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标题: 高铁的网络设计挑战和方案讨论 [查看完整版帖子] [打印本页]

时间: 2014-8-15 17:54

作者: hujt 标题: 高铁的网络设计挑战和方案讨论

当前，高铁的飞速建设，乘客对高铁上能使用手机等来上网的需求迫在眉睫，不同的业务需求也是不一样的，比如看视频，要求200Kbps，如果再使用P2P下载，也就是会占用用户90%的带宽，这样简直是带宽杀手了。
同时，高铁网络面临的挑战也是巨大的，其实这几年，无论厂家还是运营商，在这方面的建设都投入了大量的精力和物力，但是问题在这几个方面：
1 车厢损耗大，因为是全封闭的，传损大，比如CRH1型车厢，静态是都有25db的损耗，动起来就更多了
2 车速快，不利于切换和重选，目前国内运营时速最快能达300以上，多普勒效应非常明显，产生频偏，这样造成后果就是OFDM的符号间或符号内都有干扰，好比接送双方走的不是一条路了，怎么能碰到面呢？这种频偏越大，干扰越大，信噪比越恶化。不但碰不到面儿，中间还都是坑坑洼洼的路，还没走一半，干脆就不能走了，这样，啥都干不了了
3 由此引发业务性能要求对SNR要求高，同时，很多乘客网上看视频，下载，等等业务同时进行，这种业务集中度高啊
4 铁路的地形地貌复杂多样性

在这样种种挑战下，针对多普勒频偏，必须加入纠偏算法，对频偏纠正和补偿，来提高解调的性能

二根据估计UE的速度提前触发小区重选和切换

三就是在相邻小区测量过程中调整相应参数来增加相邻小区信号，达到稳定切换

四因为在高速下，切换是个大问题，切换频繁容易速率掉坑导致掉话，容易产生更多的过多的信令，不就是所谓的信令风暴嘛，所以能少切就少切，于是就让一个小区尽可能多得增加RRU，现在市面上有最多12个双通道RRU小区合并

那RRU之间，用级联的方式，目的也是减小切换时延和信号抖动

到了站址规划和选择了，理论上，肯定希望单站能覆盖的范围足够大，建议站点和铁轨的垂直距离在100~200m，如果用高架铺设，建议在300~400m，弯道时候注意别入射角太小了。总之，在网络设计时，考虑的是这些要素
1 工作频段，带宽，天线类型，信道类型
2 列车速度（直接影响小区的重叠覆盖距离，即切换保护带）
3 车厢类型（车厢耗损）
4 业务类型要求，即PS**，决定采用H载波还是R4，这里说明下，在WCDMA里H载波是承载数据业务，R4是语音和数据业务都可以的，TD里H载波是承载数据和语音业务都可以，但语音优先级低于R4，总体来讲，哪种都看配置，而R4的传输率会低于H
5 小区负荷和边缘覆盖概率

回头总结下，高铁网络设计中，首先考虑的是多普勒频移效应
在仿真环境中，瑞丽衰落环境中的多普勒效应对信道影响很大很明显，在直视范围内的莱斯衰落环境下的多普勒效应对无线信道的影响大大减少，所以，尽量保证发射天线和列车经过的铁路沿线保持在直视范围内

天线方位角的规划，最好在相邻站点间的2/3的距离来规划，保证高铁覆盖强度和站间重叠覆盖距离

然后切换时延，就X2口来说，控制面平均时延大概0.06s，用户面UL/DL 0.057s
车速250时，切换区域在69m,车速300时，切换区域在83m
总之对切换区的要求有终端移动速度和最大的切换时延推导出来的

到了链路预算的部分啦，首先谈UL
假设啊，有95%的覆盖，小区负荷17%，边缘速率PS 512/1000，车厢穿透损耗30db，天线增益18dbi，挂高30m,UE平均高度1.5m到5m，小区重叠覆盖距离要求100m，（这里时速在300多）
以PS512为例，小区范围从0.76km（对应UE 1.5m）到1.46KM（对应UE 5m）,站间距从1.42KM（UE1.5m）到2.8KM（对应UE5m）

好了，其实说到这儿，已经算是比较细致的了，关键还是看上下行的性能和现网测试情况，比如在300的车速下，DL的吞吐量多少啊，UL的吞吐量多少啊，当然DL会比UL的高

未完待续。。。

时间: 2014-8-19 07:09

作者: jeffyko

纠偏+切换要做好
楼主有了解过现网运营的高铁（记得之前运营商版面上有人发过类似帖子）覆盖方案及性能数据吗？

时间: 2014-8-27 15:09

作者: hujt

jeffyko 发表于 2014-8-19 07:09
纠偏+切换要做好
楼主有了解过现网运营的高铁（记得之前运营商版面上有人发过类似帖子）覆盖方案及性能数据 ...

