华为LTE高铁无线网络解决方案

SecurityLevel:目录Page21.4G高铁建设的挑战2.高铁无线网络多制式协同组网规划建议3.华为TD-LTE高铁端到端解决方案4.高铁案例分享HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.Page3高铁是运营商竞争的新战场、实现品牌领先的主阵地中国已经步入高铁时代：2013年12月底，中国时速达200公里以上的高速铁路新线里程已经超过13,000公里，根据中国中长期铁路网规划方案，2020年中国时速在200公里以上的高速铁路里程将会超过30,000公里。高速铁路成为运营商竞争新战场：电信和联通3G现有高速铁路基本覆盖。京津高铁实测联通下行平均速率2M，电信下行平均速率500K；湖北高铁全程HSPA+覆盖，高速数据业务能力大幅领先中国移动2G高铁仅能满足基本语音需求，仅部分地市实现3G高铁覆盖，无法满足数据上网需求4G高铁建设悄然来到：2013年广深动车FDDLTE初步测试，深圳-东莞段距离为38.2Km，平均下载吞吐量达到31.14Mbps。高铁和城际客运专线高端用户多，高质量的高铁网络覆盖对于提升运营商的品牌至关重要HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.4G高铁面临挑战：新时代，老问题Page4多普勒频偏带来的接收机解调性能恶化1超高速移动带来的重叠覆盖不足及频繁切换2新型全封闭高速列车带来的高穿透损耗3速度GSM900DCS1800F频段D频段200km/h333666703962250km/h4168338791203300km/h500100010551444350km/h583116612311685不同制式上行最大多普勒频偏（Hz）Cell1Cell2Cell3Cell4Cell5高速移动时所需要的重叠覆盖距离已经高于普通场景站间距要求，切换失败几率大大增加列车300km/h运行时每10秒左右将进行一次小区间切换，频繁的小区切换将极大降低用户的感知车型列车材质TD-LTEGSMWCDMACDMA普通列车铁质12121212CRH1(庞巴迪列车)不锈钢24242424CRH2(部分动车)中空铝合金14101414CRH3(京津城际)铝合金29242924CRH5(阿尔斯通)中空铝合金22222220不同列车不同制式频段的穿透损耗（dB）高速通信穿损大，频偏大，切换频繁的挑战，在LTE时代依然存在，并且影响更大HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.高铁覆盖对站址建设提出更高要求Page5高铁场景站点选址原则：为了保障两车交会时车厢内两侧用户的覆盖质量，高铁站点应尽量交错分布于铁路两侧，以助于改善和优化切换区域；为了降低入射角对高铁穿透损耗的影响以及对频偏的影响，基站覆盖方向和轨道方向夹角建议在10度左右，可得站点离铁路在100m左右；同时考虑高铁网络站间距以及与周边宏网基站干扰问题，建议站点离铁路距离不超过300m。为保障高铁线路覆盖，高架线路场景建议天面距离地面高度25-45m,即天线相对铁轨高度在15-35m左右（高铁架高10m）重叠切换区重叠切换区重叠切换区重叠切换区基站基站基站基站重叠切换区重叠切换区重叠切换区重叠切换区基站基站基站Vs.公网宏站兼顾高铁覆盖组网高铁专网覆盖宏网站址规划时很难同时兼顾高铁线路和周边区域覆盖要求，如果要求宏网站点均匀分布在铁路周边100m-200m左右，实质上就是在建设专网。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.专网组网可以有效降低高铁小区间的切换Page6小区不合并，列车在300km时速高速移动时平均7s左右必须切换一次，极大增加了切换失败和掉话概率，对网络优化工作带来极大困难；LTE小区边缘切换位臵，流量有明显的掉沟，频繁切换将严重影响整体吞吐量。采用小区合并技术可以有效减少切换，降低同频干扰；华为支持12RRU合并能力，可以最大限制保障高速用户业务体验：用户在时速350km的高速移动场景下，平均60s左右切换一次，用户体验优于宏网普通用户感知（目前宏网ATU测试平均40s左右切换一次）。