高铁TD-SCDMA专网应用策略及解决方案

【摘要】文章主要介绍杭州高铁TD-SCDMA专网实际运用情况，并详细分析了各种场景的解决方案。

【关键词】TD专网 用户分离 跨LAC覆盖

1 概述

随着人们对移动通信的要求越来越高，铁路建设不断加快，2G网络数据业务已经无法满足高铁用户需求。TD专网的高铁覆盖建设不但提高用户下载速率，改善了TD网络质量，提升用户感知，同时也提升了移动网络3G品牌。

2 高铁TD专网应用

2.1 杭州高铁TD专网介绍

沪杭城际客运线杭州段原采用公网小区覆盖，高铁TD网络覆盖明显不足，用户体验时通话质量较差，终端下载速率较慢，严重影响用户感知。2011年11月从杭州泥桥村站点至嘉兴边界建成TD专网，全程覆盖共12公里，由2个共小区、1个边界叠加小区及1个月台覆盖小区组成。各站点为铁路高架垂直距离100米内40米高的铁塔，各站点间距为1公里～1.5公里。

经专项优化后，沪杭城际客运线杭州段测试时无线接通率为100%，掉话率为0，H业务链路层平均吞吐量可达到946Kbps，平均BLER为7%。高端商务机（如HTC A9188、三星I9008）业务测试时，在进行语音业务的同时还可进行视频点播，手机视频、优酷视频下载均较为流畅，3秒～5秒缓冲后即可观看视频，VP视频均较为流畅。

2.2 TD专网关键技术

铁路运营速度的大幅提升，对TD网络性能带来了较大影响。当移动用户进行通信时，受到高速移动过程中的频繁切换、快慢衰落、多普勒效应及列车材质对无线信号衰减等因素影响，网络性能和用户感知明显下降。

杭州移动TD高铁专网采用BBU+RRU共小区组网方案，减少了切换带，可更好地解决频繁切换问题。考虑到移动速度对性能的影响，专网均采用同一抱杆两个背靠背RRU，每RRU双通道两Path 21dB高增益天线，如图2所示：

此外，杭州高铁TD专网采用物理层算法优化和RRM算法，解决了对频偏进行纠正、提高快速切换及重选的可靠性，保证良好的覆盖应对穿透损耗带来的影响。

3 各场景优化解决方案

高铁TD用户不会自动选择直接进入高铁专网，如何解决用户进出高铁TD专网？同时，在整个专网中可能部分非高铁用户进入专网内，占用高铁专网资源，影响真正的高铁用户感知，如何进行非高铁用户分离？另外，在LAC边界时，由于大量铁路用户集中进行位置更新，如何解决信令瞬时拥塞？下面将针对这些问题分场景进行分析，并提出解决方案。

3.1 高铁GSM专网与TD专网衔接解决方案

高铁TD用户终端不会自动进行选择高铁专网，为实现用户顺利进入高铁TD专网，且确保TD专网与GSM专网顺畅衔接，须进行必要的2G/3G互操作，保障TD用户上下火车站后顺利进出GSM专网小区，在GSM专网与TD专网交界处，顺利进出TD专网。

以杭州沪杭城际高铁为例，解决策略及思路如下：

（1）空闲态。从杭州到嘉兴方向，UE从TD公网进入TD城站月台，重选至GSM月台专网，由此进入GSM专网。到达有TD专网覆盖的TD泥桥村站点附近时，开始测量TD信号，并重选到TD专网。参数方面，TD城站月台3A事件的延迟触发时间设置0ms，减小TD向G网切换的触发时间。同时CS业务使用频率RSCP质量门限设置为-70dBm，减小TD向G网切换触发门限，使得TD月台及时切换G网高铁专网。而在GSM专网与TD交界2G小区的“空闲模式下搜索3G门限”由15（关闭测量）调整至7（打开测量）即可。

（2）业务态。从杭州到嘉兴方向，UE从TD公网进入TD城站月台，切换至GSM月台，由此进入GSM专网，直到通话结束后，在TD专网覆盖区域，重选到TD专网（PS态在泥桥村重选到TD专网）。UE占用GSM网络通话过程中无法切换至高铁TD专网，在TD专网区域通话结束后，UE再重选至高铁TD专网。

