高铁LTE网络覆盖研究

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1、高铁LTE网络覆盖研究摘要针对高铁LTE网络覆盖进行分析研究。首先论述了高铁LTE网络覆盖的特殊性，然后从列车车厢的穿透损耗、多普勒频移特点以及高铁轨道线状延伸特性等几个方面进行分析，得出高铁站点规划与布局的总体原则，并对一些特殊场景的站点规划及高铁LTE网络的主要规划参数设计进行了论述，同时又对高铁LTE专网的切换策略进行了分析研究，最后通过高铁LTE网络建设后的实际测试效果验证了整个方案的合理有效性。关键词高铁LTE网络多普勒频移切换策略1、引用高铁即高速铁路，是当今铁路技术发展的又一新高度，它具有速度快、效益高、污染少等优点，是国民经济的重要载体之一。近几年，随着我国

2、经济的高速发展，各地高铁线路应运而生，而对高铁线路的无线信号覆盖也成为各运营商进行网络部署的一项重要工作，尤其是伴随4GLTE网络的逐步开通，用户对数据业务的要求越来越高，高铁的LTE网络覆盖自然成为了打响品牌和知名度的必争之地。因此，如何合理完美地做好高铁LTE网络的覆盖，并保证各小区的合理划分及小区间的顺畅切换，从而让用户在乘坐高铁的旅途中享受到一个优质连续的4G网络，便成为要深入分析研究的一个重要课题。2、高铁LTE网络覆盖的特殊性高铁作为城市之间的一种高速轨道交通工具，其运营时速往往超过300km/h，因此高铁沿线及站台的LTE无线网络覆盖与通常的室外宏站以及室内分

3、布覆盖方式相比，具有其自身的区别和特点。（1）高铁通常运行在城市与城市之间，包括站台覆盖和轨道沿线覆盖，而高速铁路轨道会存在隧道、桥梁、弯道等各种情况，因此覆盖场景复杂多样化。（2）高铁的网络覆盖主要为轨道的沿线覆盖，其呈线状覆盖的特性。（3）高铁的实验时速已突破500km/h，运营时速超过300km/h，其高速特性势必会给无线网络覆盖带来严重的多普勒频移问题。1（4）高铁的车厢为金属材料，且为密闭式厢体设计，对信号屏蔽严重，穿透损耗大。（5）高铁列车的高速特性对移动用户在小区间的切换和重选提出了更高的要求；由于UE终端穿越切换区域的时间接近甚至小于切换响应时间，因此很容易

4、出现脱网、小区切换失败等网络问题。（6）高铁的高速运行会导致移动终端在TA边界处的极短时间内产生大量TAU（TrackingAreaUpdate，跟踪区更新）信令，给网络带来信令冲击风险。3、高铁LTE整体组网方案概述基于高铁无线网络覆盖的自身特点，本次武广高铁的LTE网络覆盖站点将伴随铁路轨道延伸呈线状分布。考虑到现有3G网络覆盖为专网形式，因此4G也同样采用专网形式覆盖，站址除共站部分现网3G站点建设外，在站距相对较远的地方适当增加新站址。在设备选用上，由于现有3G/4G网络采用相同厂家设备，因此高铁的专网设备同样采用相同厂家设备，从而不但能够保证语音CS业务到3G网络

5、的良好回落时延及成功率，而且为移动用户在站台处专网与公网间的无缝切换打好基础，同时也使后续网络的优化及维护降低了难度。在无线网络频段和带宽的选择上，根据当前4G无线网络频段的实际拥有情况，武广高铁LTE网络采用与公网相同的频段（1.8GHz频段），带宽同样采用20M。由于LTE网络仅有PS域业务，且目前没有开通VoLTE，因此移动用户的CS业务采用CSFB（CircuitSwitchedFallback，电路域回落）方式统一回落到3G网络第一频点F1承载语音业务。4、高铁LTE网络的覆盖规划高铁LTE网络的覆盖规划主要包括站址的规划与布局，小区的划分与小区间切换带的设计以及

6、一些主要的网络规划参数设计，下面就以武广高铁为例从这3个方面进行详细的分析论述。24.1站址的规划与布局对于高铁LTE网络站址的规划与布局，既要考虑到站点的覆盖距离，又要保证高铁列车车厢内移动用户的接收信号强度。而高铁列车车厢主要为金属材料，且采用密闭箱体式设计，对信号的屏蔽严重，因此必须要考虑信号对列车车厢的穿透损耗。（1）高铁列车穿透损耗不同列车由于材质上的差异，其对于无线信号的穿透损耗差别也较大。如表1所示是高铁常用列车车型及信号的穿透损耗情况（频段：1.8GHz）：表1高铁常用列车车型及信号的穿透损耗情况车型列车材质损耗参考值/dB普通列车铁质12～15CRH1（庞

7、巴迪列车）不锈钢20～24CRH2（部分动车）中空铝合金车体14～16CRH3（京津城际）铝合金车体24～26CRH5（阿尔斯通）中空铝合金车体22～24武广高铁主要有两种车型：CRH2和CRH3，其中CRH3车型损耗值更高，在24～26dB左右。另外，对于同一车型不同的信号，入射角也会对应不同的穿透损耗，如图1所示，当无线信号垂直入射车厢时，相应的穿透损耗最小；相反，无线信号的入射角越小，穿透损耗越大。因此，当基站的位置垂直于铁道的距离图1穿透损耗及多普勒频移与入射角关系示意图越近时，覆盖区边缘信号进入车厢的入射