高铁TD-LTE专网扩容方案分析与研究＊

李富强，魏克敏， 马颖， 刘平

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

高铁TD-LTE专网扩容方案分析与研究＊

李富强，魏克敏， 马颖， 刘平

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

TD-LTE高铁专网容量规划对未来高铁网络覆盖具有重大的指导意义，针对高铁目前容量不足和低速用户占用专网资源较为突出的问题，本文梳理了高铁TD-LTE覆盖与容量现状，指出了目前存在的难题，提出了高铁TD-LTE专网的扩容策略。

高铁扩容；TD-LTE；F+D

1 高铁TD-LTE覆盖与容量现状

随着4G网络建设的日益完善，4G用户快速增长，4G网络承载的流量激增。如图1所示，某省三条高铁从1-12月份，流量增长迅速；同时网络容量问题越来越突出，尤其是在高铁场景下，大量用户短时间同时处于一个相对封闭的环境中引起高流量、高并发现象，导致网络拥塞，如图2所示，目前高铁专网高端用户较多，网页浏览与视频占了多半。因此，随着4G客户渗透率的提高，高铁的容量渐渐成为瓶颈，例如京沪高铁，最繁忙时段平均5 min就有一列列车通过，单列列车满员时有1 300人，

错车时2列列车就有2 600人。

2 高铁覆盖与容量方面存在的难题

VoLTE业务全面商用后，LTE网络数据与语音业务并存，高铁专网容量存在较大压力，面临着高铁专网小区存在用户接入受限的风险。

图1 某省3条高铁专网日均流量图

图2 京广高铁专网某省段业务模型

2.1 公网用户占用高铁专网小区较为严重

高铁沿途经过城区、乡镇及村庄较为密集时，不可避免的存在公网用户占用高铁小区资源的情况。经统计，在城区、车站场景，公网用户占比达到57%；而在郊区、农村场景，公网用户占比达到28%，高铁专网存在较为突出的公网用户占用高铁资源的现象。

2.2 高铁专网小区存在用户接入受限的风险

根据数据分析，正常日京广高铁某省最大用户数超过400的小区占比为64%，节假日高铁专网用户数超过400的小区占比增长明显，2016年国庆节期间京广高铁某省最大用户数超过400的小区占比为93.33%，下行PRB利用率基本保持在60%以上，因此忙时F频段20 MHz已不能支撑现网容量需求。

3 高铁4G网络扩容策略

为满足后续VoLTE高清语音及数据业务需求，首先应该优化网络结构，减少公专网间干扰，长期来看，应该采取F+D方式进行载波扩容。

3.1 优化网络结构，减少公网用户占用专网资源

对于高铁沿线的农村场景，由于公网站间距过大，本身覆盖较弱，一方面，应通过增加宏站、微站、优化天线下倾角等手段，增强公网小区的覆盖能力；一方面，找出低速用户占用公网资源较多的小区，在当前公网覆盖较弱的区域原有高铁站址上新增载频作为公网覆盖，减少公网用户驻留在高铁专网的几率。在高铁沿线区域开启“低速用户迁出”功能，利用高铁用户与非高铁用户收到频偏值不同，将地面用户迁出专网，保证专网容量。

3.2 采用F+D双层网开展扩容

对于高铁专网，根据高铁载客量、渗透率、激活比以及4G用户发展预测，按照单小区400用户数来计算，当前2载波满足，未来需要3个载波。载波扩容计算方式如表1所示。

VoLTE业务对网络质量、时延、抖动等指标要求很高，因此应该实现业务分层，将F频段作为VoLTE业务专用承载层，主要吸收VoLTE业务，同时，将D频段作为容量层，主要承载数据业务，开启基于业务的异频切换，并且后续扩容灵活。

基于此，提出以下扩容策略。

3.3 D频段经过工程建设能够实现连续覆盖的线路

基于F频段建设，目前尚未实现D频段连续覆盖的线路，如果现有站间距或通过补站能够满足D频段连续覆盖的要求，在下一期工程中应完成D频段专网扩容。

已实现D频段连续覆盖的线路，根据周边公网频率使用情况，可综合考虑采用D1+D2、D+F等扩容方案。

如现有专网每小区RRC连接数大于400，可考虑扩容至两载波，两载波仍无法满足则需要扩三载波。

由于不同城市建设网络频率不同，根据自身特征按照场景进行扩容。高铁扩容频率建议策略如表2所示。

表1 载波扩容计算方式

表2 高铁扩容频率建议策略

D+F双层网，实现语音与数据业务分层，F频段承载高清VoLTE语音，D频段承载数据业务，调度策略如下：（1）空闲态及普通数据业务态用户驻留在D频段小区；（2）专网D频段开通基于业务的切换，将VoLTE用户从D频段小区切换到F频段小区；

（3）用户VoLTE通话时稳定占用F频段小区，数据业务用户通过基于频率优先级切换算法切换至D频段；

（4）VoLTE业务挂机后，数据业务用户连接态通过频率优先级返回D频段小区，空闲态通过低优先级向高优先级重选至D频段小区。

3.4 D频段无法实现连续覆盖的线路

可以考虑将F频段扩容至30 MHz，同时，协调与公网的干扰问题。即：F20+F10，F10设置为低速小区，承载公网用户。同时保证F20专网的频段与周边公网的异频。

4 总结

通过科学规划，合理进行高铁专网扩容可以确保网络质量达到最优，满足用户的业务需求，提升用户的满意度，建立运营商的品牌价值。本文对高铁TD-LTE专网容量规划中存在的难题进行了研究，针对高铁覆盖与容量现状，提出了高铁TD-LTE专网的扩容方案，对中国移动的高铁容量规划具有指导意义。

[1] 蒋远，汤利民. TD-LTE原理与网络规划设计[M]. 北京：人民邮电出版社，2012：203-213.

[2] 李玉洁，陈俊雷. 信息通信[J]. 2014(1)：250-251.

[3] 王世魁. 如何构建高铁场景下最佳TD-LTE组网方案[J]. 通信世界，2014(25)：40-41.

[4] 唐艳超. LTE高铁覆盖解决方案研究[J]. 邮电设计技术，2014(12)：20-23.

[5] 朱乃昌. TD-LTE高速铁路规划方案研究[J]. 电信工程技术与标准化，2014(11)：29-33.

Analysis and research on capacity expansion scheme of high speed railway TD-LTE dedicated network

LI Fu-qiang, WEI Ke-min, MA Ying, LIU Ping
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

Network capacity planning has a significant guide for coverage of high-speed railway network. In order to solve the insufficient capacity and low-speed user occuping network resource problem in this paper, the present situation of coverage and capacity for high speed railway TD-LTE dedicated network is combed,the existing problems is pointed out, and the capacity expansion strategy is proposed.

capacityexpansion of high speed railway network; TD-LTE; F+D

TN929.5

A

1008-5599（2017）11-0056-03

2016-11-17