高速铁路组网研究

刘亮

【摘要】 文章从重叠区域对网络结构的影响、用户体验角度的语音承载情况、多普勒频偏、及对GL1800SDR基站在高铁上实测情况几个维度对2G+4G与3G+4G在高铁上组网进行对比，并给出相应的规划建设建议。

【关键词】 高速铁路 LTE 语音承载 组网 SDR基站

一、引言

随着中国联通以4G建设为中心的2/3G资源整合工作的开展，双模基站的使用一方面能够有效的节省频率资源，高铁4G网络建设也面临新的选择，在VOLTE大规模商用前，语音必须通过2/3G网络进行承载，那么是选择2G+4G还是3G+4G的组网方式也是高铁组网面临的一项新的选择，下面章节从网络结构的影响、用户体验角度的语音承载情况、多普勒频偏、及收入分析及GL1800SDR高铁实测四方面进行对比，并给出合理的建议。

二、组网对比

2.1重叠覆盖对网络结构的影响

相邻小区间设置足够的重叠覆盖区域，以满足终端在高速移动过程中，对切换时间的要求；考虑到小区间的双向切换，重叠覆盖距离应为切换距离的2倍以上。

根据GSM、WCDMA、LTE三网依据切换时间测算的重叠覆盖覆盖区域来看，LTE需要的重叠覆盖区域最小，对比300公里/小时的高铁覆盖来看仅为167米的重叠覆盖需求，WCDMA覆盖其次，需要保证200米的重叠覆盖需求，由于GSM网络切换体制原因，GSM网络需要的切换时间最长，需要的重叠覆盖区域为1000米。

前期链路预算对于U2100、GSM1800及L1800计算的路损本身差别不大。

由于GSM1800需要的重叠覆盖区域和U2100及L1800差别较大，也就是说指导意见中的1.6-1.8公里的站间距无法满足G1800业务的连续，需要缩小站间距的设置到1公里左右才能满足要求。从网络结构的角度来看G1800并不适合与L1800配合作为高铁语音承载。

2.2从用户体验角度来对比语音承载

2.2.1 GSM承载话音/数据

1）…与4g/3g互操作相比，4g到2g的csfb时延会明显拉长；在高铁场景下csfb时延会超过10秒，回落时延较长；

2）…2G为硬切换，切换中断时延较长。对于300Km/h…高铁，切换频繁造成语音感知差；

3）…2G频率规划复杂，且2G小区切换测量和执行时间都较长，增加掉线风险；

4）…2G数据业务能力差，而且不支持话音与数据的并发业务。

2.2.2 3G承载话音/数据

1）…CSFB到3G的接入时延很短；

2）…3G语音可以使用高清语音，软切换等技术，通话质量高，切换时没有停顿；

3）…3G支持语音数据并发业务；

4）…3G有抗多普勒频偏的高速移动技术来改善高铁覆盖性能；

5）…3G…FR到4G的机制更加成熟，FR的成功率更高；

6）…3G语音可以承载的话务量更大，频谱效率高。

2.3多普勒频偏补偿情况比较G900vsG1800

工作频率越高，多普勒频移越大，相同车速时，1800MHz比900MHz多普勒频偏大一倍，性能损失更大，因此对于GSM网络优先采用900MHz频段是有效的解决方案。

中国移动采用GSM+LTE的高铁覆盖组合，但GSM推荐采用G900频段。另外由于存在上述切换带和重叠区域的差异，所以移动采用用GSM和LTE独立设备的组网方式。

2.4 GL1800SDR实测数据分析

（1）周边G1800小区对高铁线路影响较大，常发生占用周边SDR1800的基站拖死掉话问题，需要合理进行沿线G1800基站的频点重规划及天馈调整工作，调整工作量较大。

（2）2G网络开通数据业务信道后，语音业务的信道减少，在开通半速率的情况下，容量问题凸显。

（3）由于2/4SDR共天馈，无法单独进行2/4G网络调整，RF等无线环境调整较困难，需要从功率配比等等来综合考虑重叠覆盖。

（4）从语音用户接入角度考虑以用户感知角度分析，…CSFB接入时延基本在7s左右，和3G相比接入时延对用户感知还是有一定影响，而且同时增加接不通风险。

（5）相对3G，本次2G网络FR到4G功能未开启，用户感知不佳。

三、综合建议

综上所述，基于几方面的对比情况来看，3G的话音覆盖能力更强，与4G网络的覆盖能力接近，更适合作为4G网络的话音承载网络，同时，可以适应更大的站间距，更有效的保证高铁覆盖效果；GSM1800的覆盖能力与U2100有较大差距，不宜作为高铁连续覆盖的话音承载；LTE的边缘覆盖能力更强，但是话音业务受限，使1800M不能体现出覆盖优势。故，高铁不建议采用2G+4G的方式进行组网，部分线路有2G覆盖需求可采用周边原有G900覆盖进行兼顾。

参 考 文 献

[1]马为民，耿玉波，孟令斌.WCDMA…网络高铁覆盖技術分析[J].邮电设计技术，2010，53（6）：9-14

[1]石文涛，高速铁路WCDMA…无线覆盖研究[J].移动通信，2011，39（2）：15-20endprint