李富強，魏克敏， 馬穎， 劉平

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

高鐵TD-LTE專網(wǎng)擴容方案分析與研究＊

李富強，魏克敏， 馬穎， 劉平

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

TD-LTE高鐵專網(wǎng)容量規(guī)劃對未來高鐵網(wǎng)絡覆蓋具有重大的指導意義，針對高鐵目前容量不足和低速用戶占用專網(wǎng)資源較為突出的問題，本文梳理了高鐵TD-LTE覆蓋與容量現(xiàn)狀，指出了目前存在的難題，提出了高鐵TD-LTE專網(wǎng)的擴容策略。

高鐵擴容；TD-LTE；F+D

1 高鐵TD-LTE覆蓋與容量現(xiàn)狀

隨著4G網(wǎng)絡建設的日益完善，4G用戶快速增長，4G網(wǎng)絡承載的流量激增。如圖1所示，某省三條高鐵從1-12月份，流量增長迅速；同時網(wǎng)絡容量問題越來越突出，尤其是在高鐵場景下，大量用戶短時間同時處于一個相對封閉的環(huán)境中引起高流量、高并發(fā)現(xiàn)象，導致網(wǎng)絡擁塞，如圖2所示，目前高鐵專網(wǎng)高端用戶較多，網(wǎng)頁瀏覽與視頻占了多半。因此，隨著4G客戶滲透率的提高，高鐵的容量漸漸成為瓶頸，例如京滬高鐵，最繁忙時段平均5 min就有一列列車通過，單列列車滿員時有1 300人，

錯車時2列列車就有2 600人。

2 高鐵覆蓋與容量方面存在的難題

VoLTE業(yè)務全面商用后，LTE網(wǎng)絡數(shù)據(jù)與語音業(yè)務并存，高鐵專網(wǎng)容量存在較大壓力，面臨著高鐵專網(wǎng)小區(qū)存在用戶接入受限的風險。

圖1 某省3條高鐵專網(wǎng)日均流量圖

圖2 京廣高鐵專網(wǎng)某省段業(yè)務模型

2.1 公網(wǎng)用戶占用高鐵專網(wǎng)小區(qū)較為嚴重

高鐵沿途經(jīng)過城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及村莊較為密集時，不可避免的存在公網(wǎng)用戶占用高鐵小區(qū)資源的情況。經(jīng)統(tǒng)計，在城區(qū)、車站場景，公網(wǎng)用戶占比達到57%；而在郊區(qū)、農(nóng)村場景，公網(wǎng)用戶占比達到28%，高鐵專網(wǎng)存在較為突出的公網(wǎng)用戶占用高鐵資源的現(xiàn)象。

2.2 高鐵專網(wǎng)小區(qū)存在用戶接入受限的風險

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，正常日京廣高鐵某省最大用戶數(shù)超過400的小區(qū)占比為64%，節(jié)假日高鐵專網(wǎng)用戶數(shù)超過400的小區(qū)占比增長明顯，2016年國慶節(jié)期間京廣高鐵某省最大用戶數(shù)超過400的小區(qū)占比為93.33%，下行PRB利用率基本保持在60%以上，因此忙時F頻段20 MHz已不能支撐現(xiàn)網(wǎng)容量需求。

3 高鐵4G網(wǎng)絡擴容策略

為滿足后續(xù)VoLTE高清語音及數(shù)據(jù)業(yè)務需求，首先應該優(yōu)化網(wǎng)絡結(jié)構，減少公專網(wǎng)間干擾，長期來看，應該采取F+D方式進行載波擴容。

3.1 優(yōu)化網(wǎng)絡結(jié)構，減少公網(wǎng)用戶占用專網(wǎng)資源

對于高鐵沿線的農(nóng)村場景，由于公網(wǎng)站間距過大，本身覆蓋較弱，一方面，應通過增加宏站、微站、優(yōu)化天線下傾角等手段，增強公網(wǎng)小區(qū)的覆蓋能力；一方面，找出低速用戶占用公網(wǎng)資源較多的小區(qū)，在當前公網(wǎng)覆蓋較弱的區(qū)域原有高鐵站址上新增載頻作為公網(wǎng)覆蓋，減少公網(wǎng)用戶駐留在高鐵專網(wǎng)的幾率。在高鐵沿線區(qū)域開啟“低速用戶遷出”功能，利用高鐵用戶與非高鐵用戶收到頻偏值不同，將地面用戶遷出專網(wǎng)，保證專網(wǎng)容量。

3.2 采用F+D雙層網(wǎng)開展擴容

對于高鐵專網(wǎng)，根據(jù)高鐵載客量、滲透率、激活比以及4G用戶發(fā)展預測，按照單小區(qū)400用戶數(shù)來計算，當前2載波滿足，未來需要3個載波。載波擴容計算方式如表1所示。

