隧道覆盖解决方案解析课件.ppt

铁路隧道覆盖解决方案,京信通信系统（中国）有限公司,二七年十一月,内容提纲,1,铁路隧道覆盖现状,铁路隧道覆盖方案,隧道覆盖技术要素,采用,GRRU,覆盖隧道,技术以外的因素,工程案例,2,3,4,5,6,铁路隧道覆盖现状,我国铁路现状,?,全国铁路营业里程达到,7.7,万公里,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,隧道覆盖的意义,?,为高速铁路提供民用通信保证,新的业务增长点,?,满足群体客户需求,:,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；,?,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,Internet,?,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,铁路隧道覆盖现状,铁路隧道覆盖开展情况,?,2004,年，广东移动完成京九铁路河源段,?,2004,年，广东移动完成广梅汕铁路梅州段,?,2005,年，广东移动完成京广线大遥山隧道群覆,盖工程,?,2007,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,铁路隧道覆盖要解决的问题,?,隧道内的盲区覆盖,?,解决隧道口的进出切换,铁路隧道覆盖方案,影响隧道覆盖效果的环境因素,?,隧道类型：,单洞双轨、双洞单轨、单洞单轨,?,隧道长度：,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,长距离隧道,隧道长度,2000,米,铁路隧道覆盖方案,?,车体类型：,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,主要有普通列车、,CRH1,（庞巴迪）、,CRH2,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,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,单位：公里,/,小时,列车类型,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,漏缆覆盖方式,H,2,缆,5,1,8,泄漏电缆,I,2,缆,5,1,8,泄漏电缆,J,2,缆,5,1,8,泄漏电缆,K,2,缆,5,1,8,泄漏电缆,L,2,缆,5,1,8,泄漏电缆,1,8,泄漏电缆,M,2,缆,5,南,下,行,车,道,大,瑶,山,隧,道,北,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,M,1,PS14,1,5,泄漏电缆,8,PS13,缆,RS9,机房,13,5,H,1,PS9,远,端,机,1,8,泄漏电缆,缆,I,1,远,端,机,5,J,1,OPS5,远,端,机,1,8,泄漏电缆,缆,K,1,1,8,泄漏电缆,缆,L,1,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,RS4,1100,m,1200m,1200m,1200m,1200m,铁路隧道覆盖方案,漏缆覆盖方式的下行链路计算,?,?,?,?,?,?,?,?,?,漏缆输入端注入功率：,Pin,要求覆盖边缘场强：,P,漏缆耦合损耗：,L1,，漏缆指标,人体衰落：,L2,，,(5dB),宽度因子：,L3=20lg(d/2),，,d,为手机距离漏缆的距离,衰减余量：,L4,(3dB),车体损耗：,L5,与车体有关,每米馈线损耗：,S,，,漏缆指标,漏缆的覆盖距离（米）,=(Pin,(P+L1+L2+L3+L4+L5)/S,铁路隧道覆盖方案,漏缆指标对覆盖的影响,?,漏缆关健指标：耦合损耗（,50%/90%,）、每百米,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,?,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,量。,铁路隧道覆盖方案,漏缆指标对比,漏缆厂,漏缆型,频率,(MHZ),家,号,衰减,(dB/km),亨鑫,13/8,900,27,1800,44,77/86,42,62/67,2200,51,77/86,78,60/65,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,漏缆覆盖方式的下行链路计算,漏缆衰落损耗计,算,.xls,铁路隧道覆盖方案,漏缆覆盖方式的建议,?,?,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,庞巴迪列车进行设计,每台主机（输出,34dBm),覆盖不超过,1400,米。（,-90dBm,的边缘场强）,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,道内交会时有一定影响。,?,?,铁路隧道覆盖方案,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,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：,100m,A,50m,B,40m,C,60m,D,列车行驶方向,测试点,发射功率,A,-81 dBm,-77 dBm,-69 dBm,-58 dBm,B,-91 dBm,-85 dBm,-79 dBm,-67 dBm,C,-101 dBm,-95 dBm,-84 dBm,-77 dBm,D,/,-100 dBm,-93 dBm,-86 dBm,5dBm,10dBm,20dBm,30dBm,铁路隧道覆盖方案,天线覆盖方式,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。,铁路隧道覆盖方案,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,1.,2.,3.,4.,5.,6.,隧道覆盖信源的选取,上下行链路平衡,进出隧道口的切换考虑,GSM,的时延窗口,时间色散的考虑,系统升级的考虑,隧道覆盖技术要素,隧道覆盖信源的选取,?,对于独立的短隧道：,可以采用无线直放站进行覆盖,?,对于连续隧道群：,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,之间的区域纳入隧道覆盖中，避免切换,?,对于长距离隧道,采用专用信源，利用光纤拉远进行覆盖,隧道覆盖技术要素,上行链路计算,?,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,Nrep,=Nt+Nf+Gup+La_up,=-121+Gup+5-(Pc-Pin),=-116+(Gup,Gdn)+(Pout,Pc),?,N,台直放站主机到达基站的总噪声,=-116+(Gup,Gdn)+(Pout,Pc),+10lgN,隧道覆盖技术要素,上行链路计算,?,手机到达基站的上行信号电平：,=,手机最大发射功率,-,（基站发射功率,-,手机,下行接收边缘场强）,?,到达基站的信号信噪比,=,手机到达基站的上行信号电平,-,到达基站上,行噪声电平,隧道覆盖技术要素,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,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,上行链路计算,?,当基站带多台大功率直放站时,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=V,T=(250000/3,600),10,694 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,隧道口切换的考虑,?,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,GSM,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,GSM,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,GSM,时间色散的考虑,?,基站与光纤拉远间的时间色散,?,L,（,(14.8*10-6-t,直,)*3*105-1.5d)/2.1,?,假设基站与光纤拉远之间的光纤路由为直线距离，即,d=0,则不产生时间色散的最大距离,L,为,1.8,公里。,?,假设基站与光纤拉远之间的光纤路由绕行长度为,1,公里，,即,d=1,则不产生时间色散的最大距离,L,为,1.1,公里。,手机,L1,L,L2,信源基站,射频拉远单元,隧道覆盖技术要素,GSM,时间色散的考虑,?,光纤拉远与光纤拉远间的时间色散,?,T1-,T2=t,L2,-t,L1,+,（,t,L4,-t,L3,）,14.8us,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,L2,A,L1,光纤拉远,1,手机,L3,光纤拉远,2,L4,信源基站,隧道覆盖技术要素,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,GRRU,覆盖隧道,?,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,GRRU,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,GRRU,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,GRRU,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,GRRU,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,GRRU,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,监控中心,E1,传输网,GSM,网络,管理员手机,以太网接口,GRRU,GRRU,以太网接口,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,?,铁路部门的配合与支持,?,铁路属于安全级别很高的部门，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,?,电源的解决,?,铁路沿线中继机房内有,24,小时不间断电源。,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,1.2km,有一个中继,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,缆沟走线,技术以外的因素,?,隧道内设备的安装,?,隧道两侧每隔,50,米有一个避车洞，设备可,安装在避车洞内；,?,设备与中继机房安装同一侧，以便取电方,便；,技术以外的因素,?,泄漏电缆安装,?,泄漏电缆沿隧道壁水平安装，每隔,1,米打一个卡码,固定；,?,电缆距铁轨高度为,3,米,与车窗平行；,?,泄漏电缆孔指向车窗，方向水平；,?,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,?,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,?,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。,