LTE FDD基站共享技術在高鐵4G合作建設中的應用

楊繼東

（中國聯合網絡通信有限公司河南省分公司，河南 鄭州 450000）

LTE FDD基站共享技術在高鐵4G合作建設中的應用

楊繼東

（中國聯合網絡通信有限公司河南省分公司，河南 鄭州 450000）

本文主要研究LTE FDD基站共享技術在高鐵4G合作建設中的應用，通過對鄭徐高鐵（河南段）的4G合作建設的回顧和總結，分析FDD-LTE基站共享功能的原理和高鐵4G覆蓋的特點，找到一個高鐵基站高效建設、提質增效的方法。

FDD-LTE；獨立載波；基站共享；高鐵；合作建設

本文主要研究鄭徐高鐵（河南段）基于LTE FDD基站共享技術的高鐵4G合作建設方法，通過LTE FDD基站共享技術的應用，使聯通和電信在高鐵場景合作建設成為可能，實現提高高鐵覆蓋質量、降低投資和OPEX的目的。

1 研究背景

隨著國家大力發展高速鐵路，越來越多高鐵線路陸續通車，舒適、安全、快捷的高鐵逐漸成為人們的首選出行方式。高鐵通信網絡投資效益和品牌效應越來越突出，但高鐵通信網絡一直是移動網絡建設的難點，技術復雜、投資大、建設周期長，高鐵4G網絡需求具有數據業務量大，高端客戶比例高等特征。同時，列車高速運行引起的多普勒頻偏降低終端接入速率，頻繁切換容易掉話，車廂穿透損耗大降低信號電平等問題，這些都會影響高鐵4G用戶體驗，4G網絡規劃建設面臨著巨大挑戰。2016年，河南聯通積極貫徹“聚焦、合作、創新”的公司發展戰略，通過采用獨立載頻共享功能等新技術和新設備，與河南電信公司合作，在鄭徐高鐵通車前，建成了全程覆蓋的4G高鐵專網。

2 鄭徐高鐵概況

鄭徐高鐵，即鄭徐高鐵客運專線，是《國家中長期鐵路網規劃》中“四縱四橫”鐵路客運專線網中徐州至蘭州客運專線的重要組成部分，是雙線電氣化客運專線。旅客列車設計行車速度350km/h，運行時速300km/h。新建高鐵西起鄭州東站，東至徐州東站，途經河南開封和商丘、安徽碭山和蕭縣、江蘇徐州。線路全長361.937km，其中河南省252.826km、安徽省73.436km、江蘇省35.675km。全線設鄭州東站、開封北站、蘭考南站、民權北站、商丘、碭山南站、永城芒山站、蕭縣北站和徐州東站共9個車站（見圖1），全線無隧道，橋梁占線路總長的73%。2016年9月10日，鄭徐高鐵全線正式開通運營。

圖1 鄭徐高鐵客運專線站點分布

3 合作建設方案

鄭徐高鐵（河南段）共規劃FDD-LTE基站254個，河南聯通和河南電信分段合作建設，其中河南聯通承建鄭州花莊村基站至開封至商丘市民權縣人和鎮東垛樓北基站，共127個基站，河南電信承建商丘市民權縣野崗鄉蝗蝻廟南基站至豫蘇省界永城條河鄉邵山東基站，共127個基站（見圖2）。

河南聯通和河南電信同時采用基于獨立載頻共享模式的基站共享技術，雙方基站均配置雙載波并平均分配基站功率，RRU功率至少滿足60W的要求，RRU的工作帶寬要求支持1 830～1 880MHz，IBW要求至少支持40MHz，高鐵小區原則上采用小區合并，雙方建設基站天線配置需同時滿足對方4G和3G天線需求。雙方基站經各自傳輸承載網通過VPN互通后接入各自核心網。

圖2 鄭徐高鐵（河南段）FDD-LTE基站規劃示意圖

4 基站共享技術

4.1 總體原則

聯通和電信4G合作采用MOCN（Multi-Operator Core Network）方式，即兩運營商僅共享RAN，核心網獨立；單個基站同時虛擬為聯通和電信的基站，同時為雙方用戶服務［1］。

業務層面和核心網絡不需改造；雙方承載網以VPN方式互連，通過承載B與電信IPAN省網、UTN/IPRAN兩種方式實現承載網絡互通；4G基站均可升級或直接打開功能支持共享，共享的最小顆粒度為單個基站（包括BBU、RRU、天線等），共享基站需要同時接電信和聯通兩家核心網（見圖3）。

