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NSN高速铁路GSM无线覆盖规划和解决方案
附：甬台温高速铁路宁波段详细站点设计报告
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目 录
1、概述 ........................................................................................................... 4 2、NSN高速铁路覆盖解决方案简介 ............................................................... 4
2.1 NSN在GSM-R领域的成就 ........................................................................................................ 4 2.2 高速铁路对网络影响分析 ............................................................................................................ 5 2.2.1 高速动车组覆盖要求和穿透损耗............................................................................................... 5 2.2.2 多普勒效应与解决建议 ............................................................................................................. 5 2.2.3 传播损耗 .................................................................................................................................. 8 2.2.4 快速切换 .................................................................................................................................. 8 2.2.5 人车话务隔离 ........................................................................................................................... 9 2.3 通用高铁覆盖规划思路 .............................................................................................................. 10 2.3.1 如何增强车内覆盖 .................................................................................................................. 10 2.3.2 如何保证快速切换 .................................................................................................................. 12 2.3.3 如何隔离话务 ......................................................................................................................... 15 2.4 NSN高铁GSM网络覆盖规划建设思路 ..................................................................................... 16 2.4.1 主要区域设计 ......................................................................................................................... 16 2.4.2 特殊场景设计 ......................................................................................................................... 17 2.5 NSN高速铁路GSM覆盖网络规划建设总结 .............................................................................. 20
3 浙江高速铁路情况 ...................................................................................... 20
1、浙江高铁现状 ............................................................................................................................ 20 2、浙江高铁外部环境 ..................................................................................................................... 21 3、浙江高铁动车组运营情况 .......................................................................................................... 22 4、浙江动车组运行速度分布 .......................................................................................................... 22 5、高铁网络现状 ............................................................................................................................ 24
4 甬台温高速铁路宁波段规划建议 ................................................................. 25
4.1 甬台温高铁介绍 ........................................................................................................................ 25 4.2 规划项目组成与工作内容 .......................................................................................................... 26 4.3 设计原则 ................................................................................................................................... 26 4.4 设计案例 ................................................................................................................................... 27 4.4.1密集城区 ................................................................................................................................ 27 4.4.2密集乡镇 ................................................................................................................................ 28 4.4.3郊区 ....................................................................................................................................... 29 4.4.4一般隧道 ................................................................................................................................ 30 4.4.5 相连的隧道群 ......................................................................................................................... 31 4.4.6 长隧道 ................................................................................................................................... 32 4.4.7 U型地堑 ................................................................................................................................ 33 4.4.8站台 ....................................................................................................................................... 34
5 宁波段高铁规划总结 ................................................................................... 35
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5.1 工作成果 ................................................................................................................................... 35 5.2 工作内容以及工作进度 .............................................................................................................. 35 5.3 目前存在的遗留问题 ................................................................................................................. 35 5.4 后续工作建议 ............................................................................................................................ 36
6 附件：甬台温高速铁路宁波段设计结果 ...................................................... 36
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1、概述
随着中国高速铁路的大规模建设和不断发展，高速铁路动车组内的覆盖对移动通信网络来说是一个新的挑战。现有的常规GSM网络并不是专门为高速服务的, 以高速铁路动车组为例，其设计时速可达300公里/小时，对于普通GSM移动网络来说，会存在诸如多径延迟、多普勒频移、穿透损耗、快速切换等问题, 这些因数会影响高速动车组内的通话质量并降低用户对高速动车组内使用移动通信业务的感知度.
为此诺基亚西门子给出针对高速铁路GSM无线覆盖规划和解决方案, 本方案主要基于高速铁路动车组的车速, 穿透损耗和覆盖要求并结合诺基亚西门子无线产品特点为基础来给出, 通过本方案能够为浙江移动在解决高速铁路动车组内的GSM覆盖的有效问题提供参考.
2、NSN高速铁路覆盖解决方案简介
2.1 NSN在GSM-R领域的成就
NSN在高速铁路的GSM覆盖方面具有丰富的经验, 截至目前已经累积交付了37910 km的高速铁路GSM-R专项覆盖和解决方案,
NSN高速铁路项目NSNprojects++++++++++Belgium:3000 kmFinland:5800 kmItaly: 7500 kmNetherlands: 3000 kmSpain:3500 kmSweden: 7500 kmSwitzerland: 3200 kmUK, CTRL:110 kmNorway3800 kmIndia500 km9,5 projects37910 kmNSN是GSM-R的主要设备供应商4©Nokia Siemens Networks 同时NSN根据在GSM-R的丰富经验以及高性能的基站产品, 成功地完成了上海磁悬浮线的
GSM专项覆盖方案, 在时速高达430km/h的磁悬浮环境下, 保持了良好的无线网络覆盖和性能.
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2.2 高速铁路对网络影响分析
2.2.1 高速动车组覆盖要求和穿透损耗
高速铁路动车组在运行速度可达到300公里/小时, 高速移动环境下对于GSM电平覆盖的要求更高, 借鉴基于欧洲铁路电信联盟制定的GSM-R标准， 对于时速高达300km/h的高速移动通信（语音＋数据），至少应该满足对于95％的覆盖地区，95％的时段里, GSM接收信号应满足:
信号强度大于－90dBm. 载干比C/I为12dB.
