GSM-R RRU共小區(qū)隧道覆蓋應(yīng)用研究

陳繼仲

（中國(guó)鐵路烏魯木齊局集團(tuán)有限公司工電檢測(cè)所，烏魯木齊 830011）

當(dāng)前的鐵路通信GSM-R網(wǎng)絡(luò)中隧道逐漸采用分布式基站RRU覆蓋，分布式基站具備組網(wǎng)靈活、基站實(shí)時(shí)同步、不存在轉(zhuǎn)發(fā)失真、維護(hù)便捷、基站監(jiān)控能力強(qiáng)等特點(diǎn)，隧道內(nèi)應(yīng)用RRU覆蓋比傳統(tǒng)的直放站覆蓋更加有優(yōu)勢(shì)。對(duì)于列車來說，隧道為封閉空間，基站信號(hào)每增加一次切換就會(huì)增加切換失敗的概率，為了降低切換失敗概率，提升服務(wù)質(zhì)量，可以采用RRU共小區(qū)的特性進(jìn)行組網(wǎng)解決該問題。

1 R RU共小區(qū)隧道覆蓋組網(wǎng)

雙層網(wǎng)覆蓋，使用紅藍(lán)兩組RRU共小區(qū)，RRU共站址備份不考慮交織。

圖1 普通雙網(wǎng)示意圖

（1）兩組RRU共同覆蓋RRU間的漏纜，正常情況下RRU1-1與RRU1-2共同覆蓋兩個(gè)RRU間的漏纜，RRU2-1與RRU2-2分別是兩個(gè)RRU的備份。

（2）正常情況下，信號(hào)占用順序?yàn)镽RU1-1、RRU1-2、RRU1-3。

（3）異常情況下，若RRU1-2故障，占用順序?yàn)镽RU1-1、RRU2-2、RRU1-3，RRU故障后切到備網(wǎng)小區(qū)，之后又切回來。

（4）主網(wǎng)切備網(wǎng)為電平切換，備網(wǎng)切回主網(wǎng)為層間切換，通過小區(qū)參數(shù)可實(shí)現(xiàn)正常情況下駐留主網(wǎng)。

（5）RRU1-2和RRU2-2同時(shí)故障（站址故障）時(shí)部分區(qū)域?qū)⑷醺采w。

（6）兩組RRU間需要留有8 s的切換帶，按200km/h時(shí)速為444m，按300km/h時(shí)速為667m。

（7）RRU使用內(nèi)部合路，電橋輸出口功率15W-3.5dB=38.3dBm。

2 傳輸組網(wǎng)

如圖2所示，3～5是由紅、藍(lán)兩個(gè)共小區(qū)共同覆蓋，1、7是前后兩個(gè)鄰區(qū)。CPRI傳輸可以選擇鏈型或環(huán)型組網(wǎng)，虛線所示光纖也可以不部署（即使用鏈型），不部署時(shí)若出現(xiàn)光纖中斷，備網(wǎng)覆蓋可以補(bǔ)充，不會(huì)產(chǎn)生光纖單點(diǎn)故障，但使用環(huán)網(wǎng)可靠性更高。當(dāng)主BBU故障或主BBU Abis接口故障時(shí)，依靠備網(wǎng)覆蓋補(bǔ)充；當(dāng)CPRI光纖故障或者RRU故障時(shí)，依靠備網(wǎng)覆蓋補(bǔ)充。

3 鏈路預(yù)算

鏈路預(yù)算可據(jù)具體項(xiàng)目靈活調(diào)整，這里是個(gè)參考示例。泄漏電纜若采用安德魯RCT7-PUS-1-RNT這款產(chǎn)品，900MHz頻段下距離泄漏電纜2m處的50%覆蓋概率的耦合損耗為62dB，95%覆蓋概率的耦合損耗為67dB。此時(shí)不考慮慢衰落余量。

圖2 傳輸組網(wǎng)

表1 泄漏電纜規(guī)格示例

不同產(chǎn)品的泄漏電纜指標(biāo)都不同相同，此處僅以某款產(chǎn)品作為參數(shù)，具體參考實(shí)際情況。泄漏電纜指標(biāo)中一般僅標(biāo)示95%覆蓋概率的耦合損耗值，若設(shè)計(jì)要求為更高要求，建議增加余量。泄漏電纜覆蓋鏈路預(yù)算計(jì)算方法如下：

