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GSM-R隧道覆盖解决方案

1前言

因其具有“风一样的速度”，高铁被喻为“拿掉了翅膀的飞机”，如今国内和国际铁路均进入了高铁时代，适用于高铁的无线通信技术应运而生。GSM-R

（GSMforRailway）正是这样一种专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信技术。它在国际移动通信标准GSM的基础上专门针对铁路通信中的列车调度、列车控制等需求开发了许多定制的附加功能，从而实现在单一系统中整合铁路通信所需的语音和数据通信服务。

对高铁来说，真可谓“穿山越壑寻常事”，在山区路段，铁路沿线经过长短不一的隧道是常见的情形，而隧道这种特殊的狭长型区域导致无线信号波动大，按照常规组网方式往往造成覆盖弱甚至覆盖盲区。GSM-R如何通过无线网络规划，来保证隧道内的信号覆盖和通信

质量？本文将对此进行探讨。

2 GSM-R隧道覆盖设计原则

GSM-R隧道覆盖的设计目标有三点：一是实现双层网络覆盖备份，二是实现隧道内部信号的良好覆盖，三是解决隧道出入口的切换问题，从而保证在单点故障的情况下，网络也能正常良好运行。

2.1双网备份策略

首先来看如何实现双层网络覆盖备份设计目标。所谓双层网络，指在单层网络的基础上增加一层无线覆盖网络，当其中一层主用网络发生故障时由另一层备用网络提供服务，从而提高系统整体的可用性。

实现双网覆盖备份一般有两种类型：同址双站、不同站址交叉覆盖。同址双站双层网络是指两个基站并列

设在同一站址，配置两套BTS，两套BTS相对独立，虽

收稿日期：2010-05-30

处于同一地点但有各自的传输、电源等设备，其余配套

企业视点

设施如机房、铁塔可以共用，这样形成的两个无线网络层，每一层将各由一套BSC控制管理。不同站址交叉覆盖双层网方式，则是在铁路沿线上，两套BSC下的BTS交错分布，形成双层交织冗余的覆盖方式。

2.2天线与泄漏电缆

为了实现隧道内部信号的良好覆盖、解决隧道出入口的切换问题，在隧道场景GSM-R组网中，建议采用BBU+RRU方式，天馈部分主要涉及到天线和泄漏电缆：

◆天线在隧道出/入口建议利用天线做冗余覆盖，避免在隧

道内和隧道口切换重选，尽可能使小区间的切换重选发生在空旷平坦的地带。

对于天线的选择，建议采用高增益高指向性的天线，比如增益21dBi、水平波瓣角35度左右的天线。天线挂高根据隧道的高度而定，一般建议挂高20米左右为宜。

◆泄漏电缆

泄漏电缆具有特殊的信号泄漏功能，因此，在隧道中采用泄漏电缆覆盖方式能很好的解决隧道的覆盖问题。在实际组网中，需要根据隧道长度和覆盖电平要求，计算出泄漏电缆的长度和输入功率要求。

泄漏电缆的电平计算公式如下：

Pr=Po-Lc-La-Lm-d*Lt

其中：Pr为移动台接收到的电平强度，Po为输入泄漏电缆的功率，Lc为泄漏电缆的耦合损耗，La为附加损耗（即连接电缆加上连接电缆头的损耗），Lm为预留的余量（包括列车损耗、人体损耗、宽度因子等），Lt为泄漏电缆线路衰减（通常以百米计）。

2.3隧道覆盖设计新尝试

根据GSM-R系统在隧道场景的三个主要覆盖设计目标，结合RRU可拉远的设备类型，中兴通讯在GSM-R无线网络覆盖设计方面有了新的尝试：

◆采用BBU+RRU的方式

◆隧道的出入口放置RRU连接定向天线，解决出入口的切换问题

◆隧道内采用RRU连接泄漏电缆，实现隧道内的无缝覆盖

◆采用2个RRU连接泄漏电缆覆盖同一段隧道实现RRU的互相备份

◆采用最末端RRU连接邻近BBU的方式实现BBU之间的互相备份

◆每个BBU连接的多个RRU配置成同一个逻辑小区，即多RRU共小区

3 隧道覆盖解决方案

铁路沿线隧道长短不一，因此隧道的覆盖也不可一概而论。一般需要划分为短、中、长三种类型的隧道，划分的长度界定需要根据覆盖能力的预测来决定。一般而言，当两个隧道之间的开放距离大于2km时，认为是孤立的隧道，反之则认为是隧道群。对于孤立的隧道，其长度小于300m属于短隧道，长度在300m~1km之间的属于中等隧道，长度大于1km属于长隧道。

隧道内建议采用BBU+RRU配合泄漏电缆的方式，共同完成对隧道的无线覆盖，以保证列车在高速行驶情况下能进行正常的高质量的服务等级，并且即便在单点故障的条件下，网络能维持预定的服务等级，保证列车的正常运行。

3.1短隧道覆盖

对于短隧道的覆盖，可以采用两种方式：

◆方式一：定向天线直接在隧道出口和入口放置定向天线，由天线覆盖

隧道内和隧道的出入口，适用于短隧道内无法安装任何设备的场景。

此种方式下，隧道入口的天线可以覆盖整段隧道，隧道出口的天线也能