高鐵基站容災性能提升方法探討

張曉艷 吳建星

中國移動通信集團江蘇有限公司南京分公司

0 引言

我國高鐵一般運行速度可達300km/h，復興號動車組速度更是達到350km/h，全國每年高鐵載客量已超過20億人次，人們對高鐵場景下的體驗要求越來越高。高鐵網絡一直是通信運營商的窗口場景網絡。在“互聯網+”和大數據的時代背景下，用戶對于網絡速率和穩(wěn)定性的要求前所未有。高速場景相對于低速場景，退服對網絡覆蓋和用戶感知的影響更大，如何提升高鐵無線網絡的穩(wěn)定性至關重要。

1 組網特性

1.1 BBU-RRU拉遠

選用支持小區(qū)合并技術的分布式基站設備組建高鐵專網。相鄰基站BBU集中設置在中心基站，普通末端覆蓋站點（拉遠站點）只設置光纖拉遠RRU，進行無線覆蓋。一般每個中心站帶3-5個普通基站（沿線左右兩側分布，以中心站為中心，星形或鏈形連接并采用共小區(qū)模式），如圖1所示。

圖1 高鐵基站BBU-RRU拉遠拓撲

1.2 物理上呈帶狀結構

基站一般沿著鐵路分布，整體形成沿鐵路的帶狀結構，雖然各拉遠站點是分別光纖拉遠至中心機房BBU，但這種帶狀結構實際應用中往往導致多個拉遠站點至中心機房有較多同路由段落，若同路由段落光纜中斷，則會導致批量退服和“斷帶”，如圖2所示。

圖2 高鐵基站沿鐵路帶狀結構分布示意圖

1.3 多模共址

隨著無線通信網絡的發(fā)展，運營商基站存在同基站共址建設多層網絡的情況。以江蘇移動為例，高鐵基站一般共址建設GSM/TDD-LTE/FDD-LTE 3層網絡，每個基站承載的業(yè)務量大，若單個基站業(yè)務全阻對于高鐵業(yè)務來說影響很大。

2 容災性能提升方案的探討

2.1 BBU上行傳輸設備成環(huán)保護和電源雙備份

上行傳輸設備需嚴格做到雙路由，機房出局至匯聚層，匯聚層至核心網，均能保證2條不同物理路徑，實現傳輸路由和傳輸數據1+1備份，這樣基本可以保障光纜中斷不影響業(yè)務，業(yè)務自動切換。目前主流傳輸技術PTN和SDH均可實現自適應業(yè)務倒換。此外，傳輸設備配備雙主控板、雙電源板，雙電源板分別連接至不同開關電源，可實現主控1+1備份、電源1+1備份。

2.2 BBU合理分布

拉遠站點是沿高鐵線路分布的，所以BBU機房需分布在其下掛幾個拉遠站點的中間位置，并避免多臺BBU集中安裝在一個機房，否則會導致2個問題：一方面，拉遠設備與近端設備距離過遠，易發(fā)生光衰問題，且沿線發(fā)生光纜故障的概率增加；另一方面，一旦因電力或者光纜中斷導致中斷，易導致區(qū)域性業(yè)務中斷，影響范圍大。這樣做的好處是可以充分根據物理位置和組網方式，選擇合理的BBU分布方式，降低業(yè)務中斷風險。

圖3 中心機房BBU分布放置示意圖

圖4 拉遠基站均勻分布中心機房周圍示意圖

2.3 BBU電源雙備份

普通基站一般采用單電源配置，開關電源故障或者BBU電源模塊均可能導致業(yè)務全阻。通過新增一路接電，進行電力1+1備份，如圖5所示；如果機房內部有2個開關電源，2路電力分擔至2個開關電源，如圖6所示，這樣電源的穩(wěn)定性可提高1倍。

圖5 單開關電源雙端子備份

圖6 雙開關電源雙端子備份

2.4 不同制式RRU路由分離

高鐵基站一般都處于偏僻的郊區(qū)，可以利用針對多制式站點，如TDD-LTE（1900M/2600M）/FDD-LTE（1800M），不同制式的拉遠設備（RRU）規(guī)劃2條傳輸光纜路由連接至中心設備（BBU），這樣可將退服概率降低50%，若發(fā)生光纜中斷，基本可以保證有單制式保證在線，避免出現信號“斷帶”，實現制式之間路由1+1備份。

圖7 不同制式RRU路由分離示意圖

2.5 RRU成環(huán)

對于遠端設備（RRU），采用從中心設備（BBU）出，多臺遠端設備（RRU）級聯，再回到中心設備（BBU）這種方式形成環(huán)路，對于環(huán)路內每臺遠端設備（RRU）均做到雙路由保護，若單路由中斷，業(yè)務切換至路由，保證業(yè)務不中斷。目前國內主要設備廠家的技術均可實現自適應業(yè)務倒換，實現路由和數據1+1備份。

圖8 RRU成環(huán)示意圖

3 應用實例

南京某基站A采用2.1、2.2、2.3、2.5共4個容災提升方案進行改造，改造前RRU退服率為0.2%，改造后RRU退服率為0.005%，提升約100%，基本無退服發(fā)生，效果良好。但是采用多種角度備份，意味著增加成本投資，具體實施時可在投資成本和性能提升之間進行取舍。南京某基站B采用2.1、2.2、2.3、2.4共4個容災提升方案進行改造，改造前退服率（根據RRU粒度計算）為0.15%，改造后退服率為0.007%，提升約80%，提升效果明顯，但是無基站A改造效果好，主要原因是2.4所介紹的方案不同制式之間的備份，對于單個拉遠設備本身并未形成路由和數據的備份。

表 改造實例

4 結束語

由于高鐵的高速場景及基站帶狀的組網特性，高鐵的維護要求遠高于普通基站的要求，為了提升客戶滿意度，實現0退服的目標。本文提出了BBU上行傳輸設備成環(huán)保護和電源雙備份、BBU合理分布、BBU電源雙備份、不同制式RRU路由分離、RRU成環(huán)等五種提升容災能力的方案，并進行了實用案例的驗證，總體來說網絡質量得到了較大提升。但是采用多種方案的組合運用，意味著增加成本投資，具體實施時可在投資成本和性能提升之間進行取舍，目標就是盡最大可能提升用戶在高鐵場景下的應用體驗。