同时高铁动车组时采用铝合金或不锈钢材料制造的全封闭车辆, 具有良好的屏蔽性, 对GSM信号穿透损耗比较大, 通过实际车厢测试，动车组车厢的衰减变化大，从不到20dB到超过30dB，这一衰减值会随着沿途所经过的站址的天线高度不同，以及车厢的接收位置不同不断变化。根据上海高铁对现有述4种类型的列车进行穿透损耗测试，庞巴迪列车的损耗最强，测试结果如下：
车型 T型列车 K型列车 庞巴迪列车 CRH2列车 专网设计采用值 普通车厢（dB） 12 13 － 10 卧铺车厢（dB） － 14 24 － 播音室中间过道（dB） 16 16 － － 综合考虑的衰减值 12 14 24 10 24 2.2.2 多普勒效应与解决建议
问题说明
多普勒效应影响
在移动通信中, 当电磁波发射源与接收器发生相对运动时，会导致所接收到的传播频率改变，当这一相对运动达到一定阀值时，将会引起传播频率的明显改变，称之为多普勒频移，给出以下公式：
fd =Φ/(2 π*t) = ( υ/ λ) * cosθ
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上述公式将多普勒频移与移动速度以及移动方向和电波到达方向间空间夹角联系起来。如果移动方向与电波到达方向相同，多普勒频移为正，显示为接收频率的明显增大；反之，如果移动方向远离电波到达方向，则多普勒频移为负。
多径衰落影响
依赖于信道特性变化率相对于信道传输率的变化快慢，信道可以被划分为快衰减或慢衰减两种。移动通信的信道动作于快衰落，并叠加有服从对数正态分布的信号复读的慢衰落， 这里主要讨论快衰落。随着MS速度的提高，在接收机上，不同相位和幅度的信号的叠加而导致的接收信号波动将更大。该快速衰落有时可以使信号强度在半个波长的周期里下降达30dB。在移动环境中的快速衰落统计可以参考瑞利分布。
在快衰落信道中，信道脉冲响在传输信号周期里快速变化。这样便导致了多普勒传播引起的频散（也称为时间选择性衰减），使得信号失真。由快衰落引起的信号电平波动中的不同衰落距离大约是λ/2，并影响接收机灵敏度。在频域中看，快衰落引发的信号失真随着与传输信号带宽相关的多普勒传播的增加而增大。
在GSM里，为了保证一个良好的话音质量，需要保证处理的多径信号最好是在15us之内，否则将会被系统处理成干扰信号。
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Author Unit/Dept. Document Title Date, Version For internal use multi pathsignal levelsmax 14,8usdirect signal / multipath signal> 9 dBus 0 .... 33,0 66,0 对于多径衰落和多普勒效应并不能孤立的分开分析，在GSM规范中，均衡补偿只涉及了250公里/小时下农村、城市地区和丘陵地形的衰减。但随着速度的增快，对于信号的处理提出了更高的要求。下图显示了多径衰落和多普勒效应所造成信号电平的急剧变化。
d E 接收信号的解码处理主要通过增强的信号处理、高性能的解调来完成，其中的关键部件是高性能均衡器。在GSM-R规范中通过改进的均衡算法以及硬件指标提升，基站可以处理到500 km/h的高速情况。对于MS而言，由于与基站同步的原因，所以系统能否支持高速运动MS，主要取决于基站系统。
NSN解决方案
诺基亚西门子基站设备内置高性能均衡器, 其被集成到CU当中, 能基于每一个突发调整信道参数来补偿信号强度快速抖动的负面影响.
其强大的软件功能算法能对每个burst都即时估计基站和终端间的频偏，并根据估 计的结果实时地消除基站和终端间的频偏，从而达到提高接收性能的目的, 除了估计即时频偏 f1，该算法还估计一段时间内的长时间频偏f2，将f1+f2作为估计的频偏。由于长时间频偏能更有效地跟踪终端的高速移动，增强型算法将比原算法能够更好的适应高速运动的场景。
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通过改进的均衡算法以及硬件指标提升，目前诺基亚西门子基站设备支持250km/h的环境在众多的GSM-R项目及上海磁悬浮项目中得到验证，在仿真环境下900M可以支持660km/h，1800M可以支持330km/h的终端速度。
2.2.3 传播损耗
问题说明
关于高速铁路沿线的无线传播模型也很重要，根据欧洲铁路以及诺基亚西门子的经验，沿铁路的传播模型有别于沿线地区的无线传播，关于铁轨及其周边无线特性影响和铁塔高度对电磁波传播的影响需要调整新的传播模型并通过添加偏置来达到更好的适用度, 对于架设在高架上的高速铁路, 应该通过考虑补偿因子来考量其影响。
对于位于U形路堑, 由于受到路堑阻挡所引起的阴影衰落会影响动车组内的接收电平, 而对于隧道内的高速铁路覆盖, 由于室外站点的信号无法有效对隧道内进行覆盖, 会引起覆盖盲点.
NSN解决方案（或建议）
对于普通室外区域的GSM无线信号的传播, 可以按照Okumura-Hata模型来衡量, 通过该模型公式, 当高速铁路架设在高于地面以上时, 理论上带来的传播影响计算如下:
GHeight10logh2h1
( h210m 和 h11,5m)
当考虑高速铁路动车组接收天线高度为10m时, 相应的补偿因子大约为+9dB.
对于位于U型路堑的高速铁路, 通过考虑不同的堑形角度来修正传播模型来路堑对覆盖的影响, 同时在路堑地形基站应靠近路轨沿两边覆盖，适当应用一些直放站，能使信号覆盖效率最大化。
对于隧道内的铁路覆盖, 需要针对实际地形建设直放站或泄漏电缆系统补偿覆盖盲点.
2.2.4 快速切换
问题说明
对于高速移动手机而言，高速的移动会造成小区之间的快速切换。300公里/小时的最大列车运行速度就是每秒移动约83米，以目前小区密度来说，这样高速列车经过沿途几百米覆盖范围的小区就只有短短数秒。 相对高速而言，沿途的基站覆盖不均匀，有长有短，切换距离，重叠区域设置不合理，无法达到保证短时间切换的覆盖距离，所以切换区域的长度需要仔细地规
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划，否则会对通信造成难以预计的困难，具体表现为切换容易失败，同时由于原小区信号快速衰落，造成信号急剧恶化，引起掉话。
NSN解决方案（或建议）
为确保高速移动手机能正常, 快速地切换, NSN建议主要通过如下方式来解决: 1) 确保对高速铁路的主导覆盖, 没有过多的杂乱信号.
2) 确保充分的信号交叠区域, 实现在快速移动状态下具有足够的切换的时间 3) 通过参数控制, 加快切换速度, 防止由于切换不及时而导致掉话.
