LTE FDD基站共享技术在高铁4G合作建设中的应用

杨继东

（中国联合网络通信有限公司河南省分公司，河南 郑州 450000）

LTE FDD基站共享技术在高铁4G合作建设中的应用

杨继东

（中国联合网络通信有限公司河南省分公司，河南 郑州 450000）

本文主要研究LTE FDD基站共享技术在高铁4G合作建设中的应用，通过对郑徐高铁（河南段）的4G合作建设的回顾和总结，分析FDD-LTE基站共享功能的原理和高铁4G覆盖的特点，找到一个高铁基站高效建设、提质增效的方法。

FDD-LTE；独立载波；基站共享；高铁；合作建设

本文主要研究郑徐高铁（河南段）基于LTE FDD基站共享技术的高铁4G合作建设方法，通过LTE FDD基站共享技术的应用，使联通和电信在高铁场景合作建设成为可能，实现提高高铁覆盖质量、降低投资和OPEX的目的。

1 研究背景

随着国家大力发展高速铁路，越来越多高铁线路陆续通车，舒适、安全、快捷的高铁逐渐成为人们的首选出行方式。高铁通信网络投资效益和品牌效应越来越突出，但高铁通信网络一直是移动网络建设的难点，技术复杂、投资大、建设周期长，高铁4G网络需求具有数据业务量大，高端客户比例高等特征。同时，列车高速运行引起的多普勒频偏降低终端接入速率，频繁切换容易掉话，车厢穿透损耗大降低信号电平等问题，这些都会影响高铁4G用户体验，4G网络规划建设面临着巨大挑战。2016年，河南联通积极贯彻“聚焦、合作、创新”的公司发展战略，通过采用独立载频共享功能等新技术和新设备，与河南电信公司合作，在郑徐高铁通车前，建成了全程覆盖的4G高铁专网。

2 郑徐高铁概况

郑徐高铁，即郑徐高铁客运专线，是《国家中长期铁路网规划》中“四纵四横”铁路客运专线网中徐州至兰州客运专线的重要组成部分，是双线电气化客运专线。旅客列车设计行车速度350km/h，运行时速300km/h。新建高铁西起郑州东站，东至徐州东站，途经河南开封和商丘、安徽砀山和萧县、江苏徐州。线路全长361.937km，其中河南省252.826km、安徽省73.436km、江苏省35.675km。全线设郑州东站、开封北站、兰考南站、民权北站、商丘、砀山南站、永城芒山站、萧县北站和徐州东站共9个车站（见图1），全线无隧道，桥梁占线路总长的73%。2016年9月10日，郑徐高铁全线正式开通运营。

图1 郑徐高铁客运专线站点分布

3 合作建设方案

郑徐高铁（河南段）共规划FDD-LTE基站254个，河南联通和河南电信分段合作建设，其中河南联通承建郑州花庄村基站至开封至商丘市民权县人和镇东垛楼北基站，共127个基站，河南电信承建商丘市民权县野岗乡蝗蝻庙南基站至豫苏省界永城条河乡邵山东基站，共127个基站（见图2）。

河南联通和河南电信同时采用基于独立载频共享模式的基站共享技术，双方基站均配置双载波并平均分配基站功率，RRU功率至少满足60W的要求，RRU的工作带宽要求支持1 830～1 880MHz，IBW要求至少支持40MHz，高铁小区原则上采用小区合并，双方建设基站天线配置需同时满足对方4G和3G天线需求。双方基站经各自传输承载网通过VPN互通后接入各自核心网。

图2 郑徐高铁（河南段）FDD-LTE基站规划示意图

4 基站共享技术

4.1 总体原则

联通和电信4G合作采用MOCN（Multi-Operator Core Network）方式，即两运营商仅共享RAN，核心网独立；单个基站同时虚拟为联通和电信的基站，同时为双方用户服务［1］。

业务层面和核心网络不需改造；双方承载网以VPN方式互连，通过承载B与电信IPAN省网、UTN/IPRAN两种方式实现承载网络互通；4G基站均可升级或直接打开功能支持共享，共享的最小颗粒度为单个基站（包括BBU、RRU、天线等），共享基站需要同时接电信和联通两家核心网（见图3）。

