WCDMA地铁隧道覆盖的规划原则

蒋振伟 王斌 刘占强

（中国联通上海市分公司 上海 200080）

随着国民经济的发展及市民日常交通出行的需求，国内诸多大中城市进行地铁建设。上海已经完成了10条地铁线路建设，每天忙时上百万人次以地铁作为主要的交通方式。面对新的交通方式，无论从无线网络方案制定，还是网络优化等提出了新的挑战。因此，网优中心针对地铁优化成立了专项小组，展开了专项优化。

1 上海地铁原WCDMA站点建设方案

1.1 地铁覆盖的设计要求

要保证用户正常通话，地铁内需满足一定的覆盖需求，根据设计规范RSCP大于-85dB。众所周知，地铁内隧道的覆盖主要以泄露电缆覆盖为主，而漏缆又存在一定的信号损耗。本文以上海联通选择的某型号漏缆为例进行分析，具体漏缆参数如表1所示。

1.2 漏缆覆盖长度的计算

泄露电缆覆盖距离主要分传输损耗和耦合损耗以及频段有关。WCDMA使用的频段为范围为2130～2145MHz，因此我们以 2100MHz漏缆参数为例进行分析，相关参数如表2所示。

表1 某型泄露电缆的性能参数

表2 参数表

如果车内用户手机的接收电平大于-85dB，其覆盖举例计算如下：

覆盖距=(P-L1-L2-L4-L5+85dBm)/L3 = (33-3-1-67-10+85)/7.1=5.21

即漏缆的覆盖距离应控制在520m左右。

1.3 RRU技术在上海地铁中的应用

随着WCDMA技术的应用，众多设备厂家推出了RRU（Radio Remote Unit）单元，RRU替代2G时期的功放，不仅是能够实现了网管监控，同时一些稳定性等方面均得到了提升。上海地铁WCDMA地铁均采用了RRU单元进行覆盖。上海地铁全部是由华为设备覆盖，华为设备支持不同RRU设计成同一个小区。但同一个小区下，RRU数量一般不超过4个，否则由于会增加一个合路器会导致信号会有3dB的衰减。

同时，上海大多数地铁隧道超过1km，甚至可达2km以上。对于1km以上2km以下的隧道基本隧道内部采用一个RRU耦合进两条泄露电缆，分别覆盖两边站台。而对于这些超长隧道，WCDMA建网初期综合考虑漏缆的覆盖距离为520m左右，因此设计方案为两边站台各使用1个RRU往隧道内覆盖，而隧道正中由两个背靠背的RRU，覆盖往两边延伸，实现了隧道内信号的覆盖,如图1所示。

图1 隧道信号覆盖示意图

从图1看出，RRU1与RRU2归属为A小区，RRU3与RRU4归属为B小区。从现场测试，该方案从覆盖要求考虑完全满足，但是该方案从网络性能上考虑尤其是通话保持方面存在严重的缺陷。

2 现网优化分析

随着WCDMA用户的增长，掉话成为影响用户感知的重要指标。从网络性能分析发现，部分超长隧道地铁站的掉话率一直居高不下,如表3所示。

表3 部分地铁站6月某日掉话情况

2.1 掉话原因分析

以世纪大道站掉话为例，利用后台分析软件进行数据分析，发现几乎所有的掉话都是由于世纪大道2小区（CI：47752）向世纪大道3小区（CI：47753）的软切换失败造成。为了定位问题，对掉话小区进行了信令跟踪，分析软切换及1A事件信令,如图2所示。

图2 软切换信令

图3 1A时间上报信令

综合分析图2、3 发现，UE在软切换之前的测量上报1a事件，47753小区信号突然上升，Ec/Io迅速超过激活集小区47752（Best cell）。但是从软切换信令图看， 16:50:22RNC下发激活集更新命令，要求将47753( PSC 426)加入激活集，但RRC_ATIVE_SET_UPDATE没有成功，最终导致掉话。

同时查询了室内站点组网信息，CI 47752（PSC 471）覆盖世纪大道站与科技馆站之间的隧道，CI 47753（PSC 426）覆盖世纪大道站与东昌路站之间的隧道，两个RRU如图1中所示，隧道内为背靠背设计站点且分属于不同的小区。掉话点估计在列车离开世纪大道站向东昌路站行进过程中，由于47753小区信号迅速上升，UE无法及时将该无线链路加入激活集造成掉话。

