介绍了高铁无线覆盖的复杂性、天线设置、系统干扰和高铁网络覆盖建设策略，然后对高铁网络覆盖配套建设进行了探讨，通过对高速铁路的无线通信特性的分析，得出可以结合高铁的网络覆盖特点、各系统的技术特点和组网方式，并充分利用三家运营商和铁路的资源，全面解决三家运营商的基站配套建设和网络覆盖难题，从而为深茂铁路提供稳定、优质无线网络的结论。
高速铁路 共建共享 窄波束天线 POI合路方案 光纤拉远
To solve the problem of difficulties in Shenmao railway network coverage planning， the paper first introduced the complexity， antenna setting， system interference and construction strategy of high-speed railway wireless coverage， and then probed into the matched construction. Through the analysis of high-speed railway wireless communication characteristics， it reached the conclusion that， considering the characteristics， the technical signatures of various systems and network group styles， making full use of the three operator and railway resources， the difficulty of network coverage and matched operator base station construction problem can be solved as a whole， thus providing stable and high quality wireless network for the Shenmao Railway.
high speed railway co-construction and sharing narrow beam antenna POI combination plan remote optic-fiber
1 研究背景与规划总则
1.1 研究背景
根据《工业和信息化部国务院国有资产监督管理委员会关于2015年推进电信基础设施共建共享的实施意见》（工信部联通﹝2014﹞586号）要求，2015年1月1日起，由铁塔公司承建铁塔等基站配套设施、大型场馆；多业主共同使用的商住楼、党政机关等建筑楼宇类重点场所以及车站、地铁、铁路、高速公路、机场等公共交通类重点场所的室内分布系统，三家电信运营企业原则上不再自建，由铁塔公司设立专项，统一建设。
为了满足高铁、城际铁路等铁路无线覆盖需求，建设内容包括了铁路沿线新建的全部铁塔、隧道与车站分布系统等，这些都由铁塔各省分公司统一组织、统一对接需求、统一谈判、统一规划设计，地市分公司负责现场协调和施工管理。因此，高速铁路的无线网络覆盖规划显得尤为重要，关系到在铁路红线内共享基础设施时，是否能与铁路工程同步设计、同步施工、同步验收、同步交付使用以及降低建设成本。
1.2 网络规划总体原则
综合通讯技术体制、频率、业务特点，结合高速铁路网络的运行现状以及移动网络未来技术演进的需求，高速铁路无线网络覆盖规划和建设总体原则如下：
（1）专项投资、专项建设
在充分利用现有资源的基础上，对高速铁路移动网建设进行专项投资与管理。
（2）统一规划、统一标准
统一标准，精细规划，对覆盖方案和设备选型严格把关，做到网络规划、设计、建设与网络优化目标统一。
（3）语音业务和数据业务并重
在保障语音业务体验的基础上，充分发挥数据业务优势。
（4）多方式、低成本、高效率的覆盖
高速铁路途经的地形和地貌，不同路段各有差异，且高铁无线网络覆盖呈线状分布，因此可采用多种覆盖方式，以低成本且高效率的沿线覆盖作为目标。可以采用BBU+RRU、宏基站、小区分裂、多小区合并等多种覆盖方式，积极推进共建共享。
（5）结合业务长远发展，适当预留资源与容量
充分考虑未来的高速铁路发展趋势、移动网内用户发展趋势和业务发展趋势，对于项目施工以及日常维护较难的地区，诸如桥梁或隧道等，要做出基站的未来容量规划，做到一定的容量预留。
2 深茂铁路无线网络覆盖分析
2.1 高铁无线覆盖的复杂性
与普通铁路和高速公路相比，高速铁路的无线覆盖存在较大区别。高铁的特点为时速高、车体穿透损耗大，所以高速铁路的无线网络规划更具复杂性。
