高速铁路专网规划与优化经验总结

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高速铁路专网规划与优化经验总结

中国移动通信集团福建有限企业

2009年11月

目 录

一、  概述... 11

二、  高铁专网规划优化经验总结... 11

（一）    高铁专网设计目标... 11

（二）    温褔铁路福建段建成初期实测指标... 11

（三）    主要原因分析和解决措施先容... 12

1、部分区域存在弱覆盖... 12

2、邻区数据混乱... 15

3、  小区参数设置不当... 15

4、高铁网络拓扑结构问题... 19

三、  TD网络引入对高铁建设的影响及建议... 20

（一）        TD网络高铁室外覆盖建议... 20

（二）        TD网络高铁隧道覆盖建议... 20

（三）        TD和其他三系统隧道内漏缆建设建议... 22

四、  附录... 23

（一）    NSN快速切换算法先容... 23

（二）    HUAWEI快速切换算法先容... 23

（三）    HUAWEI高铁一般参数设置模板... 24

一、      概述

随着国家大力发展高速铁路，福建省内越来越多的高速铁路线路已经开通或即将开通，为引导各地市分企业今后的高速铁路通信网络工程建设，满足业务发展需求，省企业对已完成的温褔高铁覆盖规划设计、建设和初期优化调整工作进行了一系列的技术经验和教训的总结，在此基础上，初步形成了一套对高速铁路专网规划，建设和后期优化调整的引导思想和意见，作为各地市分企业今后开展高铁网络工程建设的参考与引导。

二、      高铁专网规划优化经验总结

（一）高铁专网设计目标

1、        我省标准（参考高速公路要求）

（1） 覆盖率：车厢内>=－94dBm，覆盖率95％

（2） 接通率：90％以上

（3） 里程掉话比：50

（5） 话音和数据各项指标必须优于竞争对手（电信及联通）

（二）温褔铁路福州段优化前后指标对照

阶段	测试时间	接通率	覆盖率	话音质量	里程掉话比
	挑战值	90%	95%	95%	50
优化前	9月23日	48%	81.6%	77.3%	5.8
优化后	11月25日	86.7%	90%	89%	24

从上表可见，温褔高铁专网建成初期，各项考核指标都不甚理想，与设定目标差距较大。通过一段时间的集中优化后，各项指标有了不同程度的改善，随着工程建设的陆续完善及优化的不断持续深入，指标还将有进一步提升的空间。

（三）主要原因分析和解决措施先容

通过对高铁小区统计指标的长期监控及路测文件的细致分析，总结出如下几点导致测试指标不佳的主因：

1、 部分区域存在弱覆盖

2、 邻区数据混乱

3、 小区参数设置不当

4、 高铁网络拓扑结构问题

以下将针对上述几点展开具体原因分析及解决措施先容。

1、部分区域存在弱覆盖

弱覆盖是导致各项测试指标不佳的最主要原因，加强覆盖，解决弱覆盖，是改善高铁测试指标的基础。

通过分析和观察，造成温褔高铁建成后部分区域依然存在弱覆盖的原因及解决措施又可细分为以下几点：

（1）  部分区域高铁规划站点建设滞后

原因分析：高铁的规划站点包括红线内站点和红线外站点二部分组成。红线内站点是高铁专项立项，但是红线外站点是加入到滚动规划中进行常规立项。但是建设中发现，部分地市对于规划的保护层站点（红线外站点）取消后，未在日常项目中及时进行申报立项，或者对于规划的红线外站点，虽然初期进行了立项，但是有部分站点未及时完成建设，导致高铁某些路段无专网覆盖，手机占用的均是公网信号。

解决措施及建议：今后高铁的规划站点，由省企业进行统一立项建设，以便于规划站点能够及时立项和建设、且便于跟踪其建设情况和进度等。并且应将这些规划站点标明是位于红线内还是红线外，因为红线内站点是需要与铁路部门协商确认后共享共建的，而红线外站点需要各分企业自行进行谈点和建设。

（2） 部分区域无规划站点形成覆盖盲区

原因分析：温州至福州方向的某段马尾隧道，由于马尾隧道群情况复杂，初期规划时铁路部门提供的相关资料又有误，导致高铁开通路测时才发现该段隧道没有规划任何站点来进行覆盖。

