高速铁路通信需专网覆盖 3G建设面临更大考验

本报记者 马博

近年来我国铁路的连续提速，给国民经济发展带来了强劲动力，大大加快了地区之间的人力流动和物品流通速度。但是随着列车时速的不断加快，无线网络覆盖也面临着越来越多的挑战。

高速、全封闭造成覆盖难题

从2007年4月开始，我国铁路开始全面提速。伴随着大量CRH动车组的开行，许多列车时速已达到200公里/小时，一些列车时速甚至高达250公里/小时。2008年8月1日开行的京津城际特快列车的最高运行时速达350公里/小时，创造了我国高速铁路的历史之最。此外，由于列车时速的提升，原有的普通列车已经远远不能适应高速、优质服务的需要，新型高速全封闭的“和谐号”系列列车取而代之，开始大规模服役。这一系列的变化，使得过去并无太大问题的铁路无线覆盖领域，出现了许多新的挑战。
“每小时超过300公里的时速将使用户在非常短的时间内穿过多个信号小区，会引起用户在通话过程中在不同的小区覆盖范围内频繁地切换，会导致掉话等诸多问题。”工业和信息化部电信研究院高级工程师张俊峰告诉《中国电子报》记者。
爱立信网络技术咨询部产品经理刘浩告诉《中国电子报》记者，由于新型“和谐号”列车车厢封闭性好，时速快，信号衰减比普通列车大10dB以上，对移动通信用户的使用会造成非常大的影响。
武汉虹信产品行销部经理邱显龙告诉《中国电子报》记者，CRH高速列车车体采用全封闭式车体结构，车体密封性好，部分车型采用金属镀膜玻璃，信号的穿透损耗较普通列车大，随着列车的高速运动，信号会产生更大的衰减。
因波源或观察者相对于传播介质的运动而使观察者接收到的波的频率发生变化的现象称为多普勒效应。在移动通信系统中，特别是高速场景下，这种效应尤其明显。多普勒效应所引起的频移称为多普勒频移(Dopplershift)，用户移动方向和电磁波传播的方向相同时，多普勒频移最大，并且速度越快，多普勒频移越大。
当行驶速度高达200公里/小时甚至更高时，相较于正常状态，移动通信网络的覆盖率会从99%%以上下降到84%%左右，话音接通率会从原来96%%以上下降到81%%左右，掉话率也会从原来0%%上升到25%%以上，其他话音指标及数据业务指标均会有不同程度的下降。

专网模式解决高速接入难题

实际上高速铁路，尤其是300公里/小时以上的高速铁路无线覆盖需要多种方式并举才能够得到较好的效果。
现网调整可以通过逐步对铁路覆盖的基站覆盖进行加强，逐步控制铁路覆盖信号对周边城镇的影响，将现网具备条件的小区进行专网化，实现逐个小区的推进，最终形成专网的覆盖结构，实现全线的专网化。
京信通信无线优化事业部总经理刘义波告诉《中国电子报》记者，京信通信协助北京移动和天津移动建设了京津城际高铁专用网络，通过数据设置将现有的公众网络和高铁专网区分开来，使公网的用户切不进来，专网的用户切不出去，只在两端的车站设置网络的出入口。“在专网和公网的重叠区域，专网和公网通过不同的接入策略，保证低速用户接入公网，高速用户接入专网。”大唐移动市场总监徐敬涛告诉《中国电子报》记者。
邱显龙告诉《中国电子报》记者，在实现专网化的过程中一个必要条件是实现对专网信号的严格控制，避免对周围城镇用户造成影响，如果条件不具备可以适当考虑建立专网保护带的方式来保证专网的有效运行。
专网保护带的思路是在专网覆盖小区的两侧选择一些非专网小区作为专网与公网的隔离带小区，这些小区可以与专网小区进行重选和切换，以此避免周边城镇用户一进入专网就无法正常退出的问题，同时又可以避免专网小区切换关系过多所引起的麻烦。

3G面临覆盖新挑战

其实高速铁路将是3G业务应用的一个重要场景。许多高端的3G用户经常由于商务旅行的原因，需要在高速铁路上使用各种移动通信业务。这些业务不仅包括语音业务、视频业务、还有高速数据上下行业务。高速铁路的覆盖是整个3G覆盖不能或缺的重要部分。
“理想的3G网络应该是无缝的，如果不能够让用户在任何时候、任何地点进行通话和上网，那么将直接影响到3G用户的使用感受，进而对争夺3G用户产生消极影响。”邱显龙告诉《中国电子报》记者。
在人们连续乘坐火车的时候，特别希望能够通过无线数据业务来排解旅途中的无聊与烦闷。这正是3G丰富多彩的数据业务，如手机网游、手机电视以及视频通话等大显身手的时候。可以预见，高速移动中的铁路旅客市场将成为运营商争夺的一块重要阵地。
安德鲁中国区销售副总裁唐俊毅告诉《中国电子报》记者，为用户提供高速上下行数据业务是3G时代显著的业务特点，而上下行数据业务的速率在很大程度上取决于网络的覆盖质量。一方面为了保证高速列车中用户的网络信号接受质量，抵御车厢的穿透损耗，基站间距需要尽可能缩短；而另一方面，为满足切换的需要，减少切换及小区重选的次数，基站间又要保持尽量长的距离。因此，在网络部署中，应用车载直放站的车厢内覆盖系统以及光纤直放站(或射频拉远)的铁路沿线覆盖系统是被证实的有效解决方案。“3G网络基础上的高速数据业务对网络带来的影响较多，主要是解调门限不同、覆盖半径不同等方面。”张俊峰告诉《中国电子报》记者，“实际上3G网络，尤其是TD网络对高速铁路的无线覆盖还需要在实际工作中不断地进行摸索，网络优化和建设的工作还很多，设备商需要解决的问题还很多。”