02-隧道覆盖解决方案解析课件.ppt

1、铁路隧道覆盖解决方案铁路隧道覆盖解决方案 京信通信系统（中国）有限公司京信通信系统（中国）有限公司 二七年十一月二七年十一月 内容提纲内容提纲 1 铁路隧道覆盖现状铁路隧道覆盖现状 铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 隧道覆盖技术要素隧道覆盖技术要素 采用采用GRRU覆盖隧道覆盖隧道 技术以外的因素技术以外的因素 工程案例工程案例 2 3 4 5 6 铁路隧道覆盖现状铁路隧道覆盖现状 我国铁路现状我国铁路现状?全国铁路营业里程达到全国铁路营业里程达到 7.77.7万公里万公里,2006年，全国铁路完成旅客发送量 125656万人；?2007年4月18日，铁道部进行了第六次大提速，列车时速二百公里

2、级的线路延展里程达到 6003公里，部分区段达到时速250公里；?我国铁路旅客列车向着快捷、舒适的方向发展；铁路隧道覆盖现状铁路隧道覆盖现状 隧道覆盖的意义隧道覆盖的意义?为高速铁路提供民用通信保证为高速铁路提供民用通信保证,新的业务增长点新的业务增长点?满足群体客户需求满足群体客户需求:铁路提速使得铁路旅客的结铁路提速使得铁路旅客的结构发生变化，用户对网络的要求不断提高；构发生变化，用户对网络的要求不断提高；?对语音业务要求：连续通话及通话质量对语音业务要求：连续通话及通话质量?对数据业务的要求：随时随地接入对数据业务的要求：随时随地接入Internet Internet?隧道作为铁路的组成

3、部分，直接影响到铁路覆隧道作为铁路的组成部分，直接影响到铁路覆盖的指标，覆盖势在必行盖的指标，覆盖势在必行 铁路隧道覆盖现状铁路隧道覆盖现状 铁路隧道覆盖开展情况铁路隧道覆盖开展情况?20042004年，广东移动完成京九铁路河源段年，广东移动完成京九铁路河源段?20042004年，广东移动完成广梅汕铁路梅州段年，广东移动完成广梅汕铁路梅州段?20052005年，广东移动完成京广线大遥山隧道群覆年，广东移动完成京广线大遥山隧道群覆盖工程盖工程?20072007年，浙江移动完成浙赣线义乌段隧道覆盖年，浙江移动完成浙赣线义乌段隧道覆盖 铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 铁路隧道覆盖要解决的问题铁路隧

4、道覆盖要解决的问题?隧道内的盲区覆盖隧道内的盲区覆盖?解决隧道口的进出切换解决隧道口的进出切换 铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 影响隧道覆盖效果的环境因素影响隧道覆盖效果的环境因素?隧道类型：隧道类型：单洞双轨、双洞单轨、单洞单轨单洞双轨、双洞单轨、单洞单轨?隧道长度：隧道长度：隧道的长度影响信源选取、覆盖方式等隧道的长度影响信源选取、覆盖方式等 短距离隧道 隧道长度200米 中长距离隧道 200米隧道长度2000米 铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案?车体类型：车体类型：影响隧道覆盖效果的环境因素影响隧道覆盖效果的环境因素 不同车体对无线信号的穿透损耗相同，当前我国不同车体对无线信号的穿透损

5、耗相同，当前我国主要有普通列车、主要有普通列车、CRH1CRH1（庞巴迪）、（庞巴迪）、CRH2CRH2等车体等车体 车型 T型列车 K型列车 庞巴迪列车 普通车厢（dB）12 13 24 卧铺车厢播音室中间过（dB）道（dB）14-16 16 综合考虑的衰减值 12 14 24 CRH2列车 10 10 铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 影响隧道覆盖效果的环境因素影响隧道覆盖效果的环境因素?列车运行速度：列车运行速度：列车运行速度直接影响小区间的切换时间，对隧列车运行速度直接影响小区间的切换时间，对隧道口与室外大站的重叠覆盖区间的大小道口与室外大站的重叠覆盖区间的大小 单位：公里/小时 列车

6、类型 普通列车 特快列车 动车组 最快时速 120 160 250 平均时速 80 120 160 铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 漏缆覆盖方式漏缆覆盖方式 H2 缆 5 1 8 泄漏电缆I2 缆 5 1 8 泄漏电缆J2 缆 5 1 8 泄漏电缆K2 缆 5 1 8 泄漏电缆L2 缆 5 1 8 泄漏电缆1 8 泄漏电缆M2 缆 5 南 下 行 车 道 大大 瑶瑶 山山 隧隧 道道 北北 段段 北 1 8 泄漏电缆 PS8 中继端 上 1 5 泄漏电缆 8 PS10 机房缆10 RS6 光缆5 行 PS11 光缆OPS6 缆 机房11 RS7 车 PS12 远端机 道 M1 PS14 1

