應對高速交通網優挑戰CDMA頻率與容量優勢漸顯

中國電信股份有限公司四川分公司 | 張驥 張寶 張銳

應對高速交通網優挑戰CDMA頻率與容量優勢漸顯

中國電信股份有限公司四川分公司 | 張驥 張寶 張銳

為了改善高速交通的網絡質量，中國電信除了實施高鐵、高速專項測試/優化等，還在積極探索“高鐵E網”、動態軟切換、高鐵系統參數配置等新技術。

在即將到來的“十二五”時期，預計我國高速公路里程將超過美國，“四縱四橫”的高速鐵路也將發展成熟，載著中國駛入“大交通時代”。

如何優化融合了2G和3G的高速交通沿線的網絡質量、提升運營商品牌形象，應對高速交通沿線的網絡覆蓋、網絡容量、用戶體驗這三大挑戰，已然成為擺在運營商面前的重要課題。

高速環境帶來的網絡問題

網絡覆蓋的4個關鍵。一，高速行駛帶來的多普勒頻移，嚴重導致信號質量的下降，當列車時速為350km/h、電磁波頻率800MHz時，多普勒頻移的范圍是±260Hz，發生頻移后，系統測算的信號接收點，不再是實際信號的最強接收點；二，沿線覆蓋范圍廣，通常一條鐵路要穿越幾個省市，這對于邊界優化處理提出了更高的要求；三，沿線地形復雜，高速鐵路或者公路往往涉及到高山、平原、丘陵、隧道、橋梁等多種地形的覆蓋，需要采取綜合手段進行優化；四，穿透損耗影響大，高鐵動車組列車具有密封性能好、車體穿透損耗高的特性，因此信號必須有足夠強的穿透力。

網絡容量顯隱憂。聚集效應明顯，在服務區、鐵路站點、車廂內往往短時間聚集大量的用戶，這對網絡負載是一個極大的考驗；季節性明顯，尤其是在春節等重要節假日時，話務量的增長數倍，只有通過緊急擴容來滿足需求；應急保障性強，在發生交通事故（如7.23特大事故）或因特殊天氣等引起的堵車、車輛滯留等問題時，需要充分確保通信的安全暢通，創造必要及時的救援應急條件。

用戶感知亟待提高。通信區域的頻繁重選與切換嚴重，現網基站覆蓋方式小區過多，切換關系復雜，且重疊覆蓋區域短，容易出現針尖效應以及切換不及時等問題，由此導致了通信過程中的掉話、掉線、接入失敗、切換失敗等問題。

CDMA頻率與容量特性提升網優水平

中國電信對于高鐵、高速公路的測試優化工作十分重視，低發射功率綠色環保的CDMA技術相對GSM也顯現出一定優勢。

在網絡覆蓋方面，800MHz頻段CDMA其電磁波頻率越低衰減越小，具有更強的繞射能力，穿透能力也更強些。另外CDMA的關鍵技術為擴頻技術，所以它的功率譜被擴展得很寬，功率很低，有助于防止其它信道的干擾和干擾其它信道；從容量方面，在使用相同頻率資源的情況下，CDMA理論上比模擬網容量大20倍，實際使用中比模擬網大10倍，比GSM要大約5倍。另外，CDMA成熟的功控技術在保持高質量通話的同時，可以容納更多的用戶。從客戶感知方面，CDMA系統采用軟切換技術，信號切換采用“先連接再斷開”，這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點，13kb的語音編碼器，保證了為客戶提供更好的通話質量。

引入技術創新

基于上述技術優勢，中國電信還整合多方資源，積極研發，精心組織在高鐵、高速公路的網絡優化方面采用了大量的新技術新手段。中國電信還在積極探索“高鐵E網”、動態軟切換、高鐵系統參數配置等新技術，從而為繼續高鐵精品網絡的優化積累更多成功的經驗和經典的案例。

光纖拉遠級聯方案

光纖拉遠級聯覆蓋通過集中式機房建設，光纖傳輸采用菊花鏈組網，減少了切換以及位置更新的頻次，解決切換頻繁和數據業務使用的問題，提高了接通率，提升網絡質量應對業務升級；通過小區交叉頻率復用，解決了網絡頻點緊張的問題；利用共享載頻大容量覆蓋，提高了載頻的利用率；利用光纖拉遠噪聲抑制、自動時延調整、菊花鏈組等功能規避了傳統直放站的噪聲干擾問題，有效保證了覆蓋性能且對基站上行無干擾，同時降低了投資成本；在監控上采用撥打探針技術完善了對級聯設備的監控。

覆蓋增強技術方案

當站點與鐵軌沿線垂直距離較近時，可選用窄波束高增益天線，如33度21dBi天線；當站點與鐵路沿線的垂直距離較大時可選用65度18dBi天線；在城區站距較近條件下，天線增益建議為16dBi。天線型號的選擇還需要結合基站周邊環境。在郊區宜采用單極化雙天線，城區宜采用雙極化單天線，實現接收分集。若建設鐵塔站，應考慮鐵塔安裝位置與投資，可采用雙極化單天線。還可采用高功率載頻、塔放、四天線分集接收等技術方案。

同PN拉遠小區覆蓋方案

通常情況下，在城市移動通信網絡建設中，鐵路沿線已經建設好了相當一部分的宏站，可以在不增加更多設備的前提下，為了保證高速移動終端的無縫切換（需要切換區的覆蓋重疊長度必須滿足最低的長度要求），采用同PN拉遠小區方案，這樣就實現了帶狀覆蓋，符合高鐵實際場景，提升了切換性能和覆蓋效果。

BBU+RRU分布式基站覆蓋方案

BBU+RRU分布式基站覆蓋方式是分布式基站采用射頻模塊拉遠技術，將射頻拉遠單元（RRU）安裝在天線端，通過光纖連接到宏基站或獨立的基帶單元。高鐵的專網覆蓋屬于“線”覆蓋，且話務情況有“班次”，較為集中。因此，設立中心站點設置BBU，沿線通過光纖進行RRU的分布將是高效率、低成本的解決方案。

高速交通沿線優化案例

為了不斷提升高鐵C網用戶的感知，中國電信積極探索高鐵深度優化，在某高鐵優化的實際應用中針對高鐵沿線中的短距離緊鄰的多個隧道中，采用小區拉遠+多面天線的方式，將某一小區根據隧道的分布進行點對點覆蓋，同時將該小區分功分為3面天線覆蓋不同方向，既滿足了鐵路沿線對隧道的精確覆蓋要求，又照顧了周圍村落中普通用戶的通信需求，如圖所示，正前方和正后方為短隧道方向，正右側為村落方向。通過后期測試結果分析，隧道內掉話明顯改善，周圍村落覆蓋指標顯著提升。

在高速公路的優化方面，中國電信采用扇區裂化優化方法，最大限度地發揮網絡資源，在不增加更多基站建設的基礎上，實現了沿線的精確化覆蓋；利用基站塔放+高增益天線技術實現了在山區的超遠覆蓋和深度覆蓋。