（1）车体穿透损耗
高铁列车车体损耗大，且不同区域的损耗值不同，如车厢连接处、乘客坐席处的损耗就不同。目前国内高速列车中CRH380B车型穿透损耗最高，较前一代CRH380A车型穿透损耗大近10 dB。关于深茂铁路的通信网络规划，参考模型应该以CRH1型车体为准，车体损耗为24～30 dB，以满足高速列车的覆盖要求。
（2）列车时速高
深茂铁路平均时速为200 km，因此规划选择以时速250 km作为设计基础，避免后续提速影响网络质量。高速度的列车一方面导致多普勒效应；另一方面可能导致小区间切换成功率下降等问题。
（3）复杂的地形地貌
深茂铁路经过多个市区、郊区、乡镇和农村等行政区域，主要贯穿了山地、丘陵、隧道等地形地貌，网络覆盖容易被阻断，站址设置应充分利用高铁附近较高的山坡，对高速铁路实现良好覆盖。建议根据实际地理地貌情况，对于红线外站址电源和传输引入困难的，再与铁路方反映协商，共同考虑使用红线内建设。鉴于地形的不同特点，主要采用利旧现网宏站覆盖、现网宏站小区分裂、新建分布式基站覆盖、现网分布式基站的RRU拉远方式覆盖和分布式基站RRU级联方式覆盖等覆盖方式。
2.2 天线设置
高铁路线呈狭长形，加之因为专网小区基站必须根据地域条件而建，基站设置到铁路沿线存在一定距离，所以天线设置需要根据站址离轨道距离而定。
深茂铁路江茂路段，其共享铁路专网站址到铁路沿线的垂直距离不到100 m，应设置窄波束高增益天线，如33°21dBi天线，解决越区覆盖的问题。
阳江和茂名经过山区的路段，规划站址与铁路沿线的垂直距离较大但不超过500 m，可采用65°18dBi天线，依靠天线主瓣对铁路沿线进行主力覆盖。
对天线频段的要求满足以下频段：中国移动GSM网934—954 MHz、中国移动TD-LTE网F频段1880—1920 MHz；中国联通FDD-LTE网1850—1860 MHz、中国联通WCDMA网2130—2145 MHz；中国电信CDMA1X网870—880 MHz、中国电信FDD-LTE网1860—1875 MHz。
2.3 系统干扰
高速铁路覆盖需整合三家运营商多个系统，且同时共享铁路GSM-R专网站址，为规避系统间干扰，各系统与其他系统的干扰隔离度应满足要求如表1所示。
2.4 深茂铁路覆盖建设策略
深茂铁路覆盖工程规划应充分考虑电信运营企业的网络指标要求，共建共享，实现高性价比。结合高速铁路途经的场景，如隧道、平原、山地、丘陵、高架桥等特殊场景，综合考虑深茂铁路的网络覆盖规划。
（1）新建站址规划
深茂铁路江门至茂名段，沿线经过区域为农村、郊区。根据运营商链路预算，主要是中国移动TDD-LTE覆盖受限，结合中国移动TDD-LTE覆盖半径和重叠区域等参数，本期新建基站郊区站点站间距建议为1 km，其中中国联通、中国电信可根据站点布局，站点站间距建议为1.5～2.0 km。
新建站址规划位置与轨道垂直距离在300 m以内的，基站采用30°窄波瓣高增益天线，沿铁路轨道走向覆盖；部分铁路附近有业务需求的区域，可使用65°宽波瓣高增益的天线覆盖铁路，同时满足周边业务需求。
新建站点塔高建议为40～45 m，各运营商独立占用一个平台（轮流分配运营商平台位置）。其中中国移动规划站点天线相对轨面挂高建议为15～25 m；中国联通规划站点相对轨面挂高为20～30 m；中国电信规划站点相对轨面挂高为25～35 m。详细意见如下：
1）鉴于中国移动、中国联通、中国电信三家运营商的使用频率、设备能力及组网方式不同，因此各运营商对站间距要求和实施方案也不一样，表2列出各运营商对站间距的建议要求。
2）按照各电信运营企业指导意见中的链路预算，天线挂高与覆盖半径、站间距的关系如表3所示。
结合表3分析，基站天线需高出轨道20～30 m，且处于视通范围内。在有高架桥的区域，天线挂高应高出高架桥10～20 m，塔高原则上控制在45 m以内。在具体工程中，可根据站间距调整天线挂高。在天线视距覆盖不被树木等遮挡的条件下，共享建设时覆盖距离要求较大的天线可挂于塔桅较高位置。
（2）共建共享
贯彻落实广东铁塔公司承建的铁塔、机房、室内分布系统及其传输管道、电力管道、光缆、电缆、电力接入、设备等通信基础设施与铁路主体工程“同步规划、同步征地、同步设计、同步建设、同步开通”的原则，保障无线信号连续覆盖，提高交通基础设施的信息化水平。在设计中充分考虑运营商的基础设施与铁路GMS-R专网站址的共建共享，具体原则如下所示：
1）铁路红线内的范围内，室外覆盖站址设置优先共享铁路GSM-R专网站址和相关配套设施，包括铁路专网站址机房及其围墙内空间、铁塔、隧道口、洞室等。
