中兴通讯高铁覆盖解决方案

7/16/2010，2009年，中国铁路完成投资达6000亿元。包括京沪、京广高铁等在内的铁路重点工程有277项，其中开工建设的客运专线及城际铁路项目超过40项，建设规模超过1万千米。2009年12月26日开通的武广高铁更是以350km的时速，成为社会瞩目的焦点。

   中国联通与中国移动、中国电信在3G领域的争夺渐次展开。网络建设、品牌发布、商用放号、终端联合及资费优惠，一次次声势浩大的行动，如同一场场没有硝烟的战争。拂去弥散的烟云，迅猛发展的高铁，也进入了运营商争夺的序列。

   高铁，精彩下一站

   经济的繁荣和贸易的发展，促进了人群的出行。高铁建设的完善，势必改变人们的出行习惯。中长距离的商务行程中，飞机不再是唯一的选择。飞驰的高铁，将成为运营商们比拼实力，提升用户体验，树立3G时代新品牌的又一个主战场。

   3G时代的网络覆盖无论是城区、郊区还是室内，基本上都可以延续2G时代的网络覆盖思路。而高铁覆盖则是3G时代网络覆盖必须面对的新课题，甚至是难题。

   ● 多普勒效应产生多普勒频移。时速超过220km时，多普勒频偏效应明显，且速度越快，多普勒频移越大，如果不进行有效校正，系统解调性能将严重恶化，甚至导致系统不能正常通信。

   ● 高速列车采用密闭式厢体设计，增大了车体损耗，增加了覆盖难度。目前高铁上运行的列车穿透损耗为10dB ~ 24dB。

   ● 在用户终端高速移动场景下，对切换的性能会有较大的影响。为保证用户无缝移动性及QoS，最基本的要求就是保证用户通过切换区域的时间一定要大于切换的处理时间。

   ● 在高速场景下，容易出现脱网、小区选择失败等网络问题。

   ● 高速移动中多普勒频移会影响寻呼成功率。

   ● 高铁通常跨越多个地市，途经多种场景：市区、开阔地、山区/丘陵、桥梁、隧道，连续覆盖难度增加。

   “运河方案”，科技成就精彩

   设计高铁覆盖解决方案时，中兴通讯始终从运营商的角度衡量各种解决方案的优劣。首先，必须建设一张高质量的网络。这需要克服高铁高速移动带来的多普勒频偏造成的影响，克服高铁列车的大穿透损耗，保证高铁终端用户的切换和小区重选，保证不影响高铁网络周围的终端用户，而且不同路段的网络质量需求不同。其次，在保证网络质量的同时应尽量降低成本，可以考虑充分利用大网资源，保护既有投资。 

   遵循上述原则，从降低成本、提高高铁覆盖投资收益率的角度出发，中兴通讯推出“运河方案”实现高铁覆盖。

   历史总是相似的，古人的创造和今人的智慧常在不经意间碰撞出灿烂的火花。京杭大运河，是古人依靠人力，根据地形，将不同区域的现有河段有机连接而成。中兴通讯“运河方案”，基于中兴通讯创新的BBU+ RRU分布式基站，从高铁沿线已经部署的大网站点中，遴选合适的站点，并进行有机补充，再综合运用中兴通讯高铁覆盖技术，从而实现高铁沿线的带状覆盖，为高铁用户带来高速下的通信新体验。“运河方案”的核心技术如图1所示。




图1 中兴通讯“运河方案”

   从图1中可以看出，“运河方案”有3个核心技术：专利基带频偏补偿算法、基带合并的双RRU合并技术、运河组网技术。这3个核心技术和高铁覆盖的各个关键点紧密相扣。

   首先，中兴通讯专利的基带频偏补偿算法，实现了1600Hz的频偏补偿，最大频偏估算误差小于300Hz，可有效抵抗400km时速的频偏。

   其次，基带合并的双RRU合并技术，不会抬升小区底噪，同时配合RRU拉远、提升天线挂高、增加单载频发射功率等技术，极大地扩展单小区的覆盖能力。在特殊场景，例如隧道中使用泄漏电缆时，可以实现多RRU的合并。

   最后，运河组网技术通过“之”字型布站方式和合理的天线选型，拓宽高铁覆盖带，协同大网RF控制，形成大网和高铁覆盖的良好融合，构造高铁轨道的链型小区分布。采用定向、快速切换算法，确保高速下的平滑过渡。


   “运河方案”应用

   广深高铁是连接内地与香港特区唯一的铁路通道，在中国联通WCDMA建设中，广深高铁经过广州、东莞、深圳三个业务区。中兴通讯在广深高铁深圳业务区的网络覆盖中，根据实际情况，采用了“运河方案”下的独立小区常规配置，在全路段业务测试中，深圳业务区的网络性能指标明显提升，KPI测试指标见图2。



图2 广深高铁三个业务区KPI指标对比



   测试中，HSDPA业务最高吞吐量超过6.5Mbps，平均吞吐量达2.9Mbps，高于1Mbps的比例为82%。

   因此在高铁低速区，使用“运河方案”下的独立小区常规配置也可保证高铁覆盖的性能。后续，当城区等低速区对容量需求增加时，可优先采用小区分裂的方式实现扩容。

   在合宁高铁安徽段的WCDMA网络覆盖建设中，中兴通讯采用了完整的“运河方案”，不仅保证了各项业务的质量，而且大幅增加了站间距，减少了基站数目。

   2009年12月3日，中国联通组织进行了合宁高铁沿线3G业务测试。在250km/h左右时速的高速路段，各项业务表现优异，所有业务效果均达到高铁覆盖的理想要求，测试结果得到中国联通的高度认可，测试结果见表1。

   表1 合宁高铁测试结果汇总



   抓住用户驿动的心

   “运河方案”利用大网资源实现高铁覆盖，从根本上降低了3G网络的总成本，并有利于快速建网，帮助运营商在高铁争夺战中占得先机。在网络建设时，根据高铁沿线站点选址原则在大网站点中选择合适站点，并进行有机补充。中兴通讯高铁覆盖技术的综合运用，能在保证业务质量的基础上，扩大基站间距离，减少基站数目，大幅缩短建网周期。

   在网络运营阶段，中兴通讯业界领先的SDR软基站，综合采用多种技术降低能耗。MicroTCA架构的基带单元，以更小的体积，更低的功耗提供了更多的容量；多载波功放射频单元，通过DPD+Doherty技术实现高达45%的功放效率；载频智能启闭技术，也能有效降低设备功耗。以上技术的运用，使得中兴通讯SDR软基站的功耗降低到了传统基站的40%，极大降低了运营商的日常运营支出。基于多种核心技术的综合运用，“运河方案”有力保证了网络质量，提升了用户体验，助力运营商树立3G时代品牌新形象，提高运营商投资收益率。

   高铁是城市生活的延续，中兴通讯“运河方案”协助运营商以较低的成本构建一张高质量的高铁覆盖网络，让用户感受到高铁生活的多姿多彩，抓住用户驿动的心。（来源于中兴通讯技术）