2.2.5 人车话务隔离
问题说明
在高速铁路的部分路段尤其是密集城区，普通GSM网络(外网)信号和高速铁路专用网络(专网)信号重叠区域较大，外网用户在高铁附近可能占用专网，而专网用户也有可能测到较强外网信号后错误重选，从而脱离专网, 这需要通过合理措施将普通GSM业务和高速列车内的话务进行隔离.
NSN解决方案（或建议）
将高铁专网小区定义为快速层，在高铁列车内的用户定义为快速用户；外部网络定义为慢速层，外部用户定义为慢速用户。空闲状态(Idle)下可用Double BA和C2来控制快速用户停留在快速层，慢速用户停留在慢速层。在市区区域的铁路经常有铁道闸口，会有很多用户穿插经过，如只用C2控制则会产生很大量的位置更新，通过Double BA以及专网BCCH规划，可以使快速层网络和慢速层网络的用户互相不知对方网络存在，因而不会进行位置更新。但要考虑以下两点：
快速用户如在车内开关机，重开机后有可能登陆到慢速层，但在市区车速较慢，登陆到慢速层不会造成大的影响，且较短时间内到达车站后会回到快速层，如期间打电话可以通过MS Speed回到快速层。
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在铁道边的居民开机的话，有可能会登陆上快速层，这个应该问题不大，空闲下可停留在快速层，如远离铁道的话可以脱网后重选慢速层，如打电话的话亦可以通过MS Speed切到慢速层。
郊区开阔地穿行的不多，位置更新不严重，C2的应用可以解决快速用户与慢速用户的开关机问题。车站快速层与慢速层的分界设计在车站候车大厅和出站处的大门口，这样在大门口进出的用户不会有连续的大流量，避免在短时间有大量位置更新；让乘车的用户进入快速层，出站的用户进入慢速层。
通话状态(Dedicate)可以应用MS Speed的功能，关键是设置好高速度门限和低速度门限，让高于高速度门限的快速用户通话保留在快速层，低于低速度门限的慢速用户通话停留在慢速层。
2.3 通用高铁覆盖规划思路
2.3.1 如何增强车内覆盖
在高速铁路位于密集城区, 城区等地段时, 由于普通GSM网络站点比较多, 这会导致高速列车内收到的GSM信号比较复杂, 容易产生小区重选/切换混乱, 没有主导信号, 而对于位于郊区, 农村, 山区, 以及江河湖面, 隧道等地段时, 由于普通GSM站点比较稀少, 通常无法对高速动车组实现有效覆盖. 这都需要通过各种方式来增强动车组列车内的覆盖.
下面给出几种常用的增强车内覆盖的方式, 并对各种方式的设计思路, 优缺点进行了简单比较. 小区分裂
o 设计思路
利用沿线现有基站站址，新建一套独立于现网的BTS并统一挂接到铁路专网BSC上。新建BTS主要覆盖高速铁路沿线，根据高铁路线走向，利用高增益天线尽可能扩延覆盖距离缩减服务小区数量、减少切换。 当两个小区分别覆盖铁路上两个相反方向的时候，两个小区之间具有很大的天线夹角, 有时候能达到近180度，此时两个小区间的交叠区由两个天线的旁瓣覆盖，这样存在信号不够强, 交叠区比较小的问题, 到高速列车从基站下快速通过时可能会因为两个小区之间较弱的信号和狭窄的切换区导致频繁的小区间切换而掉话。为此,建议覆盖铁路的两个方向都是由同一小区的功放功率输出, 经过功分器之后分别接入覆盖两个方向的高增益天线系统中, 通过小区分裂来实现对铁路的覆盖。主要用于郊区和开阔地带。 o 优点
宏站覆盖主要在网络稳定性方式有突出优势，建设周期较快，监控和后期维护相对比较方便。 o 缺点
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对外网影响较大，覆盖受限于基站位置和环境，单小区覆盖距离较近,频率规划难度大，小区分裂后功率有所下降。 o 投资
造价较低, 功分器成本大概为1300/个.
射频拉远
o 设计思路
将基带信号转成光信号传送，在远端放大后利用高增益天线尽可能扩延覆盖距离缩减服务小区数量、减少切换，主要用于开阔地带。 o 优点
通过拉远覆盖后，延伸了覆盖距离，减少了切换和重选次数，容量大, 射频拉远模块配置灵活 o 缺点
对外网影响较大，覆盖受限于基站位置和环境，频率规划难度很大，投资成本比较大,实施时间长。 o 投资
一般说来每公里造价在15万左右（包括工程施工费和主设备费用等）.