解决措施和建议：现今高铁已开通，已经不允许在该隧道内再新增设备。在今后其他地区的高铁初期规划中，尽可能确认收集到准确的高铁信息，以免遗漏，造成后期的覆盖空洞，因为由于高铁的特殊性，后期临时增加站点的难度很大。

（3）高铁站点设备故障率较高，尤其是GRRU的故障率，且维护保障不易

1）           通过网管监控，可以看到温褔高铁有一部分基站存在不同等级的干扰和7745、7607等硬件告警。由于高铁环境特殊，许多设备如RRU、天线、传输线路等摆放在高铁红线内，容易受高铁运行而影响到沿线的设备，建议今后在高铁日常优化中要重点加强监控硬件告警和干扰等级，并及时进行处理，避免由此带来的一系列问题，包括掉话和切换失败等。

2）           对于GRRU，目前存在的问题一是故障率较高，无监控系统，查找故障网元困难，导致解决故障问题缓慢。二是由于DRU工作原理类似于直放站，对基站主设备可能存在上行干扰。对于问题一，建议尽快建立起GRRU设备有线监控系统，能及时发现故障并通过远程操作来排障，且今后对于所有的网元，在购买主设备时，必须同步购买监控单元；对于问题二，需要咨询拉远设备厂家是否能够通过调整DRU设备的相关参数或其他手段来解决。

3）           由于铁路部门的规定，每天开放给技术人员进入高铁线内对设备进行维护的时间有限（周一至周五23点后的四个小时），给故障设备的及时修复带来很大困难。因此，建议今后在其他地区进行高铁规划的时候，还是尽量将站点规划在铁路红线以外，这样能给今后的站点建设和开通后的设备维护带来较大的便利，不受铁路部门的约束。（当然具体的红线区域需从铁路部门获取具体信息，红线离铁路距离：最长50米，最短2米（铁路桥） ）

4）           器件进水，导致设备无法正常工作。隧道内建设原来的设备是按照室内型设备购买，但是后来发现隧道内条件恶劣。由于隧道内的维护非常困难，所以隧道内的元器件应尽量按照室外型设备进行购置，以达到防水、防尘等目的，减少将来的维护次数和维护成本。

（4） 部分站点天线配置不当，天线增益不足（如连江火车站站点）

原因分析：连江火车站使用了增益15.5dB的天线，造成该站点覆盖区域偏短，与周边高铁小区的重叠覆盖区域不足，带来切换失败和掉话等问题。

解决措施：更换为高增益天线，一般高铁沿线小区都建议采用18~21dB增益的天线，需严格按照规划设计来进行天线选择和安装。

2、邻区数据混乱

由于前期高铁基站未完全开通或工作不正常，地市企业采取了应急措施：将高铁基站与铁路附近非高铁宏站添加邻区，这虽然暂时解决了高铁覆盖的燃眉之急，也带来了错误切换的可能。因为高铁沿线为专网覆盖，原则上和公网是没有切换关系的（车站除外），添加了邻区后会造成手机信号从高铁小区切往公网小区后，或由于公网小区信号快速衰弱，或由于公网小区与高铁小区重叠覆盖区不足，最终导致切换失败或掉话。

因此建议在高速铁路通车后，在高铁基站完全开通的前提下，高铁沿线专网小区与公网小区间不能存在任何邻区关系（车站除外），以防由此造成的错误切换带来不必要的掉话。

同时切换相邻关系越多，则需要测量的邻区信号越多，测量精度和测量及时率都会下降，在一定程度上会影响切换的准确性和及时性。因此应尽量简化高铁小区的切换相邻关系。

3、        小区参数设置不当

（1）  切换迟滞导致掉话

由于高铁行进速度极快，除了保证有足够的重叠覆盖区来进行小区间切换外，还希翼小区间的切换能尽可能的快速完成。在温褔铁路的测试中，就经常发现由于切换不及时所造成的掉话。

对于这种情况，应加快高铁基站间切换判决，减少切换时延。一般可通过将PBGT PERIOD、P/N值等减小来实现。（NSN区域建议质量切换的PxNx均设置为2，电平切换的PxNx均设置为1。）