覆蓋電平＝RRU機(jī)頂發(fā)射功率-電橋損耗-空間耦合損耗-漏纜百米損耗×L/100-寬度因子-工程余量-饋線和接頭損耗L為漏纜長(zhǎng)度。

其中：

（1）RRU機(jī)頂發(fā)射功率：按照不同的RRU發(fā)射模式?jīng)Q定。

（2）電橋損耗：RRU處于中間位置向兩邊連接泄漏電纜進(jìn)行覆蓋，需要電橋或功分器，每個(gè)電橋考慮3.5dB損耗。

（3）空間耦合損耗和泄漏電纜傳輸損耗：同具體泄漏電纜指標(biāo)相關(guān)，本處鏈路預(yù)算使用2.2dB/100m型號(hào)漏纜，此處是估算示例，應(yīng)根據(jù)具體項(xiàng)目使用的漏纜型號(hào)調(diào)整估算結(jié)果。

（4）寬度因子：20log（D/2），D為接收機(jī)距離泄漏電纜垂直距離（＞2m）。

（5）工程余量：指包括錯(cuò)車余量的工程余量，在多個(gè)無源器件串連場(chǎng)景，建議工程余量取值10dB；機(jī)頂口與漏纜直連，不經(jīng)無源器件，可適當(dāng)放寬工程余量，如5dB。

（6）邊緣設(shè)計(jì)電平，指發(fā)生RRU單點(diǎn)故障時(shí)的最低覆蓋電平，參照EIRENE規(guī)范，V＜=220時(shí)，為-98dBm，220＜V＜=-280時(shí)，為-95dBm，V＞280時(shí)，為-92dBm.邊緣設(shè)計(jì)電平，在普通單網(wǎng)和普通雙網(wǎng)中為正常覆蓋時(shí)的最低電平，在交織網(wǎng)絡(luò)中，為單點(diǎn)故障時(shí)的最低電平。因此在普通單網(wǎng)和普通雙網(wǎng)中，可適當(dāng)提高邊緣設(shè)計(jì)電平，以保證覆蓋質(zhì)量。基于上述假設(shè)，鏈路預(yù)算結(jié)果如下：

表2 鏈路預(yù)算結(jié)果

4 隧道口覆蓋方案

4.1 增加位置組覆蓋方案

為防止入隧道第一個(gè)位置組發(fā)生站址故障導(dǎo)致切換點(diǎn)移到隧道內(nèi)，可在隧道外再多布暑一個(gè)位置組，提前完成向隧道覆蓋小區(qū)的切換，從而提升可靠性。

圖3 增加位置組方案示意圖

4.2 合路方案

圖4 合路方案示意圖

減小進(jìn)入隧道第一組與第二組RRU間距，以保證兩組RRU信號(hào)都能在隧道口有足夠強(qiáng)的電平，使得切換發(fā)生在隧道外。如上圖，交織雙網(wǎng)時(shí)，RRU3及RRU4輸出功率30W，考慮電橋插損，并保證輸出到天線有-65dBm的邊緣電平，此時(shí)計(jì)算出來的RRU間距為500m（隧道口第一組與第二組RRU間距）。在第一組RRU故障情況下，第二組RRU在洞口的電平為-65dBm，可再適當(dāng)選擇高增益天線使切換區(qū)外移。上述設(shè)計(jì)圖中的電橋也可以用耦合器或者功分器代替，但是要考慮耦合器或功分器的反向功率容量，防止擊穿。

4.3 使用建議

隧道口覆蓋方案建議在交織單網(wǎng)時(shí)使用，雙網(wǎng)RRU有備份，一般在雙網(wǎng)場(chǎng)景中可以不使用；方案選擇可視光纖布放情況選擇，若隧道外有多鋪設(shè)的光纜，可優(yōu)選增加位置組方案，若隧道較長(zhǎng)，共小區(qū)位置組數(shù)受限，可選合路方案。

5 結(jié)束語

本文就如何RRU共小區(qū)實(shí)現(xiàn)鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)隧道內(nèi)通信的覆蓋、切換及安全，通過該種組網(wǎng)，傳輸?shù)确矫娴脑O(shè)計(jì)與規(guī)劃，最終落地基于分布式基站采用RRU共小區(qū)覆蓋隧道，該方案得到了鐵路相關(guān)部門和使用者的認(rèn)可，為后續(xù)繼續(xù)推進(jìn)鐵路隧道GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。