光线直放站
o 设计思路
从基站的射频输出口耦合出射频信号转换为光信号在光纤中传输，然后在在铁路沿线通过远端转为射频放大后通过高增益天线沿铁路连续挂接的方式实现单小区连续覆盖一大段铁路，主要用于密集城区以及一些特殊地形的路段。 o 优点
由于天线较低，对外网影响很小，通过连续挂接的方式可以延伸单小区的覆盖距离达5公里以上，切换和重选减少，频率规划难度不高。 o 缺点
直放站在稳定性上和宏站比稍差，天线位置也有特殊要求，需要铁路部门配合，在监控和维护上难度较大。 o 投资
需要沿铁路布设光纤和电源线，并600米左右建H杆站点，其工程费用相对较高。一般说来在普通城区每公里造价在15万左右（包括工程施工费和主设备费用等）
泄露电缆
o 设计思路
泄露电缆是一种具有特殊结构的同轴电缆，有传输线和收、发天线的功能。在一些封闭空间，通过泄露电缆在铁路沿线的分布，依靠电缆内部传输的高频电磁能辐射实现覆盖，主要应用于隧道等长条形特殊地形。 o 优点
设计相对简单，信号阴影和遮挡小，信号波动范围减少，与其它天线系统相比，隧道内信号覆盖均匀。 o 缺点
成本较高，监控和维护难度较大 o 投资
一般来说泄漏电缆的造价在200000/km
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微蜂窝
o 设计思路
微蜂窝是在宏蜂窝的基础上发展起来的一门技术。与宏蜂窝相比，它的发射功率较小，基站天线置于相对低的地方，利用无线波束折射、反射、散射于建筑物间或建筑物内，消除宏蜂窝中的“盲点”，主要用于站台等室内覆盖。 o 优点
由于发射功率小，对外网影响较小，基站稳定性比直放站好，监控和后期维护相对比较方便。 o 缺点
相对直放站建设周期长，投资高。 o 投资
专门微蜂窝站点, 造价较高
2.3.2 如何保证快速切换
GSM标准的切换算法
根据规范定义, GSM标准的切换类型和算法主要包括如下几个方面: o 基于更好小区的切换
当相邻小区具有更好的接收电平时发生更好小区的切换。 o 基于接收质量的切换
切换触发条件是：上/下的接收质量差，电平高。目标小区的选 择可以设置为优先小区内还是小区外。 o 基于接收电平的切换
切换触发条件是：上/下行的电平差。 o 基于基站与移动台距离的切换
判决流程分服务小区是普通小区、扩展小区两类。
a、如果服务小区是普通小区，则切换触发条件是：TA值超过门限MsRangeMax。可以有三种处理供选择：立即释放呼叫；1~60S内尝试切换，不成功再释放呼叫；仅仅尝试切换。
b、如果服务小区是扩展小区，则还包含两个门限：MsDistanceHoThresholdExtCellMin和MsDistanceHoThresholdExtCellMax，用于扩展小区内的基于TA的切换。当TA小于等于MsDistanceHoThresholdExtCellMin，则会引起从扩展小区的扩展区域到普通区域的切换；当TA大于等于MsDistanceHoThresholdExtCellMax，则会引起从扩展小区的普通区域到扩展区域的切换。 o 基于小区负荷原因的切换
MSC根据资源指示，确定是否需要在小区之间进行负荷分担。如果需要就通过切换候者选查询，将一些呼叫从负荷重的小区切换到负荷轻的小区。由于是MSC发起负荷切换，因此可以跨BSC调整负荷。
NSN特有切换算法
o o o
Rapid Field Drop Enhanced Fast Drop MS Speed
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Rapid Field Drop Handover (RFD)
当高速移动MS的上行电平迅速下降至一定程度(dBm)，对该MS采取RFD的快速切换 。 RFD参数设置主要基于两个因素：一个是电平值低于设定门限将触发RFD切换；另一个是
在设定时间内应该触发RFD切换。
在设置RFD切换的相邻小区时需要定义Chain cell, 即定义了RFD切换的方向，对在高铁
环境下由于电平突降可以快速地切向前方的小区（被定义为Chain cell）。
Enhanced Rapid Field Drop Handover (ERFD)
当高速移动MS的上、下行电平在规定的时间下降到一定幅度(dB)时，对该MS采取ERFD的
快速切换 。
ERFD参数设置首先考虑在规定时长(ERMW参数）内电平下降的幅度，当电平下降超过一定
幅度（ERT参数）时，网络将加速对该MS的切换判断，使MS尽快通过ERFD切换至周边相邻小区。
在设置ERFD切换的相邻小区时需要定义Chain cell, 即定义了RFD切换的方向，对在高铁
环境下由于电平突降可以快速地切向前方的小区（被定义为Chain cell）。
在高速铁路的移动通信中，很大概率会遇到无线信号突然降低的情况，有针对性的开启RFD和ERFD切换，在这种情况下MS进行快速切换，保证切换的及时性，避免掉话。
MS Speed feature
在高速铁路区域通常会出现快速用户与慢速用户共存情况, 特别是在架空的高速铁路动车组里面的用户以及高架桥下普通GSM慢速用户。
为了减少切换过多和切换不及时的现象，保持用户通话的连贯性，可以采用分层覆盖方式来实现, 共分为两层:
快速层：快速用户占用该层小区通话。快速小区沿着高速路覆盖，直线距离远，基站之
间可能已跨越了好几个普通层的基站。快速用户尽量在快速小区之间切换，避免切换到普通层基站，减少不必要的切换，或由于速度过快，切换不及时而造成的掉话；
普通层：大量的慢速用户，尽量占用普通的基站通话，不占用快速小区的资源。
NSN基站系统通过监测速度的变化，将快速用户保留在快速层小区，非快速用户保留在普通层。
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通过速度切换和电平切换, 共同调节高速铁路上的主导信号：
o 当速度高于慢速切换门限(如80Km/h)时，信号足够好的时候，用户将会保留在快速层，由快速层主控，当速度低于慢速切换门限时，用户将会切换到普通层；
o 如果普通层小区的跳频是关闭的，则当速度高于快速切换门限(如100Km/h)时，用户将会切换到快速层，否则，用户将保留在普通层；
o 如果普通层小区的跳频是打开的，则普通层切换到快速层，将主要通过电平切换来实现。
切换快慢控制:在快速层，通过调整参数Ms Speed Detection，可以加快切换测量的速度，从而加快切换的速度，减少由于速度过快，造成的切换不及时的情况。 Ms Speed Detection=80，意味着切换测量时间是原来的80%。
最终使得快速用户尽量占用快速层，慢速用户占用普通层；在快速移动的时候，切换测量的更快，减少切换不及时的情况，充分考虑用户的感知！
切换带设计原则
对于高速铁路覆盖小区之间的切换带设置与常规GSM网络的切换带设置有所不同, 主要需要考虑快速移动引起的足够的信号交叠区, 主要需要遵循如下原则:
1) 足够长的切换区域，在一次切换失败后要有足够的时间尝试第二次切换。 2) 重叠区域的信号电平值必须高于RXLEV_MIN。 3) 重叠区域必须平均分布(参考下图)。
