表设置不当 因动车组车速较快,现有参数不能满足快速行驶 列车中的移动台的及时切换,容易产生信号拖尾 现象和掉话
线高度 线高度 (公里/车体外电平
(米) (米)
-60dBm)
GSM900 基站拉远 30
1.5
0.8
GSM900 标准宏站 45
1.5
1.1
GSM900 MBO室外站 35
1.5
0.9
三、解决方案
3.3.2 穿透损耗
通过分析对两种新车型的测试情况,对比普通列车的测试 结果;我们对新车型做了穿透损耗测试。综合测试结果和 对比情况,两种车型的穿透损耗如下:
列车类型 普快 动车组
动车组
平均车速 80Km/小时 120-180Km/小时
120-180Km/小时
车厢封闭型
半封闭 不锈钢气密型 大型中空型材 铝合金车体
2.2 测试对比情况 • 不同屏蔽性的车型对G网的影响最为明显。 • 提速对移动网络影响最大的是接通率。 • 车体屏蔽性能是影响覆盖率的主要因素。
防护林损耗 :3dB 穿透损耗:20dB 载频输出功率:40 dBm 基站天线增益:15dBi, 考虑馈线衰减:2 dB, 则离基站500米处列车上的接收电平为:
40dBm + 15dBi- 2 dBm-126.78dBm = -73.78dBm。
则离基站1公里处列车上的接收电平为? (- 84.04dBm)
四、无线基站设计
针对目前沪杭高速铁 路现网情况,制定了 第一阶段优化思路: 结合铁路专网优化思 路,有效利用现有网 络资源,对郊区铁路 段采用专网式优化, 对城区铁路段采用多 种方式结合性优化。
四、无线基站设计
第一LAC区
地区 嘉善 嘉善 嘉兴 嘉兴 嘉兴 嘉兴 嘉兴 嘉兴 嘉兴 嘉兴 嘉兴 嘉兴 嘉兴
三、解决方案
2、MBO室外站自由空间损耗
基站物理数据:(天线高度30米,手机到基站距离取0.5km) Lpath=136.89-13.82 lghb +(44.9-6.55 lghb)(lgd)=105.88dBm
防护林损耗 :3dB 穿透损耗:20dB 载频输出功率:40 dBm 基站天线增益:15dBi, 考虑馈线衰减:2 dB, 则离基站500米处列车上的接收电平为:
L(林)=3dB
三、解决方案
3.3.4 切换距离预测
假定重叠区域覆盖是均匀的。在 左图中,点A、C和点B、D分别是两个 小区的边界,E点为两小区RxLev等值 点。BC段为两小区重叠覆盖距离。取 小区重选与小区切换较长的时间(5秒 钟)作为计算基础,若列车由小区1行 驶至小区2,则列车在EC段之内必须完 成小区重选或小区切换,因此重叠覆 盖距离BC段的列车行驶时间为10秒钟, 按照公式:
车型
CRHⅠ(庞巴迪) 列车
CRHⅡ列车 专网设计采用值
一等车厢 (dB)
20
10
二等车厢 (dB)
22
12
综合考虑的 衰减值
21
11 21
三、解决方案
3.3.3 防护林损耗
沪杭铁路边上的防护林高度平均在15米左右,相对铁路轨道 高度为10米左右。根据环境条件,防护林损耗根据树木高度, 林区厚度,林区浓密度,一般为2~6dB衰耗,根据实际条件, 本次计算取3dB,即
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