高速铁路专网设计与优化

日期:2016-12-01     下载:0     体积:1.33M     评论:0    


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摘要

铁路大提速后,为保证乘客的通信畅通和通信质量,特制定高速铁路专网建设与优化技术方案。本方案立足于铁路专网设计总体目标,重点解决铁路提速后手机用户通信时发生的切换混乱、接通率低和掉话等现象,为此提出了高速铁路组网方案,包括位置区划分、基站配置和BSC归属等,并结合实际情况制定了相应的优化方案,包括专网频率规划和专网小区无线参数设置原则等。方案特别关注铁路提速后引入的动车组列车,对各种列车的穿透损耗进行了测试与分析,通过引入标准传播模型以及对地貌因子的校正,为基站位置和天线放置位置的正确选择提供了依据;同时通过建立行驶列车中乘客的话务模型和数据业务模型,提出了各专网小区的载频配置原则。方案所提及关键技术和指导原则均在沪宁铁路(上海段)专网覆盖建设中得到应用,效果明显,表明此方案对于铁路专网建设具有指导性、实用性和有效性。

关健字:

高速铁路、穿透损耗、传播模型、话务模型、网络规划、网络优化

课题研究背景

2.1 铁路提速

随着城市经济的发展,铁路运输系统承担起越来越多的客流运送任务。自2007年4月18日起,中国铁道部将进行第6次列车提速。届时,列车时速将提升至200公里,而京哈、京沪、京广、胶济等提速干线部分区段可达到时速250公里。

2.2 CRH简介

在本次铁路提速的同时,铁道部引入了CRH这一新型列车,该列车全称为“中国高速铁路列车”,CRH是(China Railway High-speed)英文字母的缩写。该列车分为CRH1、CRH2、CRH3和CRH5这4个种类,其中,CRH1、2、5均为200公里级别(营运速度200KM/h,最高速度250KM/h)。CRH3为300公里级别(营运速度330KM/h,最高速度380KM/h)。而CRH2具有提升至300KM级别的能力。

表1:CRH列车基本信息表

列车类型

运营速度

最高速度

载客人数

列车长度

列车材质

CRH1

200KM/h

250KM/h

670

213.5M

不锈钢

CRH2

200KM/h

250KM/h

610

201.3M

中空铝合金车体

CRH3

330KM/h

380KM/h

暂无

200.0M

暂无

CRH5

200KM/h

250KM/h

604

205.2M

中空铝合金车体


高铁专网设计方案

3.1 专网设计目标

列车中的用手机用户进行通信时,由于受到高速移动过程中的快衰弱影响,列车材质对无线信号衰减的影响,往往会发生切换混乱,无法接通,掉话等现象。另外,由于组网过种中涉及的位置区过多,在LAC边界处又会由于大量位置更新而造成SDCCH溢出。因此,铁路专网设计的目的就是在克服上述影响的情况下,提高通信质量,从而提高用户感知度。因此,本次专网设计的目标值为列车内电平强度达到(-85dBm~-80dBm),DT指标尽量达到集团要求的城市DT测试标准。

3.2 列车穿透损耗测试

高铁专网设计中,首先要对各列车类型做相关的穿透损耗测试,以穿透损耗最大的车种作为设计基础,来确保用户在各种车型中都可以获得正常的通话电平值。为此,我们对铁路上海段行驶的T型列车、K型列车、庞巴迪列车和子弹头CRH2型列车逐一做了相关测试工作。其中测试发信工具采用爱立信发设设备、定向天线支架和衰减器,该设备安装在列车外空地上;测试收信设备采用SAGEM OT290,该设备将在车厢外及车厢内多点处进行接收采样,从而比较出车厢内外的电平值差异。

3.2.1 T型列车测试

表2:T型列车测试结果

车厢类型

位置

接收电平(dBm)

衰耗值(dB)

硬座车厢

a点

-60

0

a1点

-75

15

b点

-60

0

b1点

-61

1

b2点

-72

12

c点

-61

0

c1点

-61

0

c2点

-74

13

T型列车车窗比较大,车窗玻璃衰耗很小,衰耗约为2dBm;车内综合衰耗(人体、座椅等)约为10dB;播音室损耗16dB。

3.2.2 K型列车测试

表3:K型列车测试结果

 

位置

接收电平(dBm)

衰耗值(dB)

硬座车厢

A点

-60

0

A1点

-76

16

D点

-80

20

B点

-61

0

B1点

-63

2

B2点

-72

11

C点

-62

0

C1点

-64

2

C2点

-74

12

软卧车厢

E点

-61

0

E1点(门开)

-67

6

普通K型列车窗玻璃衰耗约为3dB;车内综合衰耗(人体、固定物)约为10dB;值班室或播音室衰耗约为16dB;卧铺车厢车体衰耗约为7dB,卧铺车厢门衰耗约为7dB。

3.2.3 庞巴迪列车测试

表4:庞巴迪型列车测试结果

车厢类型

位置

接收电平(dBm)

衰耗值(dB)

软卧车厢

A点

-53

0

C点

-70

17

F点(门开)

-74

21

F点(门关)

-77

24

B点

-52

0

D点

-72

20

E点(门开)

-76

24

E点(门关)

-79

27

庞巴迪车体衰耗约为17dB,车厢内空间衰耗约为4dB(相比T和K型列车,车厢内的人非常少),卧铺车厢门衰耗约为3dB。

3.2.4 CRH2测试

表5:CRH2型列车测试结果

车厢类型

位置

接收电平(dBm)

衰耗值(dB)

软座车厢

A点

-49

0

C点

-50

1

E点

-60

11

B点

-53

0

D点

-55

2

F点

-62

9

车体衰耗约为1dB,通过模拟测试发现CRH列车车体基本没有损耗。车厢内空间衰耗约为10dB(相比T和K型列车,损耗也较小)。

3.2.5 测试小结

通过对上述4种类型的列车进行穿透损耗测试,可以发现新型CRH列车的穿透损耗未高于庞巴迪列车,因此上海段的专网设计中,假如要求车厢内提供用户通信的电平值要达到-85dBm以上,则列车车厢外的覆盖电平需达到-60dBm。

表6:各车型穿透损耗总结

车型

普通车厢(dB)

卧铺车厢(dB)

播音室中间过道(dB)

综合考虑的衰减值

T型列车

12

16

12

K型列车

13

14

16

14

庞巴迪列车

24

24

CRH2列车

10

10

专网设计采用值

 

 

 

24

注:铁路上海段目前行驶的CRH仅为CRH2型,其它类型的CRH穿透损耗需按实际情况重新测试。

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