高铁移动网络建设中的共建共享分析

摘要　文章首先阐述了共建共享的必要性，然后结合高铁建设情况，对高铁沿线电信基础设施共建共享的实施进行了研究，通过对比分析了基础设施共建共享的投资节省情况，最后以干扰为例对共建共享的技术问题作了分析。

关键词　高速铁路　电信基础设施　共建共享　干扰　节能减排

1　引言

目前国内高铁建设正如火如荼地进行，预计到2020年高速铁路总里程将超过1.6万公里。既有线上绝大部分中高端旅客将被分流至高铁上，各大运营商出于服务旅客的目的及竞争的需要，势必会进行高铁沿线的移动覆盖。

为减少铁路沿线通信基础设施重复建设，加快铁路沿线通信网络建设，工业和信息化部与铁道部于2010年3月30日了工信部联通[2010]99号文《关于加强铁路沿线通信基础设施共建共享的通知》，对今后铁路沿线通信基础设施共建共享提出了明确的要求。本文结合高铁移动通信网络的建设情况，对如何开展铁路沿线共建共享工作进行了分析。

2　共建共享的必要性

2.1高铁环境的制约

高铁建设沿线基本上由高架桥及隧道构成，且所经区域绝大部分为基础设施缺乏的郊区农村，这种种原因导致高铁沿线通信基础资源有限。各大运营商除相互间的共建共享外，还必须考虑与铁路部门的通信基础设施的共建共享。

2.2节能减排的需要

节能减排是我国基本国策中的重要内容，共建共享能有效降低网络建设工程对土地、电力资源、建材及人力的消耗，是通信工程节能减排最佳手段之一。在高铁移动通信网络建设中，通过共享机房、铁塔、电源、蓄电池、空调等设施可有效提高设施利用率，降低基站选址难度，节省大量能源。

2.3投资成本的节约

通信设施的共建共享可有效地节约投资成本和运维成本。从目前运营商的建设成本结构上看，仅机房、铁

塔、外市电引入这三项基础配套投资就占了总投资比例的50％以上。如能在共享以上基础配套设施的基础上进一步共建共享传输线路、电源、空调等设施，将可最大限度地降低运营商的建设和运维成本。在电信行业资费不断下调的今天，运营商运营成本的快速增长与业务收入增长趋缓形成了鲜明的对比。共建共享工作是运营商共赢互利的有效手段，在经济上更是运营商为数不多但行之有效的帕累托改进(帕累托改进是指在不减少一方的福利时，通过改变现有的资源配置而提高另一方的福利)，是运营商未来网络建设的必然趋势。

3　共建共享的实施分析

3.1机房部分

(1)共建情况

各大运营商共建机房时应确保各使用方的机房空间互相独立，以保障安全和便于维护。如征地面积许可，各运营商可独立一间，一门一户；如征地面积较小，可分层建设，各运营商每家一层，分层使用。

(2)共享情况

高铁沿线都分布有铁路GSM-R系统的机房，且长度超过500米的隧道内都布置了避车洞室。在不影响高铁覆盖的前提下，各大运营商都应优先考虑共享铁路的机房与避车洞室以节省建设成本。考虑到铁路机房的冗余空间有限，建议运营商尽可能采用射频拉远或光纤直放站等方式。

(3)投资对比(表1)

3.2铁塔部分

(1)共建情况

对于运营商共建铁塔情况，必须考虑3家通信运营商5种制式、6副无线天线的安装要求。同时铁塔最低平台的高度应能满足使用方的天线覆盖要求，平台间距不大于5m；在满足天线竖直方向间距要求的前提下，宜尽量减小平台间距。

(2)共享情况

铁路GSM-R铁塔一般都只有两层平台，运营商考虑共享铁路铁塔时除注意重新计算核实塔桅设计(着重于铁塔本身承载力、构件性能及抗风荷载能力等)外，还需考虑由于平台过少天线需安装在铁塔塔身的情况。

(3)投资对比(表2)

3.3交流电源部分

(1)共建情况

各大运营商共建交流电源系统时，建议外市电引入和交流系统统一建设，在考虑变压器或者市电引入容量

时应保证所有通信负荷和建筑负荷，同时需注意交流配电系统应满足各运营商的分路需求。

(2)共享情况

高铁沿线绝大部分为基础设施缺乏的郊区或农村，设备供电存在市电引入困难或经常断电等问题。建议运营商在铁路方同意的情况下尽可能共享铁路电力。一方面电力稳定有了保障，另一方面也可有效解决防盗、安全等方面的问题。

(3)投资对比(表3)

3.4直流电源部分

(1)共建情况

在建设条件允许的情况下，各大运营商可分别建设一套直流电源系统和蓄电池组。但针对高铁这类机房空间有限且电力资源缺乏的特殊情况，各运营商可共建直流电源系统；考虑到产权分割及后期维护等方面的因素，建议运营商采用“一方建设、另外两方共享”的模式，从而有效避免因产权不清晰所带来的各种不必要的麻烦。

(2)共享情况

铁路部门从高铁运行安全等方面考虑，一般不提供直流电源的共享。

(3)投资对比(表4)