2）铁路红线外的室外覆盖站址，部分电源引入离市电距离较远、传输接入离运营商基站传输距离较远的，由铁塔公司牵头和承建，优先考虑共享红线内的铁路电源、铁路轨道沿线槽道和铁路过轨等。
（3）利旧存量站址
1）存量站址密集区域
深茂铁路途经市区或车站等区域，存量站址相对密集。若存量站址距离铁轨小于100 m，可用于覆盖铁路，利用站址资源，增加一个小区组成专网覆盖高铁；同时配置30°窄波瓣高增益天线，沿着铁路走向覆盖。若存量站址距离铁轨大于100 m的，尽量不考虑利旧。
2）存量站址非密集区域
深茂铁路途经市农村和郊区等区域，周边存量站址较少，若存量站址距离铁路轨道垂直距离小于300 m，同样可以增加第四小区覆盖高铁，同时配置30°窄波瓣高增益天线，沿着铁路走向覆盖。
若存量站址距离铁路轨道垂直距离在300～500 m之间，且周边无法选址新建基站，可以考虑利旧，增加小区和配置宽波瓣高增益天线用于覆盖铁路。
存量基站距离铁路轨道垂直距离铁轨大于500 m的，不考虑利旧。
（4）隧道覆盖规划
深茂铁路江茂段途经12座隧道，大部分为中、长距离隧道，主要采用泄露电缆进行覆盖。综合考虑电缆参数和链路预算，且深茂铁路隧道洞室间隔500 m，在每个洞室和隧道口配置一组LTE RRU（GSM每两个洞室配置一组RRU），通过POI分两个方向接入泄露电缆，系统信号通过泄露电缆覆盖隧道。其中，泄露电缆保持在离轨道面的间距2.1～2.6 m之间的侧墙上，隧道内部也可放置切换带。同时隧道口设置天线向外覆盖，延续信号覆盖。
（5）车站覆盖规划
高铁车站大型建筑室内覆盖涉及三家运营商复杂的多系统合路场景，一般采用POI合路方案。深茂铁路车站室内分布系统属于铁路红线内建设，共享铁路电源、机房等配套资源。
1）宏基站覆盖：深茂铁路双水、大槐、马踏和观珠等三类车站，车站规模小，且其客流量不高，经核算周边宏站可以满足车站内网络覆盖质量和业务容量需求的，可采用室外现网宏基站覆盖。
2）室内、室外分布系统覆盖：深茂铁路江门南、阳江和茂名东等大型车站，车站客流量大、面积大、用户数多、话务量高，车站附近宏基站的深度覆盖不满足需求，采用POI合路的室内分布系统方案来覆盖高铁车站。
3 高速铁路配套建设策略
3.1 机房建设策略
（1）建设原则
1）机房选型应根据机房特点、建站需求、现场条件等因素，依据“安全、适用、经济、节能”原则综合确定；
2）机房方案选择须首先满足工艺要求，同时应考虑电源方案、外界环境因素等；
3）机房方案选择应从长远考虑，以期达到全生命周期内综合造价最优的效果。
（2）建设方案
高铁覆盖基站机房建设方案推荐选用室外机柜，但对节点汇聚机房及不能满足客户设备需求等情况应选择土建机房。对跨度较短的桥梁、隧道，范围较小的地势低洼等地区，可采用光纤拉远、泄露电缆等方式解决覆盖，不宜建设机房。
3.2 电源方案设计
（1）电源设备配置原则
电源设备配置原则应参照中国铁塔企业标准《新建基站配套设施总技术要求》（Q/ZTT 1005-2014）、《中国铁塔公司基站通信电源系统配置规范》的相关要求。
（2）常用供电方案
1）高速铁路覆盖基站共分为铁路沿线宏基站、铁路沿线RRU站点两种类型。
2）深茂铁路覆盖基站的供电方案应考虑用电容量、所处站址环境、地区供电条件、RRU数量及拉远距离、拉远电缆敷设条件等因素，综合比选后确定。
3）铁路沿线宏基站常用供电方案为：
引入10 kV高压市电，自建变压器，配置48 V直流供电系统；
引入380 V低压市电，配置48 V直流供电系统。
4）铁路沿线RRU站点常用供电方案为：
引入380 V/220 V低压市电，配置48 V直流一体化电源系统为直流RRU供电；
引入附近宏基站380 V交流电源为交流RRU供电；
将附近宏基站内直流48 V升压至直流280 V，配置远端降压设备为直流RRU供电；
引入220 V低压电源为交流RRU供电。
5）对于交流电源取得困难的站点，在光资源较丰富地区可考虑“纯太阳能”供电方案或“太阳能+后备油机”供电方案。
4 结束语
深茂铁路无线网络覆盖由广东铁塔主导规划建设，统一对接各运营商覆盖需求和整合确定建设方案，比过往运营商独建更具有优势，可以结合高铁的网络覆盖特点、各系统的技术特点和组网方式，并充分利用三家运营商和铁路的资源，更加全面地解决三家运营商的基站配套建设和网络覆盖难题，为深茂铁路稳定、优质的无线网络。同时深茂铁路作为广东铁塔公司投资建设的第一条高速铁路覆盖工程项目，广东铁塔公司与铁路公司首次合作，力争通信基础设施建设与铁路工程同步设计、同步施工、同步验收、同步交付使用，降低建设成本，为广东铁塔公司未来高铁网络覆盖提供宝贵的借鉴经验。
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