普通方式切换切换RRURRURRU多RRU共小区方式RRURRURRU逻辑小区Vs.RRURRURRU宏网8通道宏站RRU不支持小区合并技术，专网采用2通道RRU小区合并可以有效降低切换次数HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.2G/4G高铁专网协同建设有利于提升网络性能，降低运维成本Page7高铁CSFB需要2G(3G)/4G协同规划：CSFB端到端时延大，高速场景下容易造成回落和接通失败。根据现网初步测试，2G专网性能不好或者公专网间CSFB的成功率普遍不高；LTE与GSM高铁专网协同有利于提升高铁CSFB接通成功率，确保高铁场景LTE高端iPhone5s用户的语音感知；截至2014年6月现网部分高铁场景CSFB测试和验证情况高铁4G网络和现网23/G专网协同规划、建设和优化，有助于提升高铁用户感知，打造移动高铁品牌2/4G高铁专网协同有助于降低网络运维成本2G高铁基本上采用专网方式建设。充分利用站址资源，实现2G/4G设备共柜、共BBU框、共传输资源等，进一步减少投资、减轻工程施工难度、节省建设时间；简化2G/4G互操作参数配臵、优化及调整工作难度。GSMLTEGSMCell1Cell2Cell3LCell1LCell2LCell3测试场景4G专网2G专网2G公网(光纤直放站拉远)CSFB成功率京津高铁(北京试验段)华为诺西-100%胶济高铁(淄博潍坊段)-爱立信64%-80%京广高铁(郑许段)-诺西75%-80%福厦高铁(福州试验段)华为-100%HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.4G高铁组网方案对比Page8技术点高铁专网覆盖宏站公网覆盖覆盖方式采用站点对高铁进行专门覆盖，能够提供足够的覆盖深度覆盖调整需同时兼顾高铁及周边城市农村区域，RF调整难度大，高铁覆盖深度略差组网形态双通道RRU级联合并八通道宏站，不支持合并业务量仅承载高铁用户，业务量取决于高铁用户行为，业务量需求相对较低同时承载高铁及周边宏网业务，业务量相对更大，容易导致高铁用户容量受限网络性能专网可以与公网使用异频组网方式，且仅针对高铁用户进行优化配臵，网络性能更优。需要兼顾高铁与周边区域用户，无法针对高铁的带状高速覆盖进行专门优化，沿线性能较差。网络优化可根据专网用户的特定需求，独立进行优化，保障高速用户性能。干扰情况复杂，网络优化困难。网络参数设臵需兼顾高速、低速用户，工程参数设臵和系统参数配臵等较难兼顾。站点布局基站要求尽量靠近铁路，站间距要求严格，选点难度大，可利旧现网2/3G专网站址选点要求相对较低，工程难度相对较小算法特性专门的高铁特性算法提升网络性能（频率纠偏等）公网用户无需高铁特性，混合使用可能造成网络性能降低LTE高铁覆盖建议采用专网方案，并和现网2/3G专网协同，保证网络性能及高端客户感知HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.目录Page91.4G高铁建设的挑战2.高铁无线网络多制式协同组网规划建议3.华为TD-LTE高铁端到端解决方案4.高铁案例分享HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.高铁无线网络规划方案全景图Page10基站距铁路垂直距离LAC/TAL区规划切换带设臵1、站点规划2、覆盖规划3、容量规划4、公专网协同……天面设计…其它各类特殊场景解决方案公专网协同覆盖规划容量/频点规划站点规划HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.LTE高铁站点规划—天馈选项和设计Page11高铁天线选型建议：新建高铁建议采用窄波束、高增益、多频合路、内臵电调的新型天线，简化工程建设和优化难度为增加基站的覆盖距离，减少切换次数，高铁场景建议采用高增益窄波瓣天线对进行覆盖。