4.2 载频配置模式

从载波资源配置角度，基站共享技术可进一步分为独立载频、共享载频两种模式。

4.2.1 独立载频共享模式。①联通和电信各配置一个独立的载波；②联通和电信各自使用自己的频点，保持以同频组网为主；③每个独立载波只广播各自运营商的PLMN；④每个运营商可以配置独立的小区级特性；⑤联通和电信的终端在各自独立的载波作业务，不需要考虑复杂空口资源分配和控制算法（见图4）。

图3 共享基站总体构架

图4 独立载频共享模式

4.2.2 共享载频共享模式。①联通和电信配置一个共享的载波；②联通和电信使用同一个频点，其中一方将引入异频切换，增加网络复杂度，降低网络性能；③共享载波需要同时广播电信和联通的PLMN；④联通和电信只能使用相同的小区级特性，部分参数可以按照PLMN配置；⑤终端在同一载波下进行业务，需考虑空口资源分配策略（见图5）。

图5 共享载频共享模式

4.2.3 2种模式的差异。2种共享方式的性能对比见表1，由此可以看出，独立载波模式扩容时，能保持原有同频组网，利于优化，实现更独立的网络运营。而共载频模式，小区配置和告警管理不独立，网络优化和调整耦合严重，网络优化难度增加。

表12 种共享方式的性能对比

表2 共享基站的实施效果

由于高铁列车高速穿越高铁基站时，高铁用户的流量具有集中发生的特征，需要充分规划容量余量。所以，郑徐高铁4G基站采用独立载频模式。

5 共享基站的接入方案

双方承载网以VPN方式互连，通过承载B与电信IPAN省网方式实现承载网络互通。要求共享的4G基站能够虚拟成2个逻辑的子基站分别为2个运营商提供服务。

中国电信和中国联通在各自的移动回传网为对方共享的eNodeB建立一个共享VPN，建议名称4G_SHARE_RAN VPN，共享基站通过UTN/IPRAN、IP承载B网/CN2承载网、EPC CE等承载网络的互通，实现与核心网设备的互通。

4G基站虚拟成2套系统，通过与回传承载网的子接口分别接入各自的回传VPN和共享VPN。自身回传VPN可以直接接入4G核心网EPC网络；4G共享基站通过共享VPN接入对方核心网承载网络后，再通过核心网承载网络间的互通接口接入自身的EPC网络（见图6）。

6 实施效果

河南联通和河南电信于2016年4月签署合作建设实施协议，双方各自承建一半基站。通过合作建设，郑徐高铁4G基站仅用3个月就全部开通，开通周期大幅缩减。经测算，投资投资节约15%，铁塔租赁费和电费约减少50%。经网优测试，郑徐高铁专网覆盖、干扰、速率等主要指标均优于河南其他高铁线路。具体测试结果见表2。

图6 共享基站的接入方案

7 结论

采用基于独立载频共享模式的基站共享技术进行高铁场景的合作建设，是联通进行快速建网的有效方式，具有良好的投资效益。

［1］郭省力，方俊利，张跃虎.LTEFDD链路预算及覆盖估算方法研究［J］.邮电设计技术，2012（7）：56-60．

Application of LTE FDD Base Station Sharing Technology in High Speed Railway 4G Cooperative Construction

Yang Jidong

（China United Network Communications Corp Henan Branch，Zhengzhou Henan 450000）

This paper mainly studied the application of LTE FDD base station sharing technology in high speed railway 4G cooperative construction.Through reviewing and summarizing the construction of 4G cooperation between Zheng Xu high-speed railway(Henan section),this paper analyzed the principle of sharing function of FDD-LTE base station and the characteristics of high-speed rail 4G coverage,and found a method for efficient construction, quality improvement and efficiency improvement of high speed railway base station.

FDD-LTE；independent carrier；base station sharing；high-speed rail；cooperative construction

TN929.5

A

1003-5168（2017）05-0053-03

2017-04-15

杨继东（1970-），男，本科，工程师，研究方向：LTE FDD基站共享技术。