3.5传输部分

(1)共建情况

传输部分的共建主要指杆路和光缆的共建。对于杆路共建，需注意安装两条以上光缆时，上下两层光缆间距不得小于0.4m；同时最下层光缆与其他建筑物间距需满足《架空光(电)缆通信杆路工程设计规范》的要求。

(2)共享情况

高铁沿线隧道众多，运营商为解决隧道覆盖势必要在隧道内避车洞室安装设备。同时铁路槽道资源有限，从节约空间、节省投资的角度出发，建议运营商在铁路红线内的光缆采取“一家牵头统一建设，布放一根大芯数光缆由各运营商平均分配”的方式解决。

(3)投资对比(表5)

3.6其他

关于空调的使用，如各运营商共享同一机房，应统一安装空调使用；如各运营商不同机房，应各自独立安装空调使用。对于监控设备，各运营商应独立建设，但需注意运营商在铁路隧道、大型桥梁设置的移动通信设施，需纳入铁路综合环境监控统一监管系统。

4　基础设施共建共享投资费用节省对比

4.1运营商自建与共建所需投资费用对比(表6)

从表6可看出，如各运营商需建设30座基站时，采用分摊共建方式，即在平均分摊的情况下，一家运营商建设，另外两家运营商共享，则单独一家只需建设10座基站的基础设施，即可使用剩余20座基站的基础设施。在此情况下，电信基础设施所需投资约为：87*10=870(万元)。而采用自建方式，电信基础设施所需投资约为：53.5*30=1605(万元)。由此可见，采用共建方式时，运营商建设30座基站可节省投资达735万元。

4.2运营商自建与共享铁路设施投资费用节省对比(表7)

根据表7的投资对比分析可看出，如各运营商需建设30座基站时，采用共享铁路基础设施的方式，即3家运营商共同租用铁路的电信基础设施，并平均分摊由此所产生的租赁费用，则每运营商所需的投资费用约为： 39.6／3*30=396(万元)。而采用自建方式，电信基础设施所需投资约为：53.5*30=1605(万元)。由此可见，采用共享铁路基础设施方式时，运营商建设30座基站可节省投资达1209万元。

5　共建共享的技术分析

运营商在共建共享过程中会遇到一系列的技术问题，如：哪些电信基础设施可以共建共享?共建共享应该满足哪些要求?如何避免共建共享中多系统间的相互干扰?如何满足铁塔承重的安全要求?等等。限于篇幅，本文着重对多系统问的相互干扰问题进行分析。针对高铁覆盖的特殊场景，干扰分析应分为隧道内与隧道外两种情况进行。

5.1隧道内的干扰分析

隧道内由于空间有限，铁路部门只允许运营商敷设两根漏缆，隧道室分覆盖势必采用共建共享方式解决，各大运营商通过POI合路共用漏缆覆盖。通常，POI可以有两种合路设计方案，合缆方案和上／下行分缆方案。对于各系统隔离度要求低的，如：GSM系统与WCDMA系统，可采用合缆方案覆盖；而对于各系统隔离度要求较高的，如：移动采用880MHz～890MHz E-GSM低频段，则需要使用上／下行分缆方案。

在考虑各运营商间相互干扰问题的同时，还需注意移动GSM系统及电信CDMA系统与铁路GSM-R系统间的干扰问题。假设13／8英寸泄漏电缆在900M频段2米处的耦合损耗(95％)为65dB，当泄漏电缆布放间距为2米时，提供的空间隔离度为：

MCL泄漏电缆=2*[65dB+101g(1／2)]=124dB

即当运营商与铁路的泄漏电缆垂直间距为2米时，完全能够满足干扰抑制需求。

5.2隧道外的干扰分析

对于隧道外的高铁覆盖，可选择运营商共建铁塔或共享铁路铁塔两种方式解决；无论采用哪种方式，都必须考虑3家通信运营商5种制式、6副无线天线的安装要求。

不同系统进行铁塔共享必然增加了各系统间相互干扰的机会，在不影响系统性能的前提下将干扰损失降低至最小，则需要各系统间保持适当的隔离。干扰的隔离度要求应从杂散干扰、互调干扰、阻塞干扰三个角度进行分析，其中以杂散干扰和带外阻塞最为严重。根据各系统技术规范中给出的最低隔离度要求进行分析，可得出结论：在考虑一定工程余量的前提下，当隔离度大于40dB时，就能满足各系统问的干扰隔离要求。

由于各运营商系统共塔安装，且垂直隔离效果相对较好，因此在实际工程建设中一般采用垂直隔离方式。垂直隔离效果见表8：

对于采用天线垂直隔离都无法满足要求的，可通过增加外部带通滤波器方式予以解决。

6　结束语

中国已进入到高铁时代，但高铁移动覆盖建设对各运营商来说是一个全新课题。如何在这个全新课题的基础上推进共建共享，以及共建共享完成后如何维护等问题将对运营商在高铁建设运营过程中造成较大的困扰。工信部联通[2010]9号文的为各大运营商与铁道部的合作制定了框架，并提出了指导性意见，但具体的协议细节及合作模式仍需较长时间的探索。

在强调节能减排、投资可控的今天，共建共享已经是各大运营商网络建设的一种必然趋势，相信随着时间的推移，以上问题都能得到很好的解决。