4.2 載頻配置模式

從載波資源配置角度，基站共享技術可進一步分為獨立載頻、共享載頻兩種模式。

4.2.1 獨立載頻共享模式。①聯通和電信各配置一個獨立的載波；②聯通和電信各自使用自己的頻點，保持以同頻組網為主；③每個獨立載波只廣播各自運營商的PLMN；④每個運營商可以配置獨立的小區級特性；⑤聯通和電信的終端在各自獨立的載波作業務，不需要考慮復雜空口資源分配和控制算法（見圖4）。

圖3 共享基站總體構架

圖4 獨立載頻共享模式

4.2.2 共享載頻共享模式。①聯通和電信配置一個共享的載波；②聯通和電信使用同一個頻點，其中一方將引入異頻切換，增加網絡復雜度，降低網絡性能；③共享載波需要同時廣播電信和聯通的PLMN；④聯通和電信只能使用相同的小區級特性，部分參數可以按照PLMN配置；⑤終端在同一載波下進行業務，需考慮空口資源分配策略（見圖5）。

圖5 共享載頻共享模式

4.2.3 2種模式的差異。2種共享方式的性能對比見表1，由此可以看出，獨立載波模式擴容時，能保持原有同頻組網，利于優化，實現更獨立的網絡運營。而共載頻模式，小區配置和告警管理不獨立，網絡優化和調整耦合嚴重，網絡優化難度增加。

表12 種共享方式的性能對比

表2 共享基站的實施效果

由于高鐵列車高速穿越高鐵基站時，高鐵用戶的流量具有集中發生的特征，需要充分規劃容量余量。所以，鄭徐高鐵4G基站采用獨立載頻模式。

5 共享基站的接入方案

雙方承載網以VPN方式互連，通過承載B與電信IPAN省網方式實現承載網絡互通。要求共享的4G基站能夠虛擬成2個邏輯的子基站分別為2個運營商提供服務。

中國電信和中國聯通在各自的移動回傳網為對方共享的eNodeB建立一個共享VPN，建議名稱4G_SHARE_RAN VPN，共享基站通過UTN/IPRAN、IP承載B網/CN2承載網、EPC CE等承載網絡的互通，實現與核心網設備的互通。

4G基站虛擬成2套系統，通過與回傳承載網的子接口分別接入各自的回傳VPN和共享VPN。自身回傳VPN可以直接接入4G核心網EPC網絡；4G共享基站通過共享VPN接入對方核心網承載網絡后，再通過核心網承載網絡間的互通接口接入自身的EPC網絡（見圖6）。

6 實施效果

河南聯通和河南電信于2016年4月簽署合作建設實施協議，雙方各自承建一半基站。通過合作建設，鄭徐高鐵4G基站僅用3個月就全部開通，開通周期大幅縮減。經測算，投資投資節約15%，鐵塔租賃費和電費約減少50%。經網優測試，鄭徐高鐵專網覆蓋、干擾、速率等主要指標均優于河南其他高鐵線路。具體測試結果見表2。

圖6 共享基站的接入方案

7 結論

采用基于獨立載頻共享模式的基站共享技術進行高鐵場景的合作建設，是聯通進行快速建網的有效方式，具有良好的投資效益。

［1］郭省力，方俊利，張躍虎.LTEFDD鏈路預算及覆蓋估算方法研究［J］.郵電設計技術，2012（7）：56-60．

Application of LTE FDD Base Station Sharing Technology in High Speed Railway 4G Cooperative Construction

Yang Jidong

（China United Network Communications Corp Henan Branch，Zhengzhou Henan 450000）

This paper mainly studied the application of LTE FDD base station sharing technology in high speed railway 4G cooperative construction.Through reviewing and summarizing the construction of 4G cooperation between Zheng Xu high-speed railway(Henan section),this paper analyzed the principle of sharing function of FDD-LTE base station and the characteristics of high-speed rail 4G coverage,and found a method for efficient construction, quality improvement and efficiency improvement of high speed railway base station.

FDD-LTE；independent carrier；base station sharing；high-speed rail；cooperative construction

TN929.5

A

1003-5168（2017）05-0053-03

2017-04-15

楊繼東（1970-），男，本科，工程師，研究方向：LTE FDD基站共享技術。