我这里有高铁测试的方案，之前我们有在高铁上测试，效果很差，很多时候接入不了

时间: 2014-8-27 15:14

作者: hujt

jeffyko 发表于 2014-8-19 07:09
纠偏+切换要做好
楼主有了解过现网运营的高铁（记得之前运营商版面上有人发过类似帖子）覆盖方案及性能数据 ...

我这里只有设计上的方案，但很详细的覆盖方案，你那边有吗，可以分享讨论下的

时间: 2014-8-27 17:10

作者: hujt

楼上刚才说到的切换和纠偏，的确是高速移动下遇到的最大问题。
不过在论这个问题前，其实相信每家做方案都是从以下这些方面着手，无线资源管理，纠偏技术，覆盖，车载接入设备的能力等等
所以我们就先单从这几方面讨论下，后面希望有更多朋友补充
频率规划，目前各家用的还真有不同，比如1.8G，2.6G等，但系统带宽多选用20M的同频组网，这里要考虑的是干扰和功控的问题
未完待续。。

时间: 2014-8-28 14:48

作者: yangpeng1990120

时间: 2014-8-28 17:28

作者: 周少帅

非常好，我是来学习的。

时间: 2014-8-29 15:52

作者: hujt

接着聊，频率资源的珍贵不言而喻，前面讲高铁多以同频组网方式，来提高频谱效率，但同频组网也存在小区间的同频干扰，怎么办呢？
ICIC（inter cell interference cacellation）是解决TD-L同频干扰的关键办法，这个就是小区间的干扰协调，通过管理无线资源使小区间干扰得到控制，换句话说，小区中资源和负载的情况来进行的多小区无线资源商量着来解决的。。
从资源协商来讲，分为部分频率复用（FFR, fractional frequency reuse），软频率复用（SFR，soft frequency reuse）和全频率复用（Full frequency reuse）三类。
先从部分频率复用（FFR）浅谈吧，把所有的频率分成4个组，对于小区中心的用户，给他频率复用因子1，固定分配到1组频段。对于小于边缘的用户，就只能用剩余的3组频率了，复用因子是3，保证和其相邻的小区边缘用户的频段相互正交，互不干扰！
软频率复用，所有的频段分证2组子载波，一组是主子载波，一组是辅子载波，主子载波可以在小区的任何地方使用，权利大的很~~辅子载波只能在小区中心被使用，不同小区间的主子载波相互正交，在小区边缘有效地抑制了干扰。对于辅子载波，由于只在小区中心使用，相互干扰较小，所以可以使用相同的频率，他继承了部分频率复用的有点，同时采用动态的频率复用因子，不必像前面讲的部分频率复用那样必须固定频率复用因子，这样不就明显提高了频率利用效率。
最后谈谈的是全频率复用，就是所有的频点都能在小区的任何位置使用，就是说频率复用因子都是1~~~~~与部分频率复用和软频率复用对一组连续的PRB采用相同的统一的资源使用和发射功率限制不同，全频率复用对时频资源的使用和发射功率的限制以PRB为单位的。
总结下，三种频率复用，其实FFR和SFR可以算作一边，全频率复用算另一边。FFR和SFR是使用联系多个RB来组成子频带，全频率复用是使用单个RB，这是很大的区别！第二个区别的是在小区中心资源和边缘资源的不同，换句话说就是使用的复用系数不同，全频率复用由于无小区中心和边缘区域资源划分；也就是说，在频率划分上，FFR和SFR的不同小区边缘用户使用相互正交的子载波，而全频率复用在不同小区用户使用相互正交的RB，或者干脆就结合功控来使用同一RB。
说到软频率复用组网，小区用户分为两类，一类是小区中心用户，所有的中心用户可以使用系统的所有带宽与基站通信；一类是小区边缘用户，使用相互正交的频率与各自的基站通信。组网的思路是小区边缘用户使用复用因子大于1的频率集合，此时小区边缘的UE就可以分配较高功率发射，因为相邻小区的边缘带宽不重叠，所以对相邻小区干扰很小，所以对相邻小区干扰很小，可认为是功率不受限制的带宽。小区中心用户使用复用因子1的频率集合，因为小区中心用户路损小，可以分配较低的功率来发射，而且对相邻小区的干扰也小。
那怎么区分中心和边缘用户的方式是通过测量的RSRP和设定值的比较，低于设定值，就认为是边缘用户，当然也可以通过用户对服务小区和干扰小区的路损比值来区分。
未完待续。。。