另外对于某些信号快速衰弱的路段，可建议相关厂家开启各自的快速切换功能。具体开启的原则和参数设置可参见附录。

（2）  小区干扰导致切换失败与掉话

部分高铁小区从网管监控和话务统计可看出存在比较严重的上下行干扰，反映在测试中的情况是这些小区时常由于无法解码邻区的BSIC导致切换失败和掉话或者质差，反映在指标上就是高掉话率（射频掉话和切换掉话）。除开自身设备存在故障、DRU设备的影响及高铁环境的外部干扰外，频率干扰也是重要原因，尤其是对处在市区的高铁小区来说。因为尽管高铁小区实现了BCCH频点的专用，但是TCH频点依然是和公网共用，在频率复用度较高的市区依然会受到较大的影响。

建议对高铁小区，尤其是处在市区或站点密集区的高铁小区，开启跳频，降低干扰。保证专网BCCH与公网的隔离度，同时关注周边小区的频点，尽量避免与专网BCCH产生同邻频干扰。

关于高铁小区上下行干扰问题，还在进一步研究和优化中。

（3） 不同厂家设备间，不同地市间切换失败导致掉话

连江与罗源交界处的刘洋寨隧道，诺西设备与HUAWEI设备间的切换成功率较低；福州与宁德交界处的飞鸾岭隧道，小区间无法完成切换，必产生掉话。这两处问题点，是温褔铁路目前依然存在的遗留问题之一。具体原因和参数设置仍在分析和排查中。

因此在今后的高铁优化中，不同厂家设备间、不同地市间、不同省份间的切换问题需要给予高度的重视，及早的让各厂家和各地市间进行互相协调和沟通，做好正确的数据配置和参数并进行测试，防止上述情况再次出现。

（4） 一般参数设置建议

1)    空闲BA表

简化空闲BA表，减少需要监听的邻区BCCH数量，表越长，则手机对单个邻区的测量时间越短，监听邻区的BSIC的时间越少，造成小区重选滞后。因此需要简化高铁专网小区的邻区列表，尽量只添加相邻的专网小区为邻区，或者开启Double BA List功能，设置空闲BA表为高铁专网小区专用的BCCH频点。

2)    最小接入电平

最小接入电平直接影响C1的计算，因此建议高铁专网小区的最小接入电平都取相同值，如果相邻高铁小区的最小接入电平不一致可能造成用户在某个运行方向上的重选滞后。

3)    CRO、PT和TO

铁路专网采用900M系统设备组网，不建议启用C2算法，因此CRO、PT和TO的建议设置值为0。

4)    寻呼信道复帧数

手机在空闲状态使用不连续接收（DRX）来降低手机耗电，但如果DRX周期过长，则手机监测网络的时间就越短，测量的准确性和及时时就会下降。

DRX周期由寻呼的多帧结构长度（BS_PA_MFRMS）决定，以250km/h的时速计算：

Ø  BS_PA_MFRMS=2，对邻区的测量时间间隔为为0.47秒，列车运行了33米。

Ø  BS_PA_MFRMS=9，测量间隔则达到2.12秒，列车运行了147米。

   可见当BS_PA_MFRMS设置过大时，对邻区的测量不能及时追踪信号的变化情况。因此减小铁路沿途小区的BS_PA_MFRMS值，可以提高手机在空闲状态下信号测试数量和准确性，建议统一设BS_PA_MFRMS为2。

5)    CRH

火车站站台与候车室是位置边界区，为避免频繁位置更新，相关小区的CRH建议设置的大一些； 铁路专网跨省与省内边界，由于位置更新不可避免，相关的高铁小区的CRH建议设置的小一些，保证手机及时重选。

6)    上下行功控

在GSM规范中，上下行功控的消息传送每隔0.48秒一次，考虑到CRH的行驶速度以及系统切换算法的特性，建议专网小区关闭上下行的功率控制。

7)    上下行不连续发射功能（DTX）

如果启用了不连续发射功能，在语音静默期，手机或基站会停止发射，此时手机/基站对下行/上行信号的测量只在少量的帧中进行，测量时间减少，测量精度也下降，有可能因此影响切换，因此建议关闭上下行的不连续发射。不过对于市区等话务密集区建议激活上行DTX，以降低网络的干扰。

8)    SDCCH切换

   手机起呼后首先占用SDCCH进行呼叫相关的信令交互，一般占用的时间3~10秒不等（与呼叫类型、鉴权相关），在高速列车运行中这段时间信号可能发生很大的变化，为了保证呼叫能正常完成，应允许在信令交互期间的切换，即SDCCH的切换（爱立信的相关参数为SCHO）。