7、5 泄漏电缆8 PS13 缆 RS9 机房13 5 H1 PS9 远端机 1 8 泄漏电缆缆 I1 远端机5 J1 OPS5 远端机 1 8 泄漏电缆缆 K1 1 8 泄漏电缆缆 L1 光缆5 OPS3 中继端 远端机光缆 OPS4 机房光缆9 RS5 机房12 RS8 缆 RP1 远端机PS15 功放 北段 2400m 南段 功放 机房14 RP2 RS4 1100m 1200m 1200m 1200m 1200m 铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 漏缆覆盖方式的下行链路计算漏缆覆盖方式的下行链路计算?漏缆输入端注入功率：漏缆输入端注入功率：Pin Pin 要求覆盖边缘场强：要求覆盖边缘场强

8、：P P 漏缆耦合损耗：漏缆耦合损耗：L1 L1，漏缆指标，漏缆指标 人体衰落：人体衰落：L2L2，(5dB)(5dB)宽度因子：宽度因子：L3=20lg(d/2)L3=20lg(d/2)，d d为手机距离漏缆的距离为手机距离漏缆的距离 衰减余量：衰减余量：L4,L4,(3dB)(3dB)车体损耗：车体损耗：L5,L5,与车体有关与车体有关 每米馈线损耗：每米馈线损耗：S S，漏缆指标漏缆指标 漏缆的覆盖距离（米）漏缆的覆盖距离（米）=(Pin=(Pin(P+L1+L2+L3+L4+L5)/S(P+L1+L2+L3+L4+L5)/S 铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 漏缆指标对覆盖的影响漏缆指

9、标对覆盖的影响?漏缆关健指标：耦合损耗（漏缆关健指标：耦合损耗（50%/90%50%/90%）、每百米）、每百米馈线衰耗、信号稳定性。馈线衰耗、信号稳定性。?漏缆指标主要与开孔方式、工艺等因素有关漏缆指标主要与开孔方式、工艺等因素有关?泄露电缆的性能，直接影响覆盖效果泄露电缆的性能，直接影响覆盖效果?泄露电缆的性能直接关系到有源设备的使用数泄露电缆的性能直接关系到有源设备的使用数量。量。铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 漏缆指标对比漏缆指标对比 漏缆厂 漏缆型频率(MHZ)家 号 衰减(dB/km)亨鑫 13/8 900 27 1800 44 77/86 42 62/67 2200 51 77

10、/86 78 60/65 耦合损失75/84(50%/90%)衰减(dB/km)22.6 RFS 13/8 耦合损失60/63(50%/90%)铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 漏缆覆盖方式的下行链路计算漏缆覆盖方式的下行链路计算 漏缆衰落损耗计漏缆衰落损耗计算算.xls 铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 漏缆覆盖方式的建议漏缆覆盖方式的建议?选用性能指标较好的漏缆是关健选用性能指标较好的漏缆是关健 要考虑铁路旅客列车升级，可以参照要考虑铁路旅客列车升级，可以参照庞巴迪列车进行设计庞巴迪列车进行设计 每台主机（输出每台主机（输出34dBm)覆盖不超过覆盖不超过1400米。（米。（-90dBm的

11、边缘场强）的边缘场强）对于单洞双轨的隧道，考虑到投资，对于单洞双轨的隧道，考虑到投资，可采用单边布缆进行覆盖，列车在隧可采用单边布缆进行覆盖，列车在隧道内交会时有一定影响。道内交会时有一定影响。?铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 天线覆盖方式天线覆盖方式 测试目的：依据铁路隧道覆盖的实验数据，建立铁路隧道的覆盖模型。测试条件：1）、车体为庞巴迪列车 2）、在隧道口安装一副定向天线（型号：ODP-090/V09-NW），分4次测试，发射功率分别为5 dBm、10dBm、20dBm、30dBm。2）、测试者在隧道内乘车行驶，列车时速为80km/h，测试者在火车车厢内从信号覆盖的角度看最不利的位置进

12、行测试。具体位置见下图：列车前进方向 测试位置 火车头 3）、列车乘客满座，本节车厢过道中约有10人站立。铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 天线覆盖方式天线覆盖方式 测试工具：GPS 一部，TEMS 手机一部，手提电脑一台，秒表一个。测试方法：用GPS 测试火车速度，秒表计时，将时间换算成距离。TEMS 手机测接收场强;测试数据：100mA50mB40mC60mD列车行驶方向测试点发射功率A-81 dBm-77 dBm-69 dBm-58 dBmB-91 dBm-85 dBm-79 dBm-67 dBmC-101 dBm-95 dBm-84 dBm-77 dBmD/-100 dBm-93 dB