时间: 2014-8-30 02:15

作者: Tmonologis

学习了，等楼主继续说

时间: 2014-9-2 09:14

作者: zhongguancundh

学习了感谢楼主

时间: 2014-9-2 10:47

作者: Luoyuelin

膜拜！

时间: 2014-9-3 08:44

作者: 参谋

楼主继续

时间: 2014-9-3 11:29

作者: hujt

接着前面的ICIC聊，在ICIC测量也是分上下行的，其中有个测量标示HII，是作为上行ICIC的一种指示，通过X2消息来发送给相邻小区，主要目的在于告诉相邻小区所指示的PRB可能会有较大干扰，收到HII指示的小区在调度时尽量不要为边缘用户和SINR要求较高的中心用户分配这些PRB。另一个指标是OI，基站对噪声和干扰的测量，在每个PRB上接收到的平均上行干扰和热噪声，这里要展开说，就太多了，从基于ICIC的同频组网仿真来看，不同外圈用户比例下，系统性能参数不同的，外圈用户越多，小区的平均频谱效率增加，边缘频谱效率减少，因为小区内较多的用户和邻小区用户成为调度不同RB资源的用户，从而降低了小区间的干扰，增加了系统的频谱效率，同时外圈用户的增加，边缘用户占有的RB资源减少，从而使边缘用户的频谱效率降低
未完待续

时间: 2014-9-3 16:49

作者: 寒⊙﹏⊙b汗冰

现在还没有有效的高铁覆盖方案吧，之前我们公司做过GSM的实验，用不了

时间: 2014-9-3 17:00

作者: landai

寒⊙﹏⊙b汗冰发表于 2014-9-3 16:49
现在还没有有效的高铁覆盖方案吧，之前我们公司做过GSM的实验，用不了

那高铁上打电话上网（用普通手机）怎么实现的呢？

时间: 2014-9-4 14:57

作者: 寒⊙﹏⊙b汗冰

landai 发表于 2014-9-3 17:00
那高铁上打电话上网（用普通手机）怎么实现的呢？

高铁上打电话掉话率很严重，上网基本上不去。这些楼主不知道么？
我说的用不了不是说的没信号

时间: 2014-9-4 14:58

作者: landai

寒⊙﹏⊙b汗冰发表于 2014-9-4 14:57
高铁上打电话掉话率很严重，上网基本上不去。这些楼主不知道么？
我说的用不了不是说的没信号

在石家庄到北京段，上网体验还可以的，微信，移动2G网络

时间: 2014-9-9 08:58

作者: ensonsha

部署ICIC的话，也是需要增加设备到核心网的吧？例如eCO等设备。

时间: 2014-9-9 11:20

作者: ensonsha

ensonsha 发表于 2014-9-9 08:58
部署ICIC的话，也是需要增加设备到核心网的吧？例如eCO等设备。

这个方法我是之前从HW的内网上学习到的，更多的是为了解决小区间的同频干扰问题。
部署自适应的ICIC，新增的网元eCO主要功能就是免去了人工配置的复杂性。
至于有没有真正应用，这个倒不是很明确。

时间: 2014-9-9 21:16

作者: OpSword

非常好，受教了。

时间: 2014-9-18 21:48

作者: hujt

ensonsha 发表于 2014-9-9 11:20
这个方法我是之前从HW的内网上学习到的，更多的是为了解决小区间的同频干扰问题。
部署自适应的ICIC，新 ...

ICIC本身是利用RB资源来解决小区干扰问题，无非区别是使用的方式不同，从协议上来看，都是eNB和UE之间的处理，在移动性管理层面上理解，不牵扯MME但这里新增eCO是何具体功能，可否分享相关知识？

时间: 2014-9-18 22:02

作者: hujt

ensonsha 发表于 2014-9-9 11:20
这个方法我是之前从HW的内网上学习到的，更多的是为了解决小区间的同频干扰问题。
部署自适应的ICIC，新 ...

另外，从用户面和控制面的协议来判断UE,eNB,MME的关系看的话，MME的NAS曾主要是包含UE的去附着DETACH（不在线），在线激活ACTIVE和空闲IDLE之间的状态转换，而在ACTIVE状态即RRC连接状态下，是交给基站来决定的，所以，ICIC的本质即RB的分配，应该还是在网络侧工作的，即UE和eNB之间的交互来完成的。

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