4) 选取6秒为最大切换时间用于切换长度的计算。
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切换区域长度[m] = 列车最大运行速度 [km/h]*最大切换时间 [s]/3.6
HOmin=Vmin*Tmin=250km/h * 6s / 3.6 = 416m
4s4sBS1BS2HO
建议的切换带分布
BS16s2sBS2
不建议的切换带分布
2.3.3 如何隔离话务
专网覆盖
利用专网的概念，将铁路覆盖专网和外部大网分割开来，使得外部用户无法占用上专网内小区，从而实现话务分离。尤其在密集城区，沿线建筑物众多，还有很多道路和铁路交叉，为了尽可能避免外网和专网间的联系，建议采用微专网方式。而郊区则可采用宏专网的方式实现专网覆盖。
参数设计
o Idle
空闲状态下可用Double BA和C2来控制快速用户停留在专网，慢速用户停留在外网。在市区区域的铁路经常有铁道闸口，会有很多用户穿插经过，如只用C2控制则会产生很大量的位置更新，通过Double BA以及专网BCCH规划，可以使专网和外网的用户互相不知对方网络存在，避免错误的位置更新。另外还可以设置专网小区的CBQ＝1，从而防止外网用户重选入专网。
o Dedicate
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通话状态下可以通过邻小区设置割裂专网与外网的关联。另外也可以应用MS Speed的feature，关键是设置好高速度门限和低速度门限，让高于高速度门限的快速用户通话保留在专网，低于低速度门限的慢速用户通话停留在外网
2.4 NSN高铁GSM网络覆盖规划建设思路
2.4.1 主要区域设计
城市区域
o 场景说明
密集城区基站密集，建筑物复杂，信号快衰落现象繁多，信号杂乱，还有一些和铁路交叉的立交和道路，易引起切换频繁以及切换不及时等现象，从而引起掉话和未接通。另外小区频率复杂，BCCH解码不顺畅，容易因解码错误而产生切换紊乱。 o 规划建议概述
覆盖
为了避免过多的切换和重选，提升服务质量，建议采用光纤直放分布系统（微专网）方式进行覆盖。
参数
空闲状态下可用Double BA和C2来控制位置更新，另外通过BCCH的分段规划以及专网小区的CBQ的设置防止外网用户重选入专网。通话状态下可以通过邻小区设置割裂专网与外网的关联。另外还可用MS Speed的feature来辅助控制切换。
投资
一般说来每公里造价在10万左右。
市郊区域
o 场景说明
市郊区域覆盖环境仍然十分复杂，信号衰减叫较快，易引起切换频繁以及切换不及时等现象。 o 规划建议概述 覆盖
为了保证覆盖，避免过多的切换和重选，建议采用分裂小区+高增益天线的方式（宏专网）进行覆盖
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参数
空闲状态下可用Double BA和C2来控制位置更新，另外通过BCCH的分段规划以及专网小区的CBQ的设置防止外网用户重选入专网。通话状态下可以通过邻小区设置割裂专网与外网的关联。另外还可用MS Speed的feature来辅助控制切换。 投资
一般说来每公里造价在0.5万左右。
农村开阔地
o 场景说明
农村开阔地基站间间距较大，而且常有较高的植被造成信号衰减，容易影响覆盖 o 规划建议概述 覆盖
为了保证覆盖，建议采用高增益天线+数字拉远系统来进行覆盖。 参数
空闲状态下通过C2来控制位置更新，另外通过BCCH的分段规划以及专网小区的CBQ的设置防止外网用户重选入专网。通话状态下可以通过邻小区设置割裂专网与外网的关联。 投资
需要增加高增益天线12付，加上主设备投资。每公里的投资成本在8万元左右。
2.4.2 特殊场景设计
隧道
o 场景说明
隧道长短不一，而且时常有多个隧道连续分布，隧道间距离在1公里以内。外部宏站信号在隧道内衰减迅速，无法形成良好覆盖。 o 规划建议概述 覆盖
方案一：通过光纤直放站进行覆盖
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方案二：通过泄露电缆进行覆盖 参数
由于采用一个信号源，参数方面没有特别设置
o 不同方案对比
覆盖效果 良好 良好 设备稳定性 较好 好 监控手段 较弱 较弱 后期维护 较难 较难 对大网影响 小 较小 工程建设难度 较高 高 投资成本 较低 较高 覆盖方案 光纤直放站 泄露电缆 U型地堑
o 场景说明
铁路两旁丘陵分布，两侧地面高于铁路路基，落差在5米以上，宏站信号衰减迅速。 o 规划建议概述
覆盖
方案一：宏站分裂小区+高增益天线进行覆盖 方案二：通过光纤直放站进行覆盖
参数
U型路段口信号衰减较快，为了保证较快的切换，除了调整切换门限PMRG外，还可以调整切换时测量窗口AWS和LDWS。
o 不同方案对比
覆盖效果 好 良好 设备稳定性 较好 好 监控手段 较弱 较容易 后期维护 较难 较容易 对大网影响 小 较大 小区重选与切换次数 少 多 工程建设难度 较高 取决于是否造新站 投资成本 较高 较低 覆盖方案 光纤直放站 高增益天线 高架大桥
o 场景说明
两侧钢结构护拦，造成较大衰减，而且大桥上一般由于水面的影响信号杂乱。铁路桥长度一般在500米以上
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o 规划建议概述
覆盖
方案一：宏站高增益天线进行覆盖 方案二：通过光纤直放站进行覆盖
参数
可适当提高切换门限，防止反复切换。
o 不同方案对比
覆盖效果 好 良好 设备稳定性 较好 好 监控手段 较弱 较容易 后期维护 较难 较容易 对大网影响 小 较大 小区重选与切换次数 少 多 工程建设难度 较高 取决于是否造新站 投资成本 较高 较低 覆盖方案 光纤直放站 高增益天线 公路立交
o 场景说明
高速公路与高速铁路立交桥，一般高于地面20米以上，信号杂乱，由于交叉覆盖容易相互造成影响。
o 规划建议概述
覆盖
方案一：宏站高增益天线进行覆盖 方案二：通过光纤直放站进行覆盖
参数
铁路网络的切换与高速公路的切换参数进行控制：将覆盖铁路的小区之间的切换门限降低，抬升与覆盖高速公路小区的切换门限；而在覆盖高速公路的小区之间的切换门限降低，抬升其与覆盖高速铁路小区的切换门限。
o 不同方案对比
覆盖效果 好 良好 设备稳定性 较好 好 监控手段 较弱 较容易 后期维护 较难 较容易 对大网影响 小 较大 小区重选与切换次数 少 多 工程建设难度 较高 取决于是否造新站 投资成本 较高 较低 覆盖方案 光纤直放站 高增益天线
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2.5 NSN高速铁路GSM覆盖网络规划建设总结
基于NSN丰富的高速铁路GSM覆盖规划经验和产品特点, NSN能够根据高速铁路的不同场景提供针对性的提供专项解决方案, 对于高速铁路的GSM覆盖, 主要需要通过如下方面来解决
1) 2) 3)
覆盖方面: 首选需要保证覆盖良好, 并具备足够的切换带 通过合理的参数设置实现快速切换
通过先进的基站功能实现高速移动用户和满足移动用户的话务隔离和区分.