13、m-86 dBm5dBm10dBm20dBm30dBm铁路隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 天线覆盖方式天线覆盖方式 测试结论测试结论 1）、在隧道基本笔直且为单轨铁路的情况下，隧道内安装1副定向天线，在保证-85dBm的边缘场强的情况下：天线输入功率为30dBm，则至少可保证覆盖铁路隧道250米；天线输入功率为20dBm，则至少可保证覆盖铁路隧道190米；天线输入功率为10dBm，则至少可保证覆盖铁路隧道150米；天线输入功率为5dBm，则至少可保证覆盖铁路隧道100米；2）、推论分析结果：若隧道为双轨铁路，当两列车同时对开时，则在隧道一侧安装天线，未装天线的一侧列车的信号覆盖会有一定影响。铁路

14、隧道覆盖方案铁路隧道覆盖方案 漏缆方式与天线覆盖方式比较漏缆方式与天线覆盖方式比较?采用漏缆方式覆盖均匀，不会出现信号突然衰落；采用天线方式信号波动较大，不便于开启手机功控；?采用漏缆方式，每台主机的覆盖距离长（1400米），有源设备相对较少；采用天线方式，每台主机的覆盖距离较短（500米），有源设备相对较多?采用漏缆方式，便于后期网络升级（3G）?漏缆价格较贵，采用漏缆方式，投资较天线方式大?漏缆比天线方式工程施工难度相对要大 隧道覆盖技术要素隧道覆盖技术要素 1.1.2.2.3.3.4.4.5.5.6.6.隧道覆盖信源的选取隧道覆盖信源的选取 上下行链路平衡上下行链路平衡 进出隧道口的切换

15、考虑进出隧道口的切换考虑 GSMGSM的时延窗口的时延窗口 时间色散的考虑时间色散的考虑 系统升级的考虑系统升级的考虑 隧道覆盖技术要素隧道覆盖技术要素 隧道覆盖信源的选取隧道覆盖信源的选取?对于独立的短隧道：对于独立的短隧道：可以采用无线直放站进行覆盖可以采用无线直放站进行覆盖?对于连续隧道群：对于连续隧道群：采用同一专用信源采用同一专用信源（仅用来覆盖隧道），利用光纤拉远进行覆盖，并将隧道与隧道利用光纤拉远进行覆盖，并将隧道与隧道之间的区域纳入隧道覆盖中，避免切换之间的区域纳入隧道覆盖中，避免切换?对于长距离隧道对于长距离隧道 采用专用信源，利用光纤拉远进行覆盖采用专用信源，利用光纤拉远进

16、行覆盖 隧道覆盖技术要素隧道覆盖技术要素 上行链路计算上行链路计算?直放站到达基站的总噪声电平：直放站到达基站的总噪声电平：?每台光纤直放站远端到达基站的噪声每台光纤直放站远端到达基站的噪声 NrepNrep=Nt+Nf+Gup+La_up=Nt+Nf+Gup+La_up=-121+Gup+5-(Pc-Pin)=-121+Gup+5-(Pc-Pin)=-116+(Gup=-116+(Gup Gdn)+(Pout Gdn)+(Pout Pc)Pc)?N N台直放站主机到达基站的总噪声台直放站主机到达基站的总噪声 =-116+(Gup=-116+(Gup Gdn)+(Pout Gdn)+(Pout

17、 Pc)Pc)+10lgN +10lgN 隧道覆盖技术要素隧道覆盖技术要素 上行链路计算上行链路计算?手机到达基站的上行信号电平：手机到达基站的上行信号电平：=手机最大发射功率手机最大发射功率-（基站发射功率（基站发射功率-手机手机下行接收边缘场强）下行接收边缘场强）?到达基站的信号信噪比到达基站的信号信噪比 =手机到达基站的上行信号电平手机到达基站的上行信号电平-到达基站上到达基站上行噪声电平行噪声电平 隧道覆盖技术要素隧道覆盖技术要素 上行链路计算上行链路计算 基站输直放站下行出功率 输出功率(Pc)(Pout)直放站的数量(N)覆盖边缘场强要求(dBm)手机最大发射功率 到达基站的总噪声

