4G助力轨道交通进入“双高时代”

中兴通讯 | 郑虹

出于用户的移动终端上网业务、视频业务以及地铁监控系统的需求，一个覆盖广、下载快、感知好的高铁网络必不可少。同时随着LTE网络建设的兴起，高质量的轨道覆盖工程建设需求也已接踵而至。

中国的城市化进程不断加快，越来越多的人出行也都在选择方便快捷的地铁，高铁等轨道交通工具。

继2013年底沪杭高铁、2014年初京津高铁相继覆盖4G网络后，近日，京广高铁中的郑州至许昌段也由河南移动完成了4G实验专网工程。预计2014年，越来越多的铁路线路上的用户将享受到4G高速网络服务。

出于用户的移动终端上网业务、视频业务以及地铁监控系统的需求，一个覆盖广、下载快、感知好的高铁网络必不可少。同时随着LTE网络建设的兴起，高质量的轨道覆盖工程建设需求也已接踵而至。

轨道覆盖的特点

地铁多为封闭是环境，无线信号在隧道场景中传播容易产生快衰落，车体会产生较大的损耗。列车车体、展台两侧安全屏蔽门会对无线产生严重的屏蔽。

作为重要的城市交通工具，城市轨道交通的用户人流量很大，特别是上下班的高峰期，具有很高的突发话务量，用户需求以数据语音业务为主，传统的宏覆盖方式已无法胜任需求，使用泄露电缆会是比较好的办法。

同时，地铁隧道与外界环境隔离，干扰主要来自小区内部和前后邻区的干扰，相比宏覆盖而言，干扰较小、信号比较纯净。在地铁场景中，由于列车的快速移动，列车闯过一个传统逻辑小区时间大大缩短。位于列车中的终端，会由于快速移动而频繁的进行小区重选和切换，一方面，切换和重选会影响用户的使用感受，另外一方面，频繁的重选和切换容易造成终端脱网，因切换失败而掉话等问题。因此对于其特殊场景下的干扰和快速运动的切换问题，使用超级小区不失为一个有效办法。

而平均时速在200km/h以上的高铁列车运行时，相对于正常状态，多普勒频移现象也较为明显，严重影响了网络质量，线路覆盖率从99%以上下降到84%，话音接通率从96%以上下降到81%左右，掉话率也会上升25%，传统移动信号覆盖方式无法满足正常的通讯需求，需要做沿线的专网覆盖。

图1 泄露电缆在轨道交通中的应用

图2 BBU+RRU射频拉远分布方案

图3 新建数字光纤直放站

地铁无线通讯方案

在地铁覆盖中，通常会使用泄露电缆代替天线来发送和接受无线信号，泄露电缆能够在隧道内形成均匀，稳定的信号覆盖，而且其信号方向与列车垂直，保证了多普勒频移的最小化，从而确保了基带的性能。但同时，泄露电缆的成本也很高，一般室内覆盖系统中使用性价比不高，但在地铁中泄漏电缆有独特优势。在地铁拐弯处，传统天线照射的衰减非常严重，但泄露电缆可以灵活弯折，可适应地铁中拐弯的要求。如图1。

由于地铁交通覆盖距离长，为方便设备组网，推荐采用BBU+RRU进行射频拉远分布系统，这种方式可以有效减少馈线损耗，提高信号质量。超级小区技术也同时被用来减少干扰，提高信号质量。在使用多个RRU进行轨道覆盖的情况下，超级小区将原来多个覆盖不同区域的小区作为一个小区来处理，原来每个小区被成为该小区的一个CP（Cell Portion）。多个CP在逻辑上属于同一个小区，共享相同的小区资源，不同的CP之间不会涉及移动性问题，从而降低了用户的切换频率，提高了快速运行列车里的用户体现。如图2。

高铁通讯三种方案

对于高铁，通常情况下有三种方式进行网络覆盖，一是对沿线的已有的宏站进行改造，二是在沿线新建宏站做专项覆盖，三是新建数字光纤直放站做专项覆盖。其中新建数字光纤直放站的覆盖方式具有投资小、建网快、后期扩容方便等特点，是高速铁路覆盖最佳选择方案。其具体方式为，在线路中间位置选择业务量较低的基站接入数字光纤直放站的近端机，近端机将RRU耦合来的射频信号转化为光信号，通过光纤拉远至远端机，利用数字光纤直放站独有的远端机级联组网功能，单侧最远可连接至15km处，远端机将光信号恢复成射频信号放大后，通过沿线布置的高增益窄波束定向天线完成覆盖。

此方式通过调整时延调整功能和串并联组网功能，扩大单小区的覆盖能力，减少了切换次数。同时通过高增益天线和Z字型布网，具备大覆盖范围和平衡覆盖的特点。如图3。

BBU+RRU分布式基站的亮点

采用BBU+RRU分布式基站或数字光纤直放站，中兴通讯实现了轨道和站台的无缝覆盖。在RRU方面，中兴通讯提供了大功率高容量的R8882设备，在高达60W大功率输出情况下可以满足轨道覆盖里各种场景的信源要求。另外在无线信号处理中，中兴通讯通过先进的小区合并技术，有效减少了地铁覆盖中用户发生的小区切换频度。同时中兴通讯所提供的光纤直放站通过数字技术的采用，实现了设备间时延调整功能，更好地解决了连续覆盖中重叠覆盖时的时延问题，有效解决了因多普勒频移带来的信号覆盖问题。

中兴通讯作为全球领先的综合通信解决方案提供商，有通讯业界最完整的、端到端的产品和综合解决方案，通过全系列的无线、有线、业务、终端产品和专业通讯服务，灵活满足不同行业的差异化需求以及快速创新的追求。