高铁基站容灾性能提升方法探讨

张晓艳 吴建星

中国移动通信集团江苏有限公司南京分公司

0 引言

我国高铁一般运行速度可达300km/h，复兴号动车组速度更是达到350km/h，全国每年高铁载客量已超过20亿人次，人们对高铁场景下的体验要求越来越高。高铁网络一直是通信运营商的窗口场景网络。在“互联网+”和大数据的时代背景下，用户对于网络速率和稳定性的要求前所未有。高速场景相对于低速场景，退服对网络覆盖和用户感知的影响更大，如何提升高铁无线网络的稳定性至关重要。

1 组网特性

1.1 BBU-RRU拉远

选用支持小区合并技术的分布式基站设备组建高铁专网。相邻基站BBU集中设置在中心基站，普通末端覆盖站点（拉远站点）只设置光纤拉远RRU，进行无线覆盖。一般每个中心站带3-5个普通基站（沿线左右两侧分布，以中心站为中心，星形或链形连接并采用共小区模式），如图1所示。

图1 高铁基站BBU-RRU拉远拓扑

1.2 物理上呈带状结构

基站一般沿着铁路分布，整体形成沿铁路的带状结构，虽然各拉远站点是分别光纤拉远至中心机房BBU，但这种带状结构实际应用中往往导致多个拉远站点至中心机房有较多同路由段落，若同路由段落光缆中断，则会导致批量退服和“断带”，如图2所示。

图2 高铁基站沿铁路带状结构分布示意图

1.3 多模共址

随着无线通信网络的发展，运营商基站存在同基站共址建设多层网络的情况。以江苏移动为例，高铁基站一般共址建设GSM/TDD-LTE/FDD-LTE 3层网络，每个基站承载的业务量大，若单个基站业务全阻对于高铁业务来说影响很大。

2 容灾性能提升方案的探讨

2.1 BBU上行传输设备成环保护和电源双备份

上行传输设备需严格做到双路由，机房出局至汇聚层，汇聚层至核心网，均能保证2条不同物理路径，实现传输路由和传输数据1+1备份，这样基本可以保障光缆中断不影响业务，业务自动切换。目前主流传输技术PTN和SDH均可实现自适应业务倒换。此外，传输设备配备双主控板、双电源板，双电源板分别连接至不同开关电源，可实现主控1+1备份、电源1+1备份。

2.2 BBU合理分布

拉远站点是沿高铁线路分布的，所以BBU机房需分布在其下挂几个拉远站点的中间位置，并避免多台BBU集中安装在一个机房，否则会导致2个问题：一方面，拉远设备与近端设备距离过远，易发生光衰问题，且沿线发生光缆故障的概率增加；另一方面，一旦因电力或者光缆中断导致中断，易导致区域性业务中断，影响范围大。这样做的好处是可以充分根据物理位置和组网方式，选择合理的BBU分布方式，降低业务中断风险。

图3 中心机房BBU分布放置示意图

图4 拉远基站均匀分布中心机房周围示意图

2.3 BBU电源双备份

普通基站一般采用单电源配置，开关电源故障或者BBU电源模块均可能导致业务全阻。通过新增一路接电，进行电力1+1备份，如图5所示；如果机房内部有2个开关电源，2路电力分担至2个开关电源，如图6所示，这样电源的稳定性可提高1倍。

图5 单开关电源双端子备份

图6 双开关电源双端子备份

2.4 不同制式RRU路由分离

高铁基站一般都处于偏僻的郊区，可以利用针对多制式站点，如TDD-LTE（1900M/2600M）/FDD-LTE（1800M），不同制式的拉远设备（RRU）规划2条传输光缆路由连接至中心设备（BBU），这样可将退服概率降低50%，若发生光缆中断，基本可以保证有单制式保证在线，避免出现信号“断带”，实现制式之间路由1+1备份。

图7 不同制式RRU路由分离示意图

2.5 RRU成环

对于远端设备（RRU），采用从中心设备（BBU）出，多台远端设备（RRU）级联，再回到中心设备（BBU）这种方式形成环路，对于环路内每台远端设备（RRU）均做到双路由保护，若单路由中断，业务切换至路由，保证业务不中断。目前国内主要设备厂家的技术均可实现自适应业务倒换，实现路由和数据1+1备份。

图8 RRU成环示意图

3 应用实例

南京某基站A采用2.1、2.2、2.3、2.5共4个容灾提升方案进行改造，改造前RRU退服率为0.2%，改造后RRU退服率为0.005%，提升约100%，基本无退服发生，效果良好。但是采用多种角度备份，意味着增加成本投资，具体实施时可在投资成本和性能提升之间进行取舍。南京某基站B采用2.1、2.2、2.3、2.4共4个容灾提升方案进行改造，改造前退服率（根据RRU粒度计算）为0.15%，改造后退服率为0.007%，提升约80%，提升效果明显，但是无基站A改造效果好，主要原因是2.4所介绍的方案不同制式之间的备份，对于单个拉远设备本身并未形成路由和数据的备份。

表 改造实例

4 结束语

由于高铁的高速场景及基站带状的组网特性，高铁的维护要求远高于普通基站的要求，为了提升客户满意度，实现0退服的目标。本文提出了BBU上行传输设备成环保护和电源双备份、BBU合理分布、BBU电源双备份、不同制式RRU路由分离、RRU成环等五种提升容灾能力的方案，并进行了实用案例的验证，总体来说网络质量得到了较大提升。但是采用多种方案的组合运用，意味着增加成本投资，具体实施时可在投资成本和性能提升之间进行取舍，目标就是尽最大可能提升用户在高铁场景下的应用体验。