3 浙江高速铁路情况
1、浙江高铁现状
浙江省已形成由沪杭、浙赣、宣杭、杭甬、金千、金温铁路组成的“一纵两横”的铁路格局，运营里程1212km；而甬台温、温福铁路将在2009年初正式通车。届时，浙江境内的铁路运营里程将达1563km。目前，已在沪杭、浙赣线上开通的动车组覆盖浙江境内里程427公里。而在建甬台温、温福铁路设计时速为200km/h，预留提速到250 km/h。至2010年，全省时速200km以上的铁路线将达1000多公里。如下：（绿色为已开通高铁线路）
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2、浙江高铁外部环境
高铁经过区域地形非常复杂，主要为以下四种覆盖模型： 高密集中心城区型：杭州市区为代表。 低密度城区型（或密集乡镇型）：嘉兴为代表。 隧道群型：金华义乌为代表。
高落差U型丘陵型：即列车凹陷于两旁丘陵中，落差在6米以上。以衢州、金华为代表。
金华、衢州有1/3的路程铁轨低于地表面，呈U字型。
其中隧道群是浙江省独特现象。目前浙赣线高铁共有18个隧道，仅隧道总长就达18.14公里，且大部分隧道紧密相连，主要分布在金华义乌境内，隧道区总长为22公里；而在建的甬台温、温福铁路在浙江境内的隧道就有74个。境内最长隧道为凤凰山隧道，有7979米；与福建交界处为长达9760米的分水关隧道（浙江境内2147米）。
多场景复杂环境给浙江的高铁优化带来了极大的挑战，同时沿线基站分属ALCATEL、MOTO两种不同的厂家设备，参数的设置也各不同。
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地区 嘉兴 杭州 绍兴 金华 衢州 沪杭/浙赣铁路里程（km） 90 73 52 105 107 地形地貌 平原地带，农村、集镇发达 密集城区，少量隧道 地势较平坦，少量隧道 隧道群、丘陵地带（铁路U型）较多，有8个隧道（总长11.28km） 地势起伏，丘陵地带（铁路U型）较多 3、浙江高铁动车组运营情况
目前，已在全省的沪杭、浙赣线上开通了24趟动车组列车。沪杭线上共有18趟CRH1、4趟CRH2；浙赣线上共有6趟CRH1、4趟CRH2。动车组类型介绍如下表：
运营速度 最高时速 载客人数 列车长度 列车类型 列车材质 CRH1（庞巴200km/h 250km/h 670/组 231.5M 不锈钢 迪） CRH2（新干200km/h 250km/h 610/组 201.3M 中空铝合金 线） 备注：目前浙江境内动车组多为2组对接运营；CRH2具备提速到300km/h的条件。 其中庞巴迪动车车体屏蔽较CRH2高15dB左右，从而导致庞巴迪车内信号普遍低于CRH2，也造成两者的优化方式会有较大不同。
4、浙江动车组运行速度分布
CRH1与CRH2在沪杭线上时速分布大致相同，其大部分时间营运车速在150km/h；最高营运时速在172 km/h。浙赣线上，CRH1基本运行在200 km/h，最高时速203km/h ；CRH2基本在205 km/h，，最高时速210 km/h。动车组在市区不停靠时通过的速度为110－120 km/h；隧道区为203 km/h。CRH1、CRH2在浙江境内运行速度分布图如下：
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关于浙江高铁的详细运行数据见附录《浙江高铁运行数据库》
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5、高铁网络现状
由于CRH1车型的高屏蔽性，及动车组速度快的因素，对移动网络带来了很大的冲击，从历次测试情况来看，主要影响的指标是覆盖率和通话质量，随之也影响了接通率和掉话率。
浙江境内的沪杭、浙赣线前后期的测试指标如下：
呼叫次数 141 163 接通次数 107 122 149 148 103 247 327 掉话次数 45 21 24 15 10 14 14 列车类型 测试日期 9.17 9.11 接通率 75.89% 92.42% 91.41% 95.48% 96.26% 96.48% 96.75% 掉话率 21.03% 8.61% 8.05% 5.07% 4.85% 2.83% 2.14% 里程掉话率 24.58 52.67 46.08 73.73 79.00 79.00 通话质量 70.77% 89.99% 90.97% 92.67% 96.30% 97.10% MOS值 2.571 2.802 2.903 2.976 3.004 3.125 3.092 覆盖率 (>=-87dBm) 61.35% 89.84% 96.65% 97.80% 98.13% 98.54% 99.48% 覆盖率 (>=-90dBm) 75.77% 91.49% 98.21% 98.62% 98.88% 99.25% 99.67% 覆盖率 (>=-94dBm) 86.37% 97.81% 99.30% 99.32% 99.48% 99.70% 99.83% CRH1 12.03 132 11.29 155 12.19 107 9.22 256 CRH2 110.60 95.83% 快客 12.01 338 备注：除12.19 CRH2测试采用呼叫时长180秒测试外，其它测试采用呼叫时长100秒测试。 通过三个月的高铁优化后，CRH1车型下各项指标均有较大提升。如下图所示：
97.81%86.37%100.00%90.00%80.00%70.00%60.00%50.00%40.00%30.00%20.00%10.00%0.00%92.42%75.89%89.99%70.77%89.84%61.35%21.03%8.61%接通率通话质量覆盖率(>=-87dBm)覆盖率(>=-94dBm)掉话率9月 17日12月 3日
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4 甬台温高速铁路宁波段规划建议
4.1 甬台温高铁介绍
浙江省重点建设工程甬台温铁路北起宁波，南达温州，工程全长282KM；其中在宁波境内的长度为93KM。
