黃屹

【摘要】 在當(dāng)前的鐵路運營過程當(dāng)中，通信是非常重要的一個環(huán)節(jié)，為了確保鐵路運行的安全、通暢，我們必須要確保鐵路具有良好的通信條件。當(dāng)前，傳統(tǒng)GSM-R網(wǎng)絡(luò)直放站技術(shù)的缺陷，降低了通信服務(wù)質(zhì)量，分布式基站的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了鐵路通信的效率和質(zhì)量。本文基于作者自身的實際工作和學(xué)習(xí)經(jīng)驗，主要對分布式基站在當(dāng)前鐵路 GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】 鐵路 GSM-R 分布式基站 應(yīng)用

隨著中國鐵路特別是高速鐵路的快速發(fā)展，對GSM-R專用通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、容量、切換和建站安裝等多方面提出了更高的要求。目前采用的宏基站+直放站方式可以較好地應(yīng)用于區(qū)間站和開闊地帶，完成鐵路通信任務(wù)。但是，在并線/交叉、樞紐站、編組場、隧道/橋梁和山谷多彎的地帶，面對復(fù)雜的頻率規(guī)劃需求和嚴(yán)格的建站安裝要求，宏基站無法很好解決上述問題，特別是頻繁的越區(qū)切換會嚴(yán)重降低通信服務(wù)質(zhì)量，所以，減少切換次數(shù)，避免乒乓切換，是提高GSM-R越區(qū)切換性能的關(guān)鍵。

一、直放站的缺點

目前的GSM-R網(wǎng)絡(luò)，大量使用宏基站+直放站+漏泄電纜方式來解決弱場覆蓋問題。直放站是一種同頻放大設(shè)備，可增強無線通信信號，但由于技術(shù)上的限制，用今天的需求眼光來看，其缺點較為突出：

（1）在直放站的運行過程當(dāng)中，其需要對信號進(jìn)行2次轉(zhuǎn)換，這樣過多的轉(zhuǎn)換處理，會造成一定程度的信號失真，并產(chǎn)生較為明顯的噪聲，對施主基站造成影響，降低接收機的靈敏度，同時還會導(dǎo)致覆蓋范圍的縮小，傳輸延時會因為 2次變頻而增加。

（2）直放站屬于是一種雙向的放大器，它在運行過程當(dāng)中，僅能對不同頻率進(jìn)行區(qū)分，但是卻不能對不同碼字進(jìn)行區(qū)分。在這樣的情況下，如果施主天線附近有其他頻率相同的信號，就無法將其區(qū)分開來，會對通信造成很大的影響，嚴(yán)重降低通信質(zhì)量。

（3）直放站不能與基站設(shè)備共同進(jìn)行網(wǎng)管維護(hù)，一般采用輪巡方式，效率低、時效性差，不具備完善的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控能力，人工成本相當(dāng)高 [1]。

二、分布式基站的優(yōu)點

分布式基站與傳統(tǒng)的直放站不同，它將宏基站的射頻放大單元和控制單元分離了開來，使它們二者的功能由兩個獨立的設(shè)備運行實現(xiàn)，即基帶處理單元BBU，和射頻拉遠(yuǎn)單元RRU， 在基帶處理單元和射頻拉遠(yuǎn)單元之間，由光纖連接進(jìn)行連接，與直放站相比，其主要優(yōu)點在于以下幾點。

（1）穩(wěn)定性高。南寧局現(xiàn)使用BBR4臺，RRU8臺，從2013年開通應(yīng)用至今還未出現(xiàn)任何故障。分布式基站多個RRU屬于一個小區(qū)，不同站點的RRU無需切換，易于頻率規(guī)劃，在網(wǎng)優(yōu)時無切換失敗的隱患且載干比較好[2]。每個RRU可以連接2個BBU，單點故障自動倒換不中斷業(yè)務(wù)。

（2）發(fā)射功率高。從機頂功率來看，分布式基站每載頻可達(dá)30W，在多站點共小區(qū)的情況下，位置組相互之間的距離一般為2km到3km之間，并且最多能夠采用6個位置組，這可以將覆蓋范圍擴大到15km左右的范圍，提升了鐵路頻率資源的利用率，節(jié)省了不少基站建設(shè)費用。

（3）維護(hù)管理方便、功能強大。分布式基站在監(jiān)控上完全實現(xiàn)了實時化、信息化，所有設(shè)備的運行狀態(tài)都能及時的反映出來，如果發(fā)生故障，可以第一時間確定故障位置，甚至分析故障原因，提高故障解決的效率，降低人工維護(hù)成本。

（4）能夠匹配既有業(yè)務(wù)。車調(diào)度通信業(yè)務(wù)模式不變，單網(wǎng)設(shè)計但保障可靠性；降造優(yōu)化設(shè)計：開闊區(qū)15.3KM的最大間距能力（動車所信號樓應(yīng)用的就是南寧東站的一個拉遠(yuǎn)模塊）、站點最少；區(qū)間Mini戶外機房（南寧東站有一個），降土建（占地不到1/15） ；FAS拉遠(yuǎn)減少分站（50%），核心網(wǎng)等利舊減少不少費用；長區(qū)間綜合接入與G網(wǎng)互補：通過區(qū)間綜合通信實現(xiàn)區(qū)間數(shù)據(jù)、視頻、應(yīng)急、語音業(yè)務(wù)接入[3]。滿足既有G網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)，全網(wǎng)絡(luò)具備業(yè)務(wù)擴展能力；配套工程成本最優(yōu)，站點最少（省40%），單站點配套投資最低，充分利舊。

