TD-LTE高速铁路覆盖方案

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　　据著名咨询公司UIC的研究，当前全球在建和计划建设的高铁里程超过28000公里，主要分布在亚太地区如中国、日本，以及欧洲地区的英国、法国、德国。中国占据总分布的35%，位列全球首位。预计未来几年全球高铁投资总额将达到7769亿美元，其中信息化设备投资583亿美元。

　　高铁运行速度可达250公里/小时，作为一种高效经济的城际交通方式，日渐成为人们中长距离出行的首选。以京沪高铁为例，78.9%的客户选择高铁出行，预计到2020年，双向客流量将达到14000万次。随着智能终端及移动互联网业务的高速发展，用户搭乘高铁出行时，有越来越多的移动办公和网络娱乐需求，如电话会议、视频点播、互动游戏、上网等。由于高端商务客户云集，高铁通信逐步成为各运营商品牌展示、获取可观经济利润及拉升高端客户黏合度的新竞争领域。如何在高速运行、客流集中、业务容量高、部署场景复杂的高铁内提供高质量的网络覆盖，成为运营商和设备商面临的重大挑战。

　　不同于以往铁路覆盖，高铁覆盖不仅仅要提供良好的语音业务，而且对数据业务要求很高。高铁覆盖可提供的业务分为4类：安全监控类、媒体信息类、语音类和移动互联网类。安全监控指的是安防，通过通信网络传回实时监控高清画面，保证高铁安全运营。媒体信息和移动互联网类型指在高铁中提供实时IPTV、视频浏览、移动办公和上网等业务。但由于高铁车体损耗大且高速运行会导致严重的多普勒效应，造成频繁的切换和重选，使得网络质量骤降，掉话显著，上网速率低，用户体验差。如何实现体验良好的高铁覆盖呢？中兴通讯推出的TD-LTE高铁覆盖方案，解决了这一难题。

　　据权威机构GSA（全球移动设备提供商协会）的最新统计，截止到2013年4月7日，全球已有67个国家部署了163张LTE商用网络。LTE浪潮已经席卷全球。多载波TD-LTE单站最大峰值速率可达1Gbps，是现今3G技术的几十倍。同时，TD-LTE不同于FDD LTE和3G技术的重要一点在于它的上下行带宽不固定，可以通过不同的上下行时隙配比来满足多种业务需要，以达到最优的业务体验和最佳的频谱利用率。所以TD-LTE技术也是视频监控、城市安防、高铁覆盖的首选。

　　关键技术克服高铁通信难题

• 自适应频率补偿技术对抗多普勒频移。高铁覆盖由于属于高速运行环境，多普勒效应明显，甚至在基站上将产生二倍频偏，严重影响基站的解调性能，直接导致信号质量急剧下降。中兴通讯采用自适应频率补偿技术对抗多普勒频移，相对于静止状态，高速状态下频偏值为1500Hz时仅存在0.2dB左右的性能损失，避免了信号失真。
• 超级小区方案降低切换和重选次数。不同基站的射频模块采用相同的频率及参数设置，在逻辑上设置为同一小区。通过将相邻的射频模块设置为同一小区，可以有效避免传统覆盖方案中切换过于频繁的问题，同时可缓解小区间的干扰问题。超级小区方案还可增加高铁专网单个小区的覆盖面积，不仅减少了专网的切换次数，提升了网络指标，还可以有效减少站点需求数，减少配套、土建等投资。
• 成熟的网优手段有效提升高铁覆盖性能。和普通覆盖场景相比，高铁覆盖的参数优化更加复杂和敏感。中兴通讯凭借多年的网络优化经验，摸索出一套成熟的高铁网优手段，可有效提升高铁覆盖的网络性能。高铁移动速度快，导致终端在一个小区驻留时间内可能无法完成小区选择，通过优化手段可排除一些不需要或重复的系统信息，简化邻区关系，降低重选时间；还可以合理设置重叠覆盖区，保证小区重选成功率；优化切换参数，缩短切换时延；优化呼叫流程，缩短呼叫时延；合理设置计时器参数。

　　创新回传方案

　　为了进一步提升高铁覆盖性能，中兴通讯提出了创新的TD-LTE回传方案。TD-LTE回传方案在高铁内部署TD-LTE机载台，在高铁外部署TD-LTE机载台天线，机载台将接收到的TD-LTE信号经过解调和放大再传输给下一层部署的TD-LTE室内微基站或WiFi信号转发器（见图1）。这样做可极大提升高铁内部网络覆盖质量。

• 网络架构创新，从根本上解决无线信号穿透车体所带来的损耗；
• 利用车体穿透损耗，避免车厢外的公网信号给车厢内分布网络带来的无线干扰；
• 车载天线可选用高增益天线以改善车载台与基站之间的无线链路；
• 为车厢内部用户提供相对静止的无线传播环境，提升网络服务性能。

　　统一网管实现高效运维

　　中兴通讯可提供TD-LTE的业务、基站、终端全系列产品解决方案，横跨0.4GHz到3.5GHz频段，满足多频段、多场景的各种网络覆盖需求。为了有效提升高铁覆盖性能，中兴通讯更提供多向接口的统一网管U31，包含故障搜集、性能统计、配置管理、系统管理、日志管理等多个模块，可统管核心网、业务、传送网、回传网、2G/3G/4G等多个网络，极大节省运维成本，实现高效运维。

　　打造全球首张高铁TD-LTE覆盖网络

　　沪杭高速铁路嘉兴段是沪杭高铁通信覆盖网络建设的核心。中国移动前期已有GSM网络专网覆盖，提供语音和低速数据业务。2011年中兴通讯采用TD-SCDMA技术为沪杭高铁设计部署了通信网络。2012年，中兴通讯对原嘉兴段TD-SCDMA网络升级至TD-SCDMA/TD-LTE双模网络，打造了全球第一个TD-LTE backhaul商用网络，开启TD-LTE作为高铁无线回传的新纪元。