铁路采用的技术标准：国家I级、双线、电力牵引、旅客列车速度目标值时速200KM，并预留进一步提速至250KM的条件、普通货物列车时速为120KM，满足开行双层集装箱要求。
建设进程：甬台温铁路于2005年10月27日正式开始建设，开工至今已有两个年头了；截止目前为止，甬台温铁路宁波段主体工程已经进入扫尾阶段，到2008年6月基本完成线下工程；预计在2008年6月份开始进行铁轨铺设，2009年年初可以开通通车
甬台温铁路宁波段路线始于宁波铁路南站，横穿整个宁波城区、后经鄞州、奉化、宁海与台州的三门相连，覆盖场景分为城区路段、郊区高架和山区隧道三种。
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4.2 规划项目组成与工作内容
本次我方委派了4位工程师组成了甬台温高铁宁波段的规划项目，历时近2个月，对站址规划，覆盖方式，切换设计，LAC设计以及参数设计等多个方面提出了建议，并且提交了详细的覆盖方案报告。
4.3 设计原则
总则
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。
覆盖
本次专网设计的目标值为列车内电平强度高于-90dBm，DT指标尽量达到集团要求的DT测试标准。优化区域地形场景分为城区、非城区和山区隧道。由于城区路段为密集城区，为了减少专网对现网的影响程度，采用微专网方式完成宁波城区段的覆盖；郊区则充分利用现有宏站资源，用宏专网的方式来实现覆盖；山区隧道则用光纤直放站延伸系统完成覆盖，并且为了减少网络的复杂性，切换尽量放在隧道外面进行。
参数
参数设置方面通过对重选参数、速度敏感参数以及切换参数的设置，使得专网小区串接为简洁的邻区关系，割裂与大网的关联。保证高铁用户在呼叫、切换时不受周边大网频率及大网负荷的影响，同时也保证大网原来的通信不受到任何影响。为了避免干扰和错误重选，频率规划方面需要对铁路专网小区的BCCH与大网BCCH进行区分，同时通过NSN特有的MS SPEED 参数设置来防止外网用户错误占用专网资源。
话务
列车用户对专网小区产生的话务不同于普通宏站。列车用户带来的话务量为每班列车话务量乘以一小时内通过的列车班次数。为了保证专网小区的话音不溢出，就需要保证每班列车在某一专网小区下通话而不产生溢出。CRH的标准配置为8节车厢，额定载客人数为600人次，以每用户0.02ERL计算，则将带来12ERL话务，查ERL B表（1%呼损）可得需要20个TCH，考虑到数据业务，建议专网小区配置4TRX。LAC边界需要配置大量SDCCH信道，建议配置6－8TRX。
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4.4 设计案例
4.4.1密集城区
密集城区基站分布密集，信号杂乱，切换频繁，干扰较多，衰减很快。为了避免对现网的影响，保证车内的质量，因此采用微专网方式覆盖。
典型案例-宁波火车东站（微专网）
位置： E121.585317 N29.849890 , 距铁路垂直距离约:50米，
距西面的火车南站:5.1KM，距东面的鄞州巡特警大队:1.9KM 铁塔类型：室内分布 覆盖方案：
覆盖从奉化江西岸到火车东站的区域，由1个小区加8个拉远光纤直放站组成，每个直放站间距500米。在奉化江西岸与火车南站进行切换，东面与鄞州巡特警大队进行切换。为了保证切换带的电平足够高，建议缩短切换带前后两个直放站间的距离为400米，从而保证有足够的切换时间。
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4.4.2密集乡镇
密集乡镇基站也比较密集，信号杂乱，衰减较快。为了避免对现网的影响，保证车内的质量，因此采用宏专网方式覆盖。
典型案例－鄞州邱隘后殷村
位置： E121.615302 N29.845249
距铁路垂直距离:100米，
距西面的巡特警大队:1.5KM，距南面的田野王:2.1KM
铁塔类型：单管塔 覆盖方案：
采用专用小区，功分后用高增益天线南北向覆盖铁路。
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4.4.3郊区
郊区基站覆盖较远，为了避免对现网的影响，建议采用宏专网覆盖方式。由于郊区站间距较大，部分路段可能重叠覆盖区域不足，可以通过基站数字拉远方式补充覆盖。
典型案例－鄞州云龙前后陈
位置： E121.58953 N29.78199
距铁路垂直距离：约500米
距北面拗手漕基站：2.5KM，距南面的云龙石桥基站：3.1KM
铁塔类型：单管塔 覆盖方案：
用专用小区，功分后用高增益天线南北向覆盖铁路，由于该站距南面的云龙石桥基站较远（3.1KM），因此，规划将该站南向的专网信号拉远至图中所示点处，向云龙石桥基站方向进行覆盖。
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4.4.4一般隧道
隧道内信号衰减迅速，需要通过基站延伸系统解决。为了保证隧道口的切换带，建议通过高增益天线在隧道口进行外打，在隧道外完成切换。
典型案例－宁海模具城2
位置： E121.402097 N29.309847
距铁路垂直距离约50米。
往北距离前黄基站约2040M，往南距离外国语学校基站约N2950M
铁塔类型：单管塔 覆盖方案：
专用小区功分后用高增益天线南北向覆盖铁路，往北包括前黄隧道，隧道全长555M，信源采用模具城2信号，通过1个光纤直放站来覆盖，隧道北口需要一个外打天线与前黄基站进行切换；往南包括石头沃隧道，隧道全长1296M，信源采用模具城2信号，通过3个光纤直放站来覆盖，往南需要一个外打天线与外国语学校进行切换，隧道口有一个山头，建议将外打天线放置在此处，增加覆盖距离，有利于切换。
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4.4.5 相连的隧道群
两个隧道之间距离小于600米，很难设置切换带，因此建议采用同一信号源进行延伸覆盖，避免无法切换引起掉话。