9)    功率预算参数HO MARGIN

功率预算参数建议设为3dB，保证通话状态的手机及早进行小区切换。

10) PBGT PERIOD、P/N

适当减小上述参数，加快切换判决。

4、高铁网络拓扑结构问题

每个地区的高铁基站挂在各自的BSC／MSC下，这样在省际及市际交界处，由于LAC不同（MSC不同，势必LAC不同），导致边界处发生大量的位置更新，引起SDCCH拥塞，发生未接通。如温褔铁路，北站至连江段的高铁站点属于诺西设备，挂在一个BSC下，使用一个LAC，而罗源段采用的是HUAWEI设备，挂在另一个BSC下，使用的是另一个LAC。

建议１：加大LAC交界处小区的载频配置，以增加SD信令信道（具体配置视实际情况而定） 。

建议２：由于高铁上的站点不多，高铁线内跨地区的同一个厂家设备建议挂接在同一个BSC下。如福厦线上的所有高铁站点建议可挂接在同一个BSC下。

建议3：由于高铁上的站点不多，高铁线内同一地区建议尽量使用同一厂家的设备，且同一地区的高铁小区建议采用统一的LAC。

优点：

（1） 可以减少LAC位置更新引起的未接通；

（2） 可以减少边界情况下的跨MSC、跨BSC和跨厂家切换，提高切换成功率，减少掉话。

（3） 可针对该BSC统一设置高铁专用的BSS参数，减少维护难度。并可避免外网BSC的补丁装载或升级带来的问题等

需要协调的事宜：

（1）  计费问题。需和信息系统部、市场部门一同讨论是否可以采用某种特殊的计费方式。

（2）  维护方面。跨地区的设备维护，可讨论由某个地市牵头进行。

三、      TD网络引入对高铁建设的影响及建议

此次温褔高铁专网建设只有GSM900网络，还未引入TD-SCDMA。在今后的福厦高铁及其他地区高铁建设中，将逐渐引入TD网络。TD网络的引入对高铁规划将带来一定的影响，这里列举了一些对后期TD高铁网络规划的建议，以供参考。

（一）TD网络高铁室外覆盖建议

每覆盖1KM，GSM900M损耗约92dB，TD损耗约99dB，经过链路计算，建议GSM站间距约为2KM，而TD站间距约为1.5KM。需规划比原来更多的设备用于室外覆盖。

（二）TD网络高铁隧道覆盖建议

TD信号在泄漏电缆中每100米损耗高于GSM900M约2.2dB，耦合损耗高于GSM约2dB，因此，在进行隧道覆盖时需每隔500M的空间内均放置信号源，而原先只用GSM900M进行隧道覆盖时则可以每隔1000M间隔放置信号源。TD-SCDMA的发射单元需求是GSM900的1倍。TD设备每隔500米放置一个，原本设计要求250米处断开，接假负载。但根据目前最新的要求是不能断开（因与2G共缆），而按2G的安装方式采用直通，这样就需要GRRU设备厂家采取必要的措施解决直通连接所带来的问题。

GSM900 和 TD-SCDMA使用功分器连接漏缆覆盖距离

GSM900 和 TD-SCDMA隧道内设备放置情况

（三）   TD和其他三系统 （电信-CDMA2000；联通-WCDMA；移动-GSM）隧道内漏缆建设建议

目前暂时确定使用的方案：

移动2G系统和TD系统共缆，而其余两家运营商共享另一根漏缆。即需建设2根电缆。需要两套二合路的POI设备（多系统接入合路）。

GSM900 和 TD-SCDMA连接宽频泄露电缆示意图

从网络质量和运行维护角度出发，采用该方法的优点是：

1、 避免了与其他运营商的设备共享所带来的麻烦；

2、 减少额外的特制设备，从而减少设备故障点；

3、 链路中的器件损耗降低，有助于提升覆盖电平；

4、 节省了泄漏电缆的投资和安装、减少维护成本。

缺点：

TD单射频单元的覆盖距离只是GSM900的一半左右，由于两个系统是使用合路器连接同一根泄漏电缆，GSM900的单射频单元覆盖距离被迫缩短，增加了GSM900的射频单元投资。

四、      附录

（一） NSN快速切换算法先容

（二）HUAWEI快速切换算法先容

（三）HUAWEI高铁一般参数设置模板