高速鐵路信號技術(shù)論文(2)
高速鐵路信號技術(shù)論文篇二
高速鐵路手機信號專網(wǎng)覆蓋關(guān)鍵技術(shù)
摘要：隨著高速鐵路網(wǎng)的建成，高速鐵路手機信號網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求越來越高，采用何種網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式對高速鐵路覆蓋顯得尤為重要，以下介紹是本人在工作中接觸并且實際應(yīng)用的一種覆蓋方式。
關(guān)鍵詞：高速鐵路隧道專網(wǎng)大網(wǎng)泄漏電纜
中圖分類號： U45文獻標識碼：A 文章編號：
一、背景
2004年1月，國務(wù)院常務(wù)會議討論通過了《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，這是國務(wù)院批準的第一個行業(yè)規(guī)劃，也是截至2020年我國鐵路建設(shè)的藍圖。正是2004年1月通過的這份綱領(lǐng)性文件，促使青藏鐵路提前一年建成通車，指導(dǎo)全國鐵路第六次大面積提速成功實施，讓大秦鐵路突破世界重載運量極限，更推動京津城際鐵路開通運營，開辟了中國高速鐵路的新紀元。
鐵路網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)四橫四縱客運專線，建設(shè)客運專線1.2萬公里以上，客車速度目標值達到每小時200公里及以上。具體建設(shè)內(nèi)容：
1、“四縱”客運專線：
?、疟本?南京-上?？瓦\專線，貫通京津至長江三角洲東部沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū);
?、票本?武漢-廣州-深圳客運專線，連接華北和華南地區(qū);
⑶北京-沈陽-哈爾濱(大連)客運專線，連接華北和東北地區(qū);
?、群贾?寧波-福州-深圳客運專線，連接長江三角洲、珠江三角洲和東南沿海地區(qū)。
2、“四橫”客運專線：
?、判熘?鄭州-西安-蘭州客運專線，連接華東和西北地區(qū);
?、粕虾?杭州-南昌-長沙-貴陽-昆明客運專線，連接華東、華中和西南地區(qū);
?、乔鄭u-石家莊-太原客運專線，連接華東和華北地區(qū);
⑷上海-武漢-重慶-成都客運專線，連接西南和華東地區(qū)。
二、高速鐵路網(wǎng)信號覆蓋解決方式
隨著高速鐵路網(wǎng)的建成，時速達到200公里/小時至350公里/小時，對鐵路網(wǎng)手機信號覆蓋提出了更高的要求。
1、新建高速鐵路客運專線對列車覆蓋帶來的不利影響：
(1)列車車體損耗大，信號屏蔽嚴重;
(2)列車速度快，頻偏嚴重;
(3)切換頻繁，掉話率高;
(4)位置更新頻繁，信令負荷大;
根據(jù)以上對高速鐵路帶來的不利影響分析，我們認為采用光纖RRU拉遠專網(wǎng)覆蓋方式更適合高速鐵路覆蓋，專網(wǎng)形成獨立網(wǎng)絡(luò)，使用獨立的載頻資源。
2、為了解決列車內(nèi)的信號覆蓋，主要從以下兩個方面進行解決：
(1)針對高速移動用戶的特點對鐵路沿途的現(xiàn)有基站設(shè)置及配置進行優(yōu)化，調(diào)整基站參數(shù)，改變天線方位角。
(2)引入專網(wǎng)覆蓋，在高速鐵路沿途重新規(guī)劃一個專網(wǎng)小區(qū)，只對鐵路沿線進行覆蓋。
3、高速鐵路覆蓋存在兩種場景
根據(jù)鐵路運行的場景不同，采用覆蓋方式也不同，平原山區(qū)采用在鐵路沿線建設(shè)鐵塔(或桅桿)方式進行覆蓋，隧道內(nèi)采用泄露電纜方式進行覆蓋。
(1)平原、山區(qū)
平原、山區(qū)存在周圍基站大網(wǎng)覆蓋，考慮到大網(wǎng)和專網(wǎng)存在網(wǎng)絡(luò)交叉覆蓋，需要對大網(wǎng)基站參數(shù)調(diào)整，頻率規(guī)劃，避免專網(wǎng)與大網(wǎng)之間存在同頻、鄰頻干擾。專網(wǎng)覆蓋采用在鐵路沿線建設(shè)鐵塔(或桅桿)方式，采用高增益窄角度天線，考慮到覆蓋成本及覆蓋效果，并且要盡量減少對大網(wǎng)的影響，根據(jù)列車速度及小區(qū)切換時間計算，天線高度在鐵軌以上10米左右為宜，站間距700米左右為宜，并且天線和列車要能夠直視，中間不得有阻擋。
