基于GRRU的高铁专网覆盖解决方案研究

赵　慧　李海胜

（郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052）

【摘　要】铁路大提速后，“和谐号”列车CRH动车组正式开通，由于CRH动车组的车体密封性好、车速快、损耗高等一系列原因，车厢内的通信质量明显下降。现有的常规GSM网络无法为高速列车有效服务。以CRH动车组为例，其设计时速最高可达350公里/小时，对于GSM移动网络来说，会出现诸如穿透损耗、多径时延、多普勒频移等一系列问题，这些因素会导致高速列车内的通话质量下降、接通率大幅降低、掉话率大幅度增加等问题，因此为保证乘客的通信畅通和通信质量，针对实际情况，提出了基于GRRU的高铁专网解决方案，解决和优化列车在高速行驶状态下通信质量差、掉话、接通率低等问题。

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关键词 GSM高速铁路覆盖；解决方案；GRRU

作者简介：赵慧（1985—），女，汉族，河南安阳人，硕士，郑州铁路职业技术学院，助教，研究方向为电子信息工程。

李海胜（1984—），男，汉族，河南通许人，硕士，郑州铁路职业技术学院，助教，研究方向为计算机应用。

0　引言

2007年4月18日，我国铁路第六次大提速开始。2009年12月，武广线重连列车达到394km/h的试验速度。2010年12月3日，在京沪高铁枣庄至蚌埠先导段联调联试综合试验中，国产新型动车组“和谐号”CRH380最高运行时速达486.1km/h。

1　铁路提速后对网络的影响

铁路提速后，对现有网络进行测试，覆盖铁路网络的移动通信网运营质量明显下降，对比铁路提速前后并参照《许昌移动高速铁路无线覆盖测试报告》，对动车组与普通特快列车的网络覆盖进行对比，对比结果如表1所示：

如表1所示，高速动车组在运行当中，存在如下问题：线覆盖率大幅降低，无线信号质量下降，接通率大幅降低，掉话率大幅增加，移动终端脱网[1]。

2　专网覆盖方案与现网调整方案对比

目前针对高速列车网络覆盖质量优化的主要的思路有专网覆盖和现网调整，其主要差别在于对外围影响的控制方法和建设优化的方式[2]。

2.1　专网覆盖与现网调整的相同点

（１）专网覆盖和现网调整都要求形成清晰明了的主覆盖信号序列。

（2）覆盖方法相同，两者均以基站为主、直放站为辅的覆盖方法，采用分裂第4小区、高增益天线等技术手段。

2.2　专网覆盖与现网调整的不同点

（１）专网结构只吸收列车的业务；而现网优化方案在一定程度上还需要吸收周边的话务[3]。

（2）为避免信号向周边区域的泄漏，要求对专网信号有较强的控制，并且只覆盖铁路区域。

2.3　专网覆盖的特点分析

（１）专网信号切换重选顺畅、简洁能更好地应对列车提速[4]。

（2）专网只需配置较少量的载波，频率设计难度低。

通过理论分析和实际情况相结合，我们实施“基站＋GRRU”的专网覆盖方式来实现。

3　基于GRRU的高铁专网解决方案

3.1　GRRU的模块构成

GRRU的模块构成如图1所示：

3.2　GRRU的技术特点和优势

GRRU采用软件无线电技术，通过光纤连接到远端，利用远端的射频单元再生、放大，实现基站信号拉远的无线网络覆盖设备，在对铁路狭长区域进行覆盖时，GRRU具有如下特点：

数字射频拉远设备输出功率与基站设备相当，输出功率高，满足要求。

提供上行噪声抑制功能。

支持上下通道延迟测量、上报和补偿及时延校准的功能。

具有灵活的组网方式

星型结构：即一台中继端直接带多个远端（数目暂定为一拖二）；

星型级联结构（菊花链结构）：适合于铁路的覆盖；

混合式结构：此结构网络具有传输动态范围大，适配的远端个数不受限制。

数字射频拉远设备具有可靠稳定的监控功能。

3.3　GRRU专网无线覆盖

鉴于高速铁路覆盖距离长、纵深广，数字射频拉远系统组网灵活，我们采取菊花链型组网方式，可进行远距离覆盖。

我们对京广线保定区段的高铁进行网络优化，此区段主要覆盖密集城区、郊区，覆盖的总体长度为23.5千米，主要解决此处覆盖场强不达标、掉话严重、切换频繁等一系列问题。GRRU覆盖如图2所示：

图２　GRRU覆盖测试图

GRRU覆盖前后对比，如图3、图4所示：

4　小结

通过GRRU高铁专网覆盖以后，大幅降低基站投资，通过测试表明通话质量提高，由原来的90.81%提升到97.59%，覆盖率由原来的81.6%提升到96.4%，切换次数也由原来的40下降到4，并且切换失败和掉话次数明显减少。各项指标均得到了明显的改善。

通过对本次GRRU高铁专网覆盖的具体实施，取得了很好的效果，优化了GSM无线网络覆盖的效果。

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参考文献

［１］黄松飞.中国移动破解京津高铁移动通信覆盖难题[J].通信世界,2008(36):10.

［２］钟勇.高速铁路GSM网络覆盖解决方案的研究[J].中国新通信,2009(21):15.

［３］段梁文.江西联通GSM网高铁覆盖方案的研究与实践[D]．北京:北京邮电大学,2010.

［４］李宗林.当前GSM网络规划中存在的问题和发展趋势研究[J].信息与电脑,2011(8):107.

［责任编辑：汤静］