18、 到达基站的信号强度（dBm）信噪比(dB)主机 43 43 43 43 43 43 10 4 4-90-90-85 33 33 33-106-110-110-100-100-95 6 10 15 60W 60W 60W 43 43 43 43 37 37 2 10 10-90-90-85 33 33 33-113-112-112-100-100-95 13 12 17 60W 20W 20W 43 43 33 33 10 10-90-85 33 33-116-116-100-95 16 21 10W 10W 隧道覆盖技术要素隧道覆盖技术要素 上行链路计算上行链路计算?当基站带多台大功率直放站

19、时,由于噪声叠加,会造成上行链路失效(信噪比低于接收机灵敏度?如果要带多台(2 台以上)60W 的以上的主机时,需采用具有噪声抑制功能的GRRU设备.隧道覆盖技术要素隧道覆盖技术要素 隧道口切换的考虑隧道口切换的考虑 切换时长为5秒，重叠覆盖区域场强高于-90 dBm的列车运行时间需大于10秒，列车运行设计时速为250km/h，场强 则场强重叠区长度 为：S=VT=(250000/3600)10694 m -90dBm）甲小区乙小区非切换区本小区甲小区切换区非切换区相邻小区乙小区 10s(694m)250 km/h(a)(c)(b)隧道覆盖技术要素隧道覆盖技术要素 隧道口切换的考虑隧道口切换的

20、考虑?在隧道口顶部安装天线；?采用高增益天线；?保证足够的天线口功率（30dBm)。隧道覆盖技术要素隧道覆盖技术要素 GSM时延窗口的考虑时延窗口的考虑?根据GSM网络时隙保护要求，每个基站最远覆盖距离为35Km。由于信号在光纤传输中存在时延，加一光纤拉远设备的时延，光纤最大拉远距离不超过18 Km 隧道覆盖技术要素隧道覆盖技术要素 GSM时间色散的考虑时间色散的考虑?GSM手机接收机的均衡器最大能均衡4bit，当接收到不同路径的同一信号时间差大于4Bit 时（即4*3.7=14.8us），且两个路径的信号强度相差12dB 时，均衡器无法识别，将造成质差掉话现象，这种现象称之为时间色散现象?时

21、间色散可能产生在基站与光纤拉远的重叠覆盖区、光纤拉远设备间的重叠覆盖区 隧道覆盖技术要素隧道覆盖技术要素 GSM时间色散的考虑时间色散的考虑?基站与光纤拉远间的时间色散?L14.8us 时，会产生时间色散现象?采用具有时延自动调整功能的设备可以完全消除时间色散 L2AL1光纤拉远1手机L3光纤拉远2L4信源基站隧道覆盖技术要素隧道覆盖技术要素 系统升级的考虑系统升级的考虑?适应未来铁路列车的发展?在功率预算方面有一定余量?适应于未来3G 网络的升级?器件频段适应未来3G 要求?从功率预算方面进行考虑?从基础设施方面进行考虑：电源、光纤传输、主设备位置预留。采用采用GRRUGRRU覆盖隧道覆盖隧

22、道?GRRU输出功率与基站设备相当?数字射频拉远设备的下行输出功率可达到60W，与基站设备的输出功率属于同一水平。由于数字射频拉远设备具有噪声抑制功能，完全可以做到上、下行链路完全平衡，不会打破基站与手机之间的上、下行链路的平衡；?普通的模拟射频拉远设备，虽然也可将下行发射功率提高，但由于其设备本身会引入上行噪声，不可能保证基站与手机之间上、下行之间平衡关系，产生的直接问题就是或者干扰基站、或者上行覆盖不足，导致下行信号稍弱，便出现上行无法起呼的现象。采用采用GRRUGRRU覆盖隧道覆盖隧道?GRRU不会干扰基站?数字射频拉远设备由于具有上行噪声抑制功能，在对信号进行放大的同时，不会抬升基站的

23、噪声电平，降低基站的接收灵敏度。?普通模拟拉远设备由于其设备本身的噪声系数，必然会抬高上行噪声电平。采用采用GRRUGRRU覆盖隧道覆盖隧道?GRRU不破坏基站与手机之间的上下行链路平衡关系?射频拉远设备要做到上、下行链路增益完全一直，不能因为射频拉远设备的使用，打破基站已有的上、下行平衡关系。如果射频拉远设备上行增益小于下行增益，将会出现基站上行覆盖不足的现象。?普通模拟拉远设备为了不干扰基站，往往通过牺牲上下行平衡，上行增益较下行增益低，会破坏基站与手机之间的上下行平衡关系。采用采用GRRUGRRU覆盖隧道覆盖隧道?GRRU具有时延调整功能?为了保证在射频拉远设备之间的重叠覆盖区域内不产生