（5）能耗低。最后與傳統(tǒng)的直放站相比，分布式基站由于使用的是數(shù)字化功放技術(shù)和大規(guī)模的集成設(shè)計，所以在信號覆蓋能力相同的情況下，其功耗更低，符合當(dāng)前社會節(jié)能、環(huán)保的理念。

三、分布式基站典型組網(wǎng)方案

從組網(wǎng)的原理上來看，分布式基站主要以RRU配置相同頻點，然后通過BBU對若干的RRU進(jìn)行控制，最終實現(xiàn)同步收發(fā)。從實際的情況來看，在鐵路網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程當(dāng)中，隧道之外，每3km設(shè)置一臺RRU，理論上每一臺BBU可以保證 54km 間距范圍共小區(qū)。隧道內(nèi)每1km設(shè)置一臺RRU，理論上每一臺BBU可以保證 18km 間距范圍共小區(qū)。但是在建設(shè)過程當(dāng)中，由于所面對的實際情況不同，所以其具體的設(shè)置情況可以進(jìn)行合理調(diào)整 [4]。

當(dāng)前我們國家鐵路 GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案并不統(tǒng)一，所以組網(wǎng)方式也不盡相同。GSM-R 同站址雙層網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，組網(wǎng)的方式可以為基站雙網(wǎng) + 共小區(qū)以及A、B網(wǎng)；GSM-R單層網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，組網(wǎng)的方式可以為BBU 備份+RRU 共小區(qū)以及與傳統(tǒng)基站環(huán)形組網(wǎng)。

四、鐵路分布式基站典型應(yīng)用場景

（1）鐵路并線/交叉線區(qū)段覆蓋 。如圖1所示，對于鐵路并線/交叉線區(qū)段，應(yīng)用傳統(tǒng)基站進(jìn)行無線GSM-R場強覆蓋時，對于交叉節(jié)點來說，至少會存在6個基站的信號，在我國鐵路GSM-R 4M帶寬的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)頻點資源下，無法規(guī)劃 O2 站型；交叉節(jié)點處，小區(qū)切換無法控制，若兩條鐵路均為交織冗余覆蓋，則頻率規(guī)劃根本無法進(jìn)行。對于此種情況，采用分布式基站，在并線區(qū)段最多存在3個基站的信號，現(xiàn)有頻點資源下，交叉并線區(qū)段可規(guī)劃處 O6站型，并能保證小區(qū)切換的唯一性，小區(qū)切換容易控制，具體如圖2所示。

（2）樞紐地區(qū)。在整個鐵路網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，常常會出現(xiàn)大型樞紐，在這些大型樞紐內(nèi)，需要引入多條線路，傳統(tǒng)的基站很難實現(xiàn)這一點，分布式基站的應(yīng)用，則能夠有效的解決這個難題。通過采用共小區(qū)技術(shù)，可以實現(xiàn)對頻率的合理規(guī)劃，確保通信的容量和質(zhì)量，其具體情況如圖3所示。

（3）隧道覆蓋。鐵路隧道是極為常見的，而且在隧道內(nèi)信號受到的影響往往較大。為了確保隧道通信，隧道覆蓋需進(jìn)行BBU主備備份，一個RRU可通過獨立傳輸通道同時連接2個BBU，確保覆蓋不受單點故障或是傳輸故障的影響，可以對6個RRU共小區(qū)進(jìn)行最大化支持，RRU的發(fā)射功率達(dá)30W，保證隧道內(nèi)交織冗余組網(wǎng)條件下7.5公里無切換[5]。

五、結(jié)束語

分布式基站在當(dāng)前鐵路 GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用可以顯著提高鐵路通信的質(zhì)量，解決以往直放站的種種缺點和不足，因此我們應(yīng)當(dāng)加強理論研究和實踐，找到分布式基站適用于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用場景，進(jìn)一步提高鐵路通信的效率和質(zhì)量。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王哲，鐘章隊，丁建文.光纖拉遠(yuǎn)基站技術(shù)鐵路系統(tǒng)中的適用性研究[J].鐵道通信信號，2015，08：47-50.

[2]馬穎，王鑫，李英娟等.TD-LTE網(wǎng)絡(luò)分布式皮基站覆蓋能力及成本分析[J].電信科學(xué)，2016，S1：46-51.

[3]王帥，李玉嬋，羅建迪.三層架構(gòu)分布式基站在室分系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].移動通信，2015，09：73-76.

[4]李進(jìn)，董育寧.分布式小基站資源分配優(yōu)化方法[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，02：64-73.

[5]陳方園. BBU+RRU分布式基站解決方案在GSM-R工程設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 鐵道建筑技術(shù)， 2010（S2）：162-164.