(2)隧道
隧道覆蓋建議采用13/8”耦合型泄露電纜覆蓋，隧道內(nèi)均建有設(shè)備洞室，洞與洞間距約1公里(京石客運專線和津秦客運專線設(shè)備洞室間距均為1公里)，漏纜掛高建議與車窗平行。
隧道覆蓋有兩種覆蓋方式：一種是單邊覆蓋，一種是雙向覆蓋。
對于單邊覆蓋，主設(shè)備輸出功率按照40dBm/CH(總功率60W)，減去饋線接頭、合路器損耗2dB，實際入泄漏電纜功率38 dBm/CH，為保證漏纜末端的覆蓋達到要求，那么漏纜末端輸入功率要大于21dBm，所以鏈路內(nèi)允許的線路損耗為：38-21-1=16dB。在900M頻段，13/8泄漏電纜損耗為：2.3dB/100m。由此可得，泄漏電纜的長度不能大于：(16/2.3)*100=695米。實際單設(shè)備總覆蓋距離：695米。
對于雙邊覆蓋，主設(shè)備輸出功率按照40dBm/CH(總功率60W)，減去饋線接頭損耗、合路器和二功分插損5dB，實際入泄漏電纜功率35dBm/CH，所以電纜內(nèi)允許的線路損耗為：35-21-1=13dB。13/8泄漏電纜損耗為：2.3dB/100m。由此可得，泄漏電纜的長度不能大于：(13/2.3)*100=565米。實際單設(shè)備總覆蓋距離：1130米。
對比兩種覆蓋方式，在設(shè)備輸出功率相同的情況下，采用雙邊覆蓋的方式實際覆蓋距離要遠大于采用單邊覆蓋的方式。所以隧道覆蓋采用雙邊覆蓋的方式。
三、專網(wǎng)覆蓋注意事項：
1、專網(wǎng)覆蓋要求專網(wǎng)信號只覆蓋鐵路，不覆蓋周邊區(qū)域，要求對信號方向性有很好的控制，盡量避免對外圍區(qū)域的泄露;為此在平原、山區(qū)采用高增益窄角度天線;
2、專網(wǎng)形成虛擬的獨立網(wǎng)絡(luò)，只在車站區(qū)域設(shè)置與大網(wǎng)的切換出入口，鐵路沿線覆蓋區(qū)不設(shè)大網(wǎng)鄰區(qū)，減少列車運行過程中切換和重選次數(shù)，提高通話質(zhì)量;
3、專網(wǎng)覆蓋完全不吸收大網(wǎng)業(yè)務(wù)，只吸收列車上的業(yè)務(wù);
4、專網(wǎng)覆蓋使用專用的載頻資源，要避免與大網(wǎng)形成同頻、鄰頻干擾;同時要避開鐵路專網(wǎng)GSM-R頻率，不能對鐵路GSM-R形成干擾;
5、采用RRU拉遠系統(tǒng)，以其級聯(lián)組網(wǎng)方式，保證高鐵覆蓋的連續(xù)性;
四、專網(wǎng)覆蓋優(yōu)缺點
1、專網(wǎng)覆蓋的優(yōu)點
(1)專網(wǎng)只有唯一的重選切換序列，信號更簡潔，重選和切換更順暢，因此專網(wǎng)能更好地滿足列車覆蓋;
(2) 專網(wǎng)完全不吸收大網(wǎng)業(yè)務(wù)，因此只需要配置較少量的載波，頻率設(shè)計也較容易;
2、專網(wǎng)覆蓋的缺點
(1) 專網(wǎng)只在車站設(shè)有與大網(wǎng)的出入口，如果在車站不能進入專網(wǎng)小區(qū)，則在列車運行期間手機將很難進入專網(wǎng)，造成長時間質(zhì)差的問題，為此必須保證車站大網(wǎng)與專網(wǎng)的相鄰切換關(guān)系正常，并且要保證專網(wǎng)的信號覆蓋強度;
(2) 專網(wǎng)對覆蓋質(zhì)量要求更高，如果手機在專網(wǎng)中一旦脫離專網(wǎng)，將很難重新進入專網(wǎng)，造成長時間質(zhì)差，為此要保證鐵路沿線專網(wǎng)信號覆蓋的連續(xù)性和信號強度;
(3) 如果鐵路外圍用戶選擇了專網(wǎng)信號，那么用戶離開鐵路覆蓋范圍時，由于專網(wǎng)沒有設(shè)置與大網(wǎng)相鄰關(guān)系，用戶會出現(xiàn)脫網(wǎng)和掉話現(xiàn)象，為此在保證專網(wǎng)滿足覆蓋的前提下，盡量降低天線的輸出功率，避免專網(wǎng)覆蓋范圍過大;
綜上所述，采用專網(wǎng)覆蓋能夠滿足高速鐵路手機信號網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，提高了通話質(zhì)量和通話效果，滿足了手機用戶的需求，給運營商數(shù)量了良好的形象。
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