华为高速铁路覆盖解决方案

HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.反白:FrutigerNextLTMedium:Arial47pt黑体28pt反白细黑体2011-6-23华为高铁覆盖解决方案HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18pt目录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123HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage3CRH1/四方机车.庞巴迪CRH2/四方机车/川崎重工CRH3/唐山轨道/西门子CRH5/长春轨道/阿尔斯通我国已步入高速铁路新时代高铁高铁目前运营7.9万公里全球第一2020年1.6万公里最高时速486.1km/h2012年四横四纵HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage4高铁覆盖面临全新挑战传统GSM技术难以满足高速覆盖需求规划设计难，场景复杂通用的无线参数配臵无法匹配高速场景日常维护优化缺乏有效手段高速运动导致多普勒频偏切换判决速度慢数据业务重选时延过大跨LAC集中位臵更新信令风暴需特殊处理周边小区之间的协同规划跨越多个本地网的联合建设默认的邻区、功控、DTX、记数器等参数的配臵策略均无法用于高速场景物理站点（直放站或位臵组）缺乏有效的监控以及话务统计手段技术规划优化维护测试项接入尝试失败比例呼叫拥塞比切换失败比例掉话比例普通列车1.3％0%0.3%0%高速列车3.08%1.16%3.2%1.75%HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18pt目录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123HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage6华为高速铁路解决方案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AFC算法补偿多普勒频偏NACC确保数据业务性能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虚拟BSC实现多本地网联合覆盖为铁路施工提供公网集群服务，实现站点提前布局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高铁覆盖专有技术高铁专业设计维护优化HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage7AFC算法补偿多普勒频偏，提升系统解调性能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900M下250km/h时最大上行频偏417Hz，380km/h是最大上行偏偏633Hzcos**vCffd）F0＋*fdF1＋2*fdF0－*fdF1－2*fdf0---下行频率f1---上行频率高速移动产生多普勒频移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12(Dopplerfrequencyoffset)))00.81.63.270.020.030.050.070.090.10246810121401002003004005006007008009001000FrequencyOffset(Hz)EbvsN0(dB)AfcOff(FER1%)AfcOn(FER1%)Afc算法克服频偏改善解调性能对比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适用500Km/h高速场景维护优化专业设计专有技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage8cell3cell5cell4cell2cell6cell1切换切换切换切换切换切换切换cell7cell86RRU为例，7次切换变成2次，切换减少71%cell2cell2cell1切换切换cell3cell2cell2cell2cell2RRU共小区技术减少切换次数普通基站组网共小区组网切换带无需切换带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干扰时延色散底噪抬升灵敏度组网能力网络性能监控能力直放站有有有降低差低弱RRU无无无不变强高强切换带共小区高铁方案较普通基站方案可大幅减少切换次数，减少切换失败几率维护优化专业设计专有技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage9链型切换和快速频偏切换算法缩短切换周期1根据终端运动速度，判断是否启用高速频偏算法减少判决时间，加快切换速度华为基于频偏的高速切换算法已获得专利，专利号：CN03159634.7Cell1Cell2Cell3Cell4Cell5Cell7Cell6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。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23利用多普勒效应判断MS运动速度及方向算法特点分析高铁特有的快速频偏切换传统的快速电平下降切换及时性快，创新的滤波算法和单独的判决参数较快，普适性算法，非专门针对高速移动准确性加入频偏因素，准确性高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维护优化专业设计专有技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage10NACC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，有效提升网络容量小区A小区B在终端切换前，将目标小区B的系统消息在源小区A提前发送给终端邢台高铁测试：重选时延由2390ms缩短到230ms维护优化专业设计专有技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage11高铁覆盖迫切需要专网建设提升网络性能专网方案公网方案位臵更新本地网内单设LAC区，减少位臵更新高铁穿越公网LAC区多，车内用户频繁集体位臵更新，影响接通率网络优化有利于针对性优化，便于管理；可采用高速专用算法实现针对性优化难以兼顾普通场景和高速场景，优化难度大网络切换可采用多RRU共小区，大幅减少切换；合理设臵切换带，保证成功率小区环境复杂切换次数多；在铁路上难以保障足够的切换带，切换性能差覆盖质量专网规划，覆盖佳、易优化优化难度大运维管理可实现专人、专网维护各地市独自维护采用专网方案实现高铁网络覆盖隔离，便于优化管理，提供最优保障维护优化专业设计专有技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage12高铁覆盖设计需要各方面因素综合考虑8.基站距铁路垂直距离6.站间距5.切换带设臵1.频点规划2.天馈选型3.容量设计7.铁塔高度4.BSC配臵…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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1800M1800M传播损耗比900M下大10dB，覆盖距离小车速\工作频率900MHz1800MHz250km/h417Hz833Hz380km/h633Hz1267Hz1800M上行频偏是900M的两倍维护优化专业设计专有技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage13合理控制基站与铁路垂直距离，保证覆盖质量站点垂直铁轨距离(m)覆盖半径（m）铁轨覆盖距离(m)有效覆盖率10075074399.11%30075068791.65%40075063484.59%50075055974.54%60075045060.00%70075026935.90%基站距离铁轨过近影响：同一点的频偏越大，频率变化越快；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；基站距离铁轨过远影响：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；基站距离铁轨与覆盖关系表：0100200300400500600700300m150m100m频偏位置点距离基站垂直距离不同基站垂直距离下铁路沿线频偏曲线：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之间维护优化专业设计专有技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage14根据话务模型，合理配置小区容量根据目前的话务模型，建议配臵6载频，后期可扩容至8载频维护优化专业设计专有技术列车类型高速列车（2组）列车满员数量1200手机持有率100%运营商市场占有率70%人均忙时话务量（Erl）0.015最大话务量（Erl）（考虑会车）25.2信道数量（2%呼损）34PDCH信道数量8SDCCH信道数量5载频数量（TRX）6•高铁列车典型话务模型HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18pt双RRU背靠背方案(站间距1.5km左右)21dbiPage15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上塔方案单RRU功分器方案（站间距1.2km左右）RRU组网方案对比1.2km14km1.5km9km功分器方案小区范围大，较背靠背方案可增加50%单小区覆盖距离背靠背方案站间距大，较功分器方案可减少20%站点数6TRX维护优化专业设计专有技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage16维护优化专业设计专有技术多种RRU供电方式，解决远端配电难题RRU就近室外无机房供电，方便快捷RRU上铁塔配套电源机柜MinishelterRRU上抱杆接市电RRU交流远供，电力和光纤共杆传输AC电力线传输线远端机房集中供电/备电电力线与光纤共杆架设RRU拉远覆盖传输后备电源BBU低功耗：220W电压适应强：90V~290V采用再生能源，风光互补，无需电源线，绿色建站太阳能RRU基站天线油机风能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BBUHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HuaweiConfidential35pt32pt):18ptPage17准确进行切换带规划提升切换成功率车速(km/h)切换时间25030035010s694m844m972m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。平原区域切换带方案复杂场景切换带方案(山地、隧道)功分器天馈天馈组网复杂，覆盖效率低，但切换成功率高方案简单，站点间距大幅