高铁的网络设计挑战和方案讨论

hujt

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。。。