4G助力軌道交通進入“雙高時代”

中興通訊 | 鄭虹

出于用戶的移動終端上網業務、視頻業務以及地鐵監控系統的需求，一個覆蓋廣、下載快、感知好的高鐵網絡必不可少。同時隨著LTE網絡建設的興起，高質量的軌道覆蓋工程建設需求也已接踵而至。

中國的城市化進程不斷加快，越來越多的人出行也都在選擇方便快捷的地鐵，高鐵等軌道交通工具。

繼2013年底滬杭高鐵、2014年初京津高鐵相繼覆蓋4G網絡后，近日，京廣高鐵中的鄭州至許昌段也由河南移動完成了4G實驗專網工程。預計2014年，越來越多的鐵路線路上的用戶將享受到4G高速網絡服務。

出于用戶的移動終端上網業務、視頻業務以及地鐵監控系統的需求，一個覆蓋廣、下載快、感知好的高鐵網絡必不可少。同時隨著LTE網絡建設的興起，高質量的軌道覆蓋工程建設需求也已接踵而至。

軌道覆蓋的特點

地鐵多為封閉是環境，無線信號在隧道場景中傳播容易產生快衰落，車體會產生較大的損耗。列車車體、展臺兩側安全屏蔽門會對無線產生嚴重的屏蔽。

作為重要的城市交通工具，城市軌道交通的用戶人流量很大，特別是上下班的高峰期，具有很高的突發話務量，用戶需求以數據語音業務為主，傳統的宏覆蓋方式已無法勝任需求，使用泄露電纜會是比較好的辦法。

同時，地鐵隧道與外界環境隔離，干擾主要來自小區內部和前后鄰區的干擾，相比宏覆蓋而言，干擾較小、信號比較純凈。在地鐵場景中，由于列車的快速移動，列車闖過一個傳統邏輯小區時間大大縮短。位于列車中的終端，會由于快速移動而頻繁的進行小區重選和切換，一方面，切換和重選會影響用戶的使用感受，另外一方面，頻繁的重選和切換容易造成終端脫網，因切換失敗而掉話等問題。因此對于其特殊場景下的干擾和快速運動的切換問題，使用超級小區不失為一個有效辦法。

而平均時速在200km/h以上的高鐵列車運行時，相對于正常狀態，多普勒頻移現象也較為明顯，嚴重影響了網絡質量，線路覆蓋率從99%以上下降到84%，話音接通率從96%以上下降到81%左右，掉話率也會上升25%，傳統移動信號覆蓋方式無法滿足正常的通訊需求，需要做沿線的專網覆蓋。

圖1 泄露電纜在軌道交通中的應用

圖2 BBU+RRU射頻拉遠分布方案

圖3 新建數字光纖直放站

地鐵無線通訊方案

在地鐵覆蓋中，通常會使用泄露電纜代替天線來發送和接受無線信號，泄露電纜能夠在隧道內形成均勻，穩定的信號覆蓋，而且其信號方向與列車垂直，保證了多普勒頻移的最小化，從而確保了基帶的性能。但同時，泄露電纜的成本也很高，一般室內覆蓋系統中使用性價比不高，但在地鐵中泄漏電纜有獨特優勢。在地鐵拐彎處，傳統天線照射的衰減非常嚴重，但泄露電纜可以靈活彎折，可適應地鐵中拐彎的要求。如圖1。

由于地鐵交通覆蓋距離長，為方便設備組網，推薦采用BBU+RRU進行射頻拉遠分布系統，這種方式可以有效減少饋線損耗，提高信號質量。超級小區技術也同時被用來減少干擾，提高信號質量。在使用多個RRU進行軌道覆蓋的情況下，超級小區將原來多個覆蓋不同區域的小區作為一個小區來處理，原來每個小區被成為該小區的一個CP（Cell Portion）。多個CP在邏輯上屬于同一個小區，共享相同的小區資源，不同的CP之間不會涉及移動性問題，從而降低了用戶的切換頻率，提高了快速運行列車里的用戶體現。如圖2。

高鐵通訊三種方案

對于高鐵，通常情況下有三種方式進行網絡覆蓋，一是對沿線的已有的宏站進行改造，二是在沿線新建宏站做專項覆蓋，三是新建數字光纖直放站做專項覆蓋。其中新建數字光纖直放站的覆蓋方式具有投資小、建網快、后期擴容方便等特點，是高速鐵路覆蓋最佳選擇方案。其具體方式為，在線路中間位置選擇業務量較低的基站接入數字光纖直放站的近端機，近端機將RRU耦合來的射頻信號轉化為光信號，通過光纖拉遠至遠端機，利用數字光纖直放站獨有的遠端機級聯組網功能，單側最遠可連接至15km處，遠端機將光信號恢復成射頻信號放大后，通過沿線布置的高增益窄波束定向天線完成覆蓋。

此方式通過調整時延調整功能和串并聯組網功能，擴大單小區的覆蓋能力，減少了切換次數。同時通過高增益天線和Z字型布網，具備大覆蓋范圍和平衡覆蓋的特點。如圖3。

BBU+RRU分布式基站的亮點

采用BBU+RRU分布式基站或數字光纖直放站，中興通訊實現了軌道和站臺的無縫覆蓋。在RRU方面，中興通訊提供了大功率高容量的R8882設備，在高達60W大功率輸出情況下可以滿足軌道覆蓋里各種場景的信源要求。另外在無線信號處理中，中興通訊通過先進的小區合并技術，有效減少了地鐵覆蓋中用戶發生的小區切換頻度。同時中興通訊所提供的光纖直放站通過數字技術的采用，實現了設備間時延調整功能，更好地解決了連續覆蓋中重疊覆蓋時的時延問題，有效解決了因多普勒頻移帶來的信號覆蓋問題。

中興通訊作為全球領先的綜合通信解決方案提供商，有通訊業界最完整的、端到端的產品和綜合解決方案，通過全系列的無線、有線、業務、終端產品和專業通訊服務，靈活滿足不同行業的差異化需求以及快速創新的追求。