2.2 现场测试

为了进一步确定掉话原因，针对地铁站点进行现场测试。分析路测数据发现，仅仅在间隔218ms的两次测量上报中，激活集小区（扰码 471）的Ec/Io迅速陡降10dB以上，监视集小区（扰码 426）Ec/Io迅速变好，因无法及时加入激活集而成为严重的干扰,如图4所示。

通过后台分析与前台测试，我们基本可以定位大部分地铁掉话是由于未及时切换导致。查看地铁RRU分布图来看，发现切换不及时主要发生在超长隧道里(距离大于1km)，怀疑在地铁高速移动中，背靠背RRU设计由于其重叠覆盖区域不足，导致软切换不及时而掉话。

图4 路测数据信令图

对比左右两图发现，无论是服务小区的RSCP还是Ec/Io，在很短时间内迅速变差。综合后台信令分析及现场测试分析，可以初步定位，地铁在隧道内高速移动，软切换带过小造成切换，信号迅速恶化而形成掉话。下面对地铁切换带进行分析。

3 地铁软切换重叠区分析

3.1 软切换时长分析

WCDMA软切换时长主要包括测试量上报时间，1A事件时长、RNC对软切换的响应时间构成。

（1）3GPP协议规定的物理层测量周期为200ms，UE将每200ms的物理层测量信息上报UE的高层处理；

（2）1A事件上报时长：对于要求增加激活集小区的1A事件，详细如图5所示。当一个非激活集内的小区，Ec/Io满足下列条件，即：

并持续一段时间，UE向RNC发送1A事件报告。通常情况下：Reporting Range 默认值3dB，Time to Trigger的默认值为320ms；

图5 软切换图

（3）RNC判决时长。同时考虑，RNC在收到UE的测量报告后迅速做出切换判决，通知目标基站建立无线链路，成功后向UE下发激活集更新命令，从信令跟踪的情况分析，时长约为100～120ms。

综上所述：一个普通的切换过程总时长为：200＋320＋100＝620～640ms。

3.2 软切换重叠区分析

一个软切换时长在640ms左右，现场经验看，确保软切换正常在1～1.2s移动的区域保证网络信号的稳定。而上海地铁在隧道内高速移动时，218ms内主服务小区的信号迅速衰落10dB，远远不能满足640ms才能完成的软切换需求。

综上所述，上海部分地铁小区掉话问题正如前面所述，关键是：两个小区间切换带过小，一旦地铁线路车速较快，造成切换不及时而掉话。

4 RRU归属的优化改造

前期曾经尝试通过修改同频切换参数，增加Reporting Range、减少Time to trigger等手段希望体检切换，但是从Scanner的数据分析，在切换带附近区域，源小区和目标小区的信号出现过快的交替，在不到200ms的时间内由于无法及时将目标小区加入激活集，源小区Ec/Io可迅速衰落10dB以上，造成最终掉话。

图6 改造前后对比

为了增大切换带，提高切换成功率，故而将隧道内同向的背靠背RRU由不同站划归至同一个站的同一个小区，从而避免背靠背RRU无法及时切换导致掉话。隧道内两个背靠背RRU之间使用一根光纤集连。改造前后的归属变化情况，如图6所示。

通过小区重新划分后，隧道内部两个RRU合并为一个小区，将切换带移向低速运动区域，避免高速移动区域切换，地铁高速行驶中实现了不掉话。而隧道中间的两个RRU和两边站台的RRU之间又存在一个较大的切换带，所以信号是渐变，确保了UE软切换的正常。

5 结束语

通过调整地铁站点的小区的归属关系，有效地提升WCDMA网络性能，改善用户感知。该方法已经在上海10条地铁线上得到应用，同样在大量的过江隧道中推广。随着全国各地地铁站点的开通，愿这种利用高速移动区域小区归一化的设计方案改善了网络性能方法，能为兄弟公司提供优化借鉴，也诚请优化的同行指正。

[1]张长刚. WCDMA/HSDPA无线网络优化原理与实践. 北京：人民邮电出版社

[2]华为WCDMA培训手册