VoLTE業(yè)務對網(wǎng)絡質(zhì)量、時延、抖動等指標要求很高，因此應該實現(xiàn)業(yè)務分層，將F頻段作為VoLTE業(yè)務專用承載層，主要吸收VoLTE業(yè)務，同時，將D頻段作為容量層，主要承載數(shù)據(jù)業(yè)務，開啟基于業(yè)務的異頻切換，并且后續(xù)擴容靈活。

基于此，提出以下擴容策略。

3.3 D頻段經(jīng)過工程建設能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)覆蓋的線路

基于F頻段建設，目前尚未實現(xiàn)D頻段連續(xù)覆蓋的線路，如果現(xiàn)有站間距或通過補站能夠滿足D頻段連續(xù)覆蓋的要求，在下一期工程中應完成D頻段專網(wǎng)擴容。

已實現(xiàn)D頻段連續(xù)覆蓋的線路，根據(jù)周邊公網(wǎng)頻率使用情況，可綜合考慮采用D1+D2、D+F等擴容方案。

如現(xiàn)有專網(wǎng)每小區(qū)RRC連接數(shù)大于400，可考慮擴容至兩載波，兩載波仍無法滿足則需要擴三載波。

由于不同城市建設網(wǎng)絡頻率不同，根據(jù)自身特征按照場景進行擴容。高鐵擴容頻率建議策略如表2所示。

表1 載波擴容計算方式

表2 高鐵擴容頻率建議策略

D+F雙層網(wǎng)，實現(xiàn)語音與數(shù)據(jù)業(yè)務分層，F(xiàn)頻段承載高清VoLTE語音，D頻段承載數(shù)據(jù)業(yè)務，調(diào)度策略如下：（1）空閑態(tài)及普通數(shù)據(jù)業(yè)務態(tài)用戶駐留在D頻段小區(qū)；（2）專網(wǎng)D頻段開通基于業(yè)務的切換，將VoLTE用戶從D頻段小區(qū)切換到F頻段小區(qū)；

（3）用戶VoLTE通話時穩(wěn)定占用F頻段小區(qū)，數(shù)據(jù)業(yè)務用戶通過基于頻率優(yōu)先級切換算法切換至D頻段；

（4）VoLTE業(yè)務掛機后，數(shù)據(jù)業(yè)務用戶連接態(tài)通過頻率優(yōu)先級返回D頻段小區(qū)，空閑態(tài)通過低優(yōu)先級向高優(yōu)先級重選至D頻段小區(qū)。

3.4 D頻段無法實現(xiàn)連續(xù)覆蓋的線路

可以考慮將F頻段擴容至30 MHz，同時，協(xié)調(diào)與公網(wǎng)的干擾問題。即：F20+F10，F(xiàn)10設置為低速小區(qū)，承載公網(wǎng)用戶。同時保證F20專網(wǎng)的頻段與周邊公網(wǎng)的異頻。

4 總結(jié)

通過科學規(guī)劃，合理進行高鐵專網(wǎng)擴容可以確保網(wǎng)絡質(zhì)量達到最優(yōu)，滿足用戶的業(yè)務需求，提升用戶的滿意度，建立運營商的品牌價值。本文對高鐵TD-LTE專網(wǎng)容量規(guī)劃中存在的難題進行了研究，針對高鐵覆蓋與容量現(xiàn)狀，提出了高鐵TD-LTE專網(wǎng)的擴容方案，對中國移動的高鐵容量規(guī)劃具有指導意義。

[1] 蔣遠，湯利民. TD-LTE原理與網(wǎng)絡規(guī)劃設計[M]. 北京：人民郵電出版社，2012：203-213.

[2] 李玉潔，陳俊雷. 信息通信[J]. 2014(1)：250-251.

[3] 王世魁. 如何構建高鐵場景下最佳TD-LTE組網(wǎng)方案[J]. 通信世界，2014(25)：40-41.

[4] 唐艷超. LTE高鐵覆蓋解決方案研究[J]. 郵電設計技術，2014(12)：20-23.

[5] 朱乃昌. TD-LTE高速鐵路規(guī)劃方案研究[J]. 電信工程技術與標準化，2014(11)：29-33.

Analysis and research on capacity expansion scheme of high speed railway TD-LTE dedicated network

LI Fu-qiang, WEI Ke-min, MA Ying, LIU Ping
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

Network capacity planning has a significant guide for coverage of high-speed railway network. In order to solve the insufficient capacity and low-speed user occuping network resource problem in this paper, the present situation of coverage and capacity for high speed railway TD-LTE dedicated network is combed,the existing problems is pointed out, and the capacity expansion strategy is proposed.

capacityexpansion of high speed railway network; TD-LTE; F+D

TN929.5

A

1008-5599（2017）11-0056-03

2016-11-17