GSM-R RRU共小區隧道覆蓋應用研究

陳繼仲

（中國鐵路烏魯木齊局集團有限公司工電檢測所，烏魯木齊 830011）

當前的鐵路通信GSM-R網絡中隧道逐漸采用分布式基站RRU覆蓋，分布式基站具備組網靈活、基站實時同步、不存在轉發失真、維護便捷、基站監控能力強等特點，隧道內應用RRU覆蓋比傳統的直放站覆蓋更加有優勢。對于列車來說，隧道為封閉空間，基站信號每增加一次切換就會增加切換失敗的概率，為了降低切換失敗概率，提升服務質量，可以采用RRU共小區的特性進行組網解決該問題。

1 R RU共小區隧道覆蓋組網

雙層網覆蓋，使用紅藍兩組RRU共小區，RRU共站址備份不考慮交織。

圖1 普通雙網示意圖

（1）兩組RRU共同覆蓋RRU間的漏纜，正常情況下RRU1-1與RRU1-2共同覆蓋兩個RRU間的漏纜，RRU2-1與RRU2-2分別是兩個RRU的備份。

（2）正常情況下，信號占用順序為RRU1-1、RRU1-2、RRU1-3。

（3）異常情況下，若RRU1-2故障，占用順序為RRU1-1、RRU2-2、RRU1-3，RRU故障后切到備網小區，之后又切回來。

（4）主網切備網為電平切換，備網切回主網為層間切換，通過小區參數可實現正常情況下駐留主網。

（5）RRU1-2和RRU2-2同時故障（站址故障）時部分區域將弱覆蓋。

（6）兩組RRU間需要留有8 s的切換帶，按200km/h時速為444m，按300km/h時速為667m。

（7）RRU使用內部合路，電橋輸出口功率15W-3.5dB=38.3dBm。

2 傳輸組網

如圖2所示，3～5是由紅、藍兩個共小區共同覆蓋，1、7是前后兩個鄰區。CPRI傳輸可以選擇鏈型或環型組網，虛線所示光纖也可以不部署（即使用鏈型），不部署時若出現光纖中斷，備網覆蓋可以補充，不會產生光纖單點故障，但使用環網可靠性更高。當主BBU故障或主BBU Abis接口故障時，依靠備網覆蓋補充；當CPRI光纖故障或者RRU故障時，依靠備網覆蓋補充。

3 鏈路預算

鏈路預算可據具體項目靈活調整，這里是個參考示例。泄漏電纜若采用安德魯RCT7-PUS-1-RNT這款產品，900MHz頻段下距離泄漏電纜2m處的50%覆蓋概率的耦合損耗為62dB，95%覆蓋概率的耦合損耗為67dB。此時不考慮慢衰落余量。

圖2 傳輸組網

表1 泄漏電纜規格示例

不同產品的泄漏電纜指標都不同相同，此處僅以某款產品作為參數，具體參考實際情況。泄漏電纜指標中一般僅標示95%覆蓋概率的耦合損耗值，若設計要求為更高要求，建議增加余量。泄漏電纜覆蓋鏈路預算計算方法如下：

覆蓋電平＝RRU機頂發射功率-電橋損耗-空間耦合損耗-漏纜百米損耗×L/100-寬度因子-工程余量-饋線和接頭損耗L為漏纜長度。

其中：

（1）RRU機頂發射功率：按照不同的RRU發射模式決定。

（2）電橋損耗：RRU處于中間位置向兩邊連接泄漏電纜進行覆蓋，需要電橋或功分器，每個電橋考慮3.5dB損耗。

（3）空間耦合損耗和泄漏電纜傳輸損耗：同具體泄漏電纜指標相關，本處鏈路預算使用2.2dB/100m型號漏纜，此處是估算示例，應根據具體項目使用的漏纜型號調整估算結果。

（4）寬度因子：20log（D/2），D為接收機距離泄漏電纜垂直距離（＞2m）。

（5）工程余量：指包括錯車余量的工程余量，在多個無源器件串連場景，建議工程余量取值10dB；機頂口與漏纜直連，不經無源器件，可適當放寬工程余量，如5dB。

（6）邊緣設計電平，指發生RRU單點故障時的最低覆蓋電平，參照EIRENE規范，V＜=220時，為-98dBm，220＜V＜=-280時，為-95dBm，V＞280時，為-92dBm.邊緣設計電平，在普通單網和普通雙網中為正常覆蓋時的最低電平，在交織網絡中，為單點故障時的最低電平。因此在普通單網和普通雙網中，可適當提高邊緣設計電平，以保證覆蓋質量。基于上述假設，鏈路預算結果如下：

表2 鏈路預算結果

4 隧道口覆蓋方案

4.1 增加位置組覆蓋方案

為防止入隧道第一個位置組發生站址故障導致切換點移到隧道內，可在隧道外再多布暑一個位置組，提前完成向隧道覆蓋小區的切換，從而提升可靠性。

圖3 增加位置組方案示意圖

4.2 合路方案

圖4 合路方案示意圖

減小進入隧道第一組與第二組RRU間距，以保證兩組RRU信號都能在隧道口有足夠強的電平，使得切換發生在隧道外。如上圖，交織雙網時，RRU3及RRU4輸出功率30W，考慮電橋插損，并保證輸出到天線有-65dBm的邊緣電平，此時計算出來的RRU間距為500m（隧道口第一組與第二組RRU間距）。在第一組RRU故障情況下，第二組RRU在洞口的電平為-65dBm，可再適當選擇高增益天線使切換區外移。上述設計圖中的電橋也可以用耦合器或者功分器代替，但是要考慮耦合器或功分器的反向功率容量，防止擊穿。

4.3 使用建議

隧道口覆蓋方案建議在交織單網時使用，雙網RRU有備份，一般在雙網場景中可以不使用；方案選擇可視光纖布放情況選擇，若隧道外有多鋪設的光纜，可優選增加位置組方案，若隧道較長，共小區位置組數受限，可選合路方案。

5 結束語

本文就如何RRU共小區實現鐵路GSM-R網絡隧道內通信的覆蓋、切換及安全，通過該種組網，傳輸等方面的設計與規劃，最終落地基于分布式基站采用RRU共小區覆蓋隧道，該方案得到了鐵路相關部門和使用者的認可，為后續繼續推進鐵路隧道GSM-R通信網絡建設打下堅實的基礎。