通过以上测量调整后，经反复测试，高铁TD用户可以顺利占用TD高铁专网，享受高速网络。

3.2 非高铁TD用户分离优化方案

铁路附近有大量TD用户，且距离较近，驻留高铁专网小区内。在无邻区可切换的情况下，易发生掉线未接通事件，同时占用TD专网资源，影响高铁用户下载速率及感知度。

最小接入电平值主要用于TD用户小区选择时的电平值，合理设置该值可在不影响高铁用户的同时分离非高铁用户。杭州移动TD高铁专网进行多轮覆盖测试统计分析，高铁整体覆盖较好，电平值一般在-80dBm以上，加上10dB余量，将高铁最小接入电平值设置为-90dBm。

2011年12月21日将最小接入电平值由-103dBm改为-90dBm，空闲模式小区重选异系统切换测量门限由11改为0，通过DT测试和后台分析效果十分显著。

从图3可以看出，由于控制了非专网用户低电平接入，用户数量得到减少，CS、PS域业务量已经下降，CS、PS无线接通率得到了明显的改善。

3.3 交界跨LAC覆盖解决方案

当列车经过位置区边界时，所有车内移动用户将发生位置区更新。太多的位置区更新请求可能会导致信令拥塞，造成位置更新失败，现象就是用户脱网并进入“搜索网络状态”。专网位置区采用一个地市一个位置区进行规划，只在进出地市边界时各发生一次全员位置更新。为了保证全员位置更新时的网络性能，下面将分析位置更新的影响。

处于idle状态的终端发生位置更新的信令流程：上行同步随机接入位置更新TMSI重分配Iu释放RRC连接释放，其中涉及的公共信道有UpPCH、FPACH、PRACH及SCCPCH。小区公共信道典型配置下的接入容量如表1所示。

高速铁路列车标准配置8节车厢，乘客600人，但为了提高客运量，许多车次都是两列车重联方式运行。若TD用户的渗透率为20%，则有240个用户同时发生位置区更新要求，在上述标准配置下，系统要完成所有用户位置区更新要求需要花费27秒。

所存在的问题是：当UE在重叠覆盖区发起呼叫或者接受寻呼以及发生切换时，由于RACH信道和FACH信道在27秒内全部被位置更新信令占用，那么必然导致呼叫或者寻呼失败。在TD网络初期，用户渗透率较低，车厢内的用户数目较少，可能不会导致重叠覆盖区域的公共信道占满，但随着用户量增加，就会出现公共信道满载的情况。

通过上述分析，位置区更新主要受限于FACH信道的容量。增加一个叠加小区（专门用于位置更新），通过叠加小区的增加和相应参数设置，使得只有空闲态用户才能占用该小区，防止了业务态用户占用该小区的资源信息，从而保证有足够的FACH信道来用于位置更新。以杭州与嘉兴边界为例，特增设管家村叠加小区仅作为从嘉兴到杭州的位置区更新专用，即在TD翁梅小区最后拉远站点上增加一个小区，制定策略如图4所示：

由图4可知，嘉兴高铁行驶至杭州区域时，空闲状态的UE重选至TD沪杭城际GTW管家村叠加，业务状态的UE切换至TD沪杭城际GTW翁梅。为了保证该方案的可行性，参数设置如下：

（1）空闲态：ZT39101许村莫桥头南（嘉兴）+TD沪杭城际GTW管家村叠加正5dBm的重选偏置，同时ZT39101许村莫桥头南（嘉兴）+TD沪杭城际GTW翁梅负5dBm的重选偏置。

（2）业务态：ZT39101许村莫桥头南（嘉兴）+TD沪杭城际GTW翁梅正5dBm的切换偏置，同时许村莫桥头南（嘉兴）+TD沪杭城际GTW管家村叠加负5dBm的切换偏置。

参考文献：

[1] 彭木根. TD-SCDMA移动通信系统[M]. 2版. 北京: 机械工业出版社, 2007.

[2] 段红光. TD-SCDMA网络规划优化方法与案例[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2008.