应对高速交通网优挑战CDMA频率与容量优势渐显

中国电信股份有限公司四川分公司 | 张骥 张宝 张锐

应对高速交通网优挑战CDMA频率与容量优势渐显

中国电信股份有限公司四川分公司 | 张骥 张宝 张锐

为了改善高速交通的网络质量，中国电信除了实施高铁、高速专项测试/优化等，还在积极探索“高铁E网”、动态软切换、高铁系统参数配置等新技术。

在即将到来的“十二五”时期，预计我国高速公路里程将超过美国，“四纵四横”的高速铁路也将发展成熟，载着中国驶入“大交通时代”。

如何优化融合了2G和3G的高速交通沿线的网络质量、提升运营商品牌形象，应对高速交通沿线的网络覆盖、网络容量、用户体验这三大挑战，已然成为摆在运营商面前的重要课题。

高速环境带来的网络问题

网络覆盖的4个关键。一，高速行驶带来的多普勒频移，严重导致信号质量的下降，当列车时速为350km/h、电磁波频率800MHz时，多普勒频移的范围是±260Hz，发生频移后，系统测算的信号接收点，不再是实际信号的最强接收点；二，沿线覆盖范围广，通常一条铁路要穿越几个省市，这对于边界优化处理提出了更高的要求；三，沿线地形复杂，高速铁路或者公路往往涉及到高山、平原、丘陵、隧道、桥梁等多种地形的覆盖，需要采取综合手段进行优化；四，穿透损耗影响大，高铁动车组列车具有密封性能好、车体穿透损耗高的特性，因此信号必须有足够强的穿透力。

网络容量显隐忧。聚集效应明显，在服务区、铁路站点、车厢内往往短时间聚集大量的用户，这对网络负载是一个极大的考验；季节性明显，尤其是在春节等重要节假日时，话务量的增长数倍，只有通过紧急扩容来满足需求；应急保障性强，在发生交通事故（如7.23特大事故）或因特殊天气等引起的堵车、车辆滞留等问题时，需要充分确保通信的安全畅通，创造必要及时的救援应急条件。

用户感知亟待提高。通信区域的频繁重选与切换严重，现网基站覆盖方式小区过多，切换关系复杂，且重叠覆盖区域短，容易出现针尖效应以及切换不及时等问题，由此导致了通信过程中的掉话、掉线、接入失败、切换失败等问题。

CDMA频率与容量特性提升网优水平

中国电信对于高铁、高速公路的测试优化工作十分重视，低发射功率绿色环保的CDMA技术相对GSM也显现出一定优势。

在网络覆盖方面，800MHz频段CDMA其电磁波频率越低衰减越小，具有更强的绕射能力，穿透能力也更强些。另外CDMA的关键技术为扩频技术，所以它的功率谱被扩展得很宽，功率很低，有助于防止其它信道的干扰和干扰其它信道；从容量方面，在使用相同频率资源的情况下，CDMA理论上比模拟网容量大20倍，实际使用中比模拟网大10倍，比GSM要大约5倍。另外，CDMA成熟的功控技术在保持高质量通话的同时，可以容纳更多的用户。从客户感知方面，CDMA系统采用软切换技术，信号切换采用“先连接再断开”，这样完全克服了硬切换容易掉话的缺点，13kb的语音编码器，保证了为客户提供更好的通话质量。

引入技术创新

基于上述技术优势，中国电信还整合多方资源，积极研发，精心组织在高铁、高速公路的网络优化方面采用了大量的新技术新手段。中国电信还在积极探索“高铁E网”、动态软切换、高铁系统参数配置等新技术，从而为继续高铁精品网络的优化积累更多成功的经验和经典的案例。

光纤拉远级联方案

光纤拉远级联覆盖通过集中式机房建设，光纤传输采用菊花链组网，减少了切换以及位置更新的频次，解决切换频繁和数据业务使用的问题，提高了接通率，提升网络质量应对业务升级；通过小区交叉频率复用，解决了网络频点紧张的问题；利用共享载频大容量覆盖，提高了载频的利用率；利用光纤拉远噪声抑制、自动时延调整、菊花链组等功能规避了传统直放站的噪声干扰问题，有效保证了覆盖性能且对基站上行无干扰，同时降低了投资成本；在监控上采用拨打探针技术完善了对级联设备的监控。

覆盖增强技术方案

当站点与铁轨沿线垂直距离较近时，可选用窄波束高增益天线，如33度21dBi天线；当站点与铁路沿线的垂直距离较大时可选用65度18dBi天线；在城区站距较近条件下，天线增益建议为16dBi。天线型号的选择还需要结合基站周边环境。在郊区宜采用单极化双天线，城区宜采用双极化单天线，实现接收分集。若建设铁塔站，应考虑铁塔安装位置与投资，可采用双极化单天线。还可采用高功率载频、塔放、四天线分集接收等技术方案。

同PN拉远小区覆盖方案

通常情况下，在城市移动通信网络建设中，铁路沿线已经建设好了相当一部分的宏站，可以在不增加更多设备的前提下，为了保证高速移动终端的无缝切换（需要切换区的覆盖重叠长度必须满足最低的长度要求），采用同PN拉远小区方案，这样就实现了带状覆盖，符合高铁实际场景，提升了切换性能和覆盖效果。

BBU+RRU分布式基站覆盖方案

BBU+RRU分布式基站覆盖方式是分布式基站采用射频模块拉远技术，将射频拉远单元（RRU）安装在天线端，通过光纤连接到宏基站或独立的基带单元。高铁的专网覆盖属于“线”覆盖，且话务情况有“班次”，较为集中。因此，设立中心站点设置BBU，沿线通过光纤进行RRU的分布将是高效率、低成本的解决方案。

高速交通沿线优化案例

为了不断提升高铁C网用户的感知，中国电信积极探索高铁深度优化，在某高铁优化的实际应用中针对高铁沿线中的短距离紧邻的多个隧道中，采用小区拉远+多面天线的方式，将某一小区根据隧道的分布进行点对点覆盖，同时将该小区分功分为3面天线覆盖不同方向，既满足了铁路沿线对隧道的精确覆盖要求，又照顾了周围村落中普通用户的通信需求，如图所示，正前方和正后方为短隧道方向，正右侧为村落方向。通过后期测试结果分析，隧道内掉话明显改善，周围村落覆盖指标显著提升。

在高速公路的优化方面，中国电信采用扇区裂化优化方法，最大限度地发挥网络资源，在不增加更多基站建设的基础上，实现了沿线的精确化覆盖；利用基站塔放+高增益天线技术实现了在山区的超远覆盖和深度覆盖。