典型案例－奉化山皇岭
位置： E121.41948 N29.54558
距铁路垂直距离：约50米
方门2和山皇岭距离：2.66KM；山皇陵到宁海香山距离：3.222KM；中间有马蒲山隧道全长857M；白岩山隧道全长1463M；马蒲山隧道和白岩山隧道之间距离500米。
覆盖方案：
专用小区用高增益天线定向向北覆盖铁路 ；通过用光纤直放站覆盖马蒲山隧道和白岩山隧道。山皇岭基站到马蒲山隧道北口距离0.2KM，因此不需要高增益天线专门覆盖，依靠光纤直放站外打信号覆盖即可。马蒲山隧道需要2个光纤直放站，白岩山隧道需要3个光纤直放站。马蒲山隧道南口一个向南的外打天线覆盖两个隧道间500米的距离。白岩山隧道南口一个向南的外打天线和香山基站的宏基站信号进行切换。
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4.4.6 长隧道
长隧道内用延伸系统覆盖，如果用只用一个延伸系统的话，需要超过10以上的远端机，如果都挂在一个基站上，对基站性能影响较大。因此建议通过两个基站延伸系统覆盖，将切换带设计在隧道内。
典型案例－上岙基站
位置： E121.405357 N29.189932
距铁路垂直距离约100米。
往北距离竹林2基站约5750M，往南距离新跳头基站约2800M。
铁塔类型：通信杆 覆盖方案：
专用小区功分后用高增益天线南北向覆盖铁路，往北包括力皮峰隧道，隧道全长5025M，信源采用竹林2和上岙的信号，通过5个光纤直放站来覆盖，往北在隧道内与竹林2基站进行切换；往南包括黄土岭隧道，隧道全长1598M，信源采用上岙和新跳头的信号，通过3个光纤直放站来覆盖，往南在隧道内与新跳头基站进行切换。为了保证有足够的切换带，将会在小区交接处设立一个重叠覆盖点。
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4.4.7 U型地堑
U型地堑信号衰减严重，也需要通过基站延伸系统解决。
典型案例－凫溪工业区
位置： E121.421847 N29.42314
距铁路垂直距离约50米。
往北距离前金隧道基站约3750M，往南距离候家岭基站约3320M，距离基站1公里处有一300米的U型路段
铁塔类型：单管塔 覆盖方案：
专用小区功分后用高增益天线南北向覆盖铁路，往北包含洞口庙1号和2号隧道：1号隧道全长816M，信源采用凫溪工业区信号，通过2个光纤直放站来覆盖，往北出口需要一个外打天线与前金隧道基站进行切换；2号隧道全长1165M，信源采用凫溪工业区信号，通过2个光纤直放站来覆盖，往南通过光纤拉远直放站覆盖U型路段，借用凫溪基站站址，在其上用凫溪工业区作信源通过1个拉远点往南覆盖与候家岭做切换，
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4.4.8站台
站台一般都在密集城区，为了避免对外网的影响，建议使用微专网覆盖。同时站台内有多个站台，都需要进行覆盖。
典型案例－火车南站（微专网）
位置：E121.530468 N29.864424
距铁路垂直距离：50米， 距东面的火车东站:5.1KM
铁塔类型：室内分布 覆盖方案：
覆盖从火车南站到奉化江西岸，由1个小区加8个拉远光纤直放站组成，每个直放站间距500米。考虑到火车南站以后的发展规模（9站台），特意设计4处拉远点对火车站台进行全方位覆盖；另外，从火车南站向北规划两处拉远点，保证其他基站能够从北向南切换进南站的微专网；从火车南站向南规划两处拉远点，保证与火车东站的微专网之间进行切换，切换带规划在奉化江西岸。
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5 宁波段高铁规划总结
5.1 工作成果
通过近2个月的工作，我方对甬台温高铁宁波段沿线的基站和环境进行了详细勘查，结合我们在高铁规划的经验，为宁波移动提供了详细的规划报告。
报告内容包括：
根据密集城区，空旷郊区以及山区不同地形提供不同的覆盖方案 铁路专网对现网宏站站址选取建议 铁路专网对规划宏站站址选取建议 专网小区间切换带的确定
特殊地形(如U型路段)的覆盖建议 不同隧道的覆盖建议 切换参数设置建议 LAC规划建议
5.2 工作内容以及工作进度
甬台温高铁宁波段全场93公里，横穿整个宁波城区、后经鄞州、奉化、宁海与台州的三门相连，覆盖场景分为城区路段、郊区高架和山区隧道三种。沿线勘查的基站有50多个，沿途还有16个长短不一的隧道，因此勘查的工作量很大。
工 作 内 容 项目启动 鄞州段沿线基站的勘查工作 奉化段沿线基站的勘查工作 宁海段沿线基站的勘查工作 城区段沿线基站的勘查工作 对勘查数据进行整理分析 对疑难点再次进行勘查确认 制定初步覆盖方案 复审规划方案 提交最终规划报告 工 作 进 度 时 间 4/15 4/16至4/23 4/24至4/30 5/4至5/12 5/13至5/16 5/19至5/21 5/22 5/23 5/26至6/3 6/4至6/9 6/10 5.3 目前存在的遗留问题
部分新站站址尚未谈妥，需要进一步落实。
市区微专网建设需要和铁路部分进行协商，尚未进行。
隧道建设尚未完成，洞内避风洞的分布无法确定，可能会影响对拉远分布系统的投入的
统计。
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5.4 后续工作建议
由于甬台温高速铁路尚未建成，因此很多设计尚处于理论阶段，为了确保规划方案的准确型，部分参数的设计方案可以在现有网络中进行试验。例如MS SPEED FEATURE的参数设计可以在高速公路沿线进行试验，在类似的环境中通过试验得到更为精确的设计值。
另外在规划设计中涉及到很多光纤直放站的应用。不同厂家的设备性能差异也很大，尽可能的通过一些实际的试验得到更为准确的数据，从而可以选择合适的设备来满足设计的需求。
6 附件：甬台温高速铁路宁波段设计结果
另附文件。
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