高增益窄波瓣天线通常可以做到增益18～21dBi，波瓣宽度约35度高铁天线RF推荐：方位角：不同入射角对应的穿透损耗不同，入射角越小，穿透损耗大。实际测试表明，当入射角小于10°以后，穿透损耗增加的斜率变大，因此方位角设臵中应保证天线与铁路夹角大于10度下倾角：高铁场景天线下倾设臵原则与宏站相同，即天线上垂直波瓣3dB为准边缘h600m100mθ天线相对高度20253035下倾角5667HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.LTE高铁站点规划—站址Page12站点离铁轨距离：据无线信号传播特点，信号入射角越小，穿损越大，通常建议入射角大于10度综合考虑入射角和覆盖效果，建议站点离铁轨距离在100~200m车体dθr信号入射角覆盖半径基站离铁轨距离(m)说明10度50089600106TDS<E700124800142GSM站点高度：在站高规划中，需要综合考虑天线入射效果以及天线倾角可调范围，考虑点如下：天线物理下倾建议不超过10度，站高过高会导致下倾太大站高设计需保证信号直射径能从列车玻璃穿透，减少信号从车顶穿透几率高架桥梁车体α车高3.89m桥高11md信号入射角基站离铁轨距离(m)站高推荐说明10度10029电下倾角2度，垂直半波宽度8度。则α约为8度1503620045高铁红线外建站，综合GSM/TDS/LTE要求，建议站高在25～45m，站点离铁轨距离在100～200mHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.TDS/TD-LTE高铁站点规划—重叠覆盖距离Page13合理的重叠覆盖区域规划是实现业务连续的基础，重叠覆盖区域过小会导致切换失败，过大会导致干扰增加，影响用户业务感知。考虑单次切换时，重叠距离=2*(电平迟滞对应距离+切换触发时间对应距离+切换执行距离)。TDS/TDL双模高铁小区间重叠覆盖距离建议为300m，TDL单模高铁小区间重叠覆盖距离建议200m移动速度(km/h)TDSTDL切换迟滞切换触发和执行重叠覆盖距离过渡区域A切换区域B重叠覆盖距离2004068216402112225040852504027134300401032864032144350401203204037154重叠覆盖站间距重叠覆盖带设计A：信号到满足切换电平迟滞（2dB）需要的距离；B：200ms：终端测量上报周期128ms：切换时间迟滞50ms:切换执行时延，实测时延在50ms以内主邻电平相等200ms128msA:过渡区B：切换区域对称50ms满足切换电平要求位置A：信号到满足切换电平迟滞（2dB）需要的距离；B：640ms(维持满足1G2A电平条件定时器时长)C：切换执行时延，600ms主邻电平相等A切换迟滞切换触发对称满足切换电平要求位置切换执行BCHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.LTE高铁站点规划—站间距Page14集团要求：高铁规划考虑用户位于车内，车内信号电平-113dBm为目标，下行业务1Mbps，上行256kbps：参考北京京津高铁LTE专网实测结果，F频段高铁专网站间距建议最大控制在1.2km左右。工作频率MHz1890RS功率dBm12.2基站天线增益dBm18RE数#1200馈线接头损耗dB0.5EIRP/REdBm30终端接收电平dBm-113阴影衰落余量dB5.78车厢穿透损耗dB27储备总计dB32.78最大允许路损dB109.9站点相对高度m20覆盖半径km0.723ULDL工作频率MHz18901890功率dBm2343发射天线增益dBi018RB数#1650馈线接头损耗dB0.50.5EIRP/REdBm541阴影衰落余量dB5.785.78车厢穿透损耗dB2729储备总计dB32.7834.78最大允许路损dB107.91113.25站点相对高度m2020覆盖半径km0.640.85050010001500郊区F场景郊区D场景城区F场景城区D场景1200100010008001000800800600站点间距（m）合并小区内