24、时间色散掉话现象，要求射频拉远设备具备时延自动调节功能，而传统的模拟射频拉远设备时延是一定的，无法实现时延自动调节。?数字射频拉远设备可实现灵活的组网方式?由于射频拉远设备与基站之间均需采用光纤进行连接，经常会受光纤资源的限制，这样就要求拉远设备具有灵活组网的特性,不仅具有常规的星型组网方案，而且能实现菊花链的组网方式，突破光纤资源的瓶颈 采用采用GRRUGRRU覆盖隧道覆盖隧道?GRRU具有时延调整功能?为了保证在射频拉远设备之间的重叠覆盖区域内不产生时间色散掉话现象，要求射频拉远设备具备时延自动调节功能，而传统的模拟射频拉远设备时延是一定的，无法实现时延自动调节。?数字射频拉远设备可实现灵

25、活的组网方式?由于射频拉远设备与基站之间均需采用光纤进行连接，经常会受光纤资源的限制，这样就要求拉远设备具有灵活组网的特性,不仅具有常规的星型组网方案，而且能实现菊花链的组网方式，突破光纤资源的瓶颈 采用采用GRRUGRRU覆盖隧道覆盖隧道?GRRU具有可靠完善的网管监控能力 以太网接口无线Moden告警通知短信告警通知短信监控中心监控中心E1传输网GSM网络管理员手机管理员手机以太网接口GRRUGRRU以太网接口技术以外的因素技术以外的因素?铁路部门的配合与支持 电源的解决 隧道内设备的安装位置 漏馈的安装 天线的安装 安全因素 技术以外的因素技术以外的因素?铁路部门的配合与支持?铁路属于安

26、全级别很高的部门，铁路部门的配合与支持是工程实施的前提；?铁路部门配合主要包括：办理施工许可证、开设施工时间窗口、施工用电、提供设备安装位置、提供设备取电、设备安全保障、后期设备维护检修等因素 技术以外的因素技术以外的因素?电源的解决电源的解决?铁路沿线中继机房内有铁路沿线中继机房内有 2424小时不间断电源。小时不间断电源。铁路中继机房一般设置在隧道外部，对于铁路中继机房一般设置在隧道外部，对于较长隧道，隧道内每隔较长隧道，隧道内每隔 1.2km 1.2km有一个中继有一个中继机房；与铁路部门协调从中断机房内取电；机房；与铁路部门协调从中断机房内取电；?从中继机房至主机的电源线沿隧道内的电从

27、中继机房至主机的电源线沿隧道内的电缆沟走线缆沟走线 技术以外的因素技术以外的因素?隧道内设备的安装隧道内设备的安装?隧道两侧每隔隧道两侧每隔5050米有一个避车洞，设备可米有一个避车洞，设备可安装在避车洞内；安装在避车洞内；?设备与中继机房安装同一侧，以便取电方设备与中继机房安装同一侧，以便取电方便；便；技术以外的因素技术以外的因素?泄漏电缆安装泄漏电缆安装?泄漏电缆沿隧道壁水平安装，每隔泄漏电缆沿隧道壁水平安装，每隔1 1米打一个卡码米打一个卡码固定；固定；?电缆距铁轨高度为电缆距铁轨高度为3 3米米,与车窗平行；与车窗平行；?泄漏电缆孔指向车窗，方向水平；泄漏电缆孔指向车窗，方向水平；?安

28、装示意图如下：安装示意图如下：泄露电缆 信号发射方向 隧道侧壁 铁轨 3m 隧道侧壁 3m 侧视图 正视图 技术以外的因素技术以外的因素?天线的安装天线的安装?天线用支架固定在隧道侧壁，距铁轨高度为3.5米，方向与铁轨方向平行；?馈线沿隧道壁水平安装，每隔1米打一个卡码，距铁轨高度为3米；?无源器件（功分器、耦合器）用支架固定在隧道侧壁，距铁轨高度为3米；?隧道内的无源器件均需做好防水措施 天线 隧道侧壁 馈线 铁轨 3m 20cm 天线 3.5m 隧道侧壁 3.5m 侧视图 正视图 技术以外的因素技术以外的因素?安全因素安全因素?人身安全及设备安全，电气化区段要注意保持与接触网的距离；注意铁路通信设备的安全。?铁路列车通过频繁，行车干扰严重。列车通过时危险性较大，施工时要特别注意安全。?铁路部门每天晚上均有1小时左右作为检修窗口时间，施工时可利用每天铁路检修窗口进行施工；?施工时需与铁路部门协商制定施工方案及规范，必要时请铁路专用施工队施工。