LTE FDD基站共享技術(shù)在高鐵4G合作建設(shè)中的應(yīng)用

楊繼東

（中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司河南省分公司，河南 鄭州 450000）

LTE FDD基站共享技術(shù)在高鐵4G合作建設(shè)中的應(yīng)用

楊繼東

（中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司河南省分公司，河南 鄭州 450000）

本文主要研究LTE FDD基站共享技術(shù)在高鐵4G合作建設(shè)中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)鄭徐高鐵（河南段）的4G合作建設(shè)的回顧和總結(jié)，分析FDD-LTE基站共享功能的原理和高鐵4G覆蓋的特點(diǎn)，找到一個(gè)高鐵基站高效建設(shè)、提質(zhì)增效的方法。

FDD-LTE；獨(dú)立載波；基站共享；高鐵；合作建設(shè)

本文主要研究鄭徐高鐵（河南段）基于LTE FDD基站共享技術(shù)的高鐵4G合作建設(shè)方法，通過(guò)LTE FDD基站共享技術(shù)的應(yīng)用，使聯(lián)通和電信在高鐵場(chǎng)景合作建設(shè)成為可能，實(shí)現(xiàn)提高高鐵覆蓋質(zhì)量、降低投資和OPEX的目的。

1 研究背景

隨著國(guó)家大力發(fā)展高速鐵路，越來(lái)越多高鐵線路陸續(xù)通車(chē)，舒適、安全、快捷的高鐵逐漸成為人們的首選出行方式。高鐵通信網(wǎng)絡(luò)投資效益和品牌效應(yīng)越來(lái)越突出，但高鐵通信網(wǎng)絡(luò)一直是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的難點(diǎn)，技術(shù)復(fù)雜、投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)，高鐵4G網(wǎng)絡(luò)需求具有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量大，高端客戶(hù)比例高等特征。同時(shí)，列車(chē)高速運(yùn)行引起的多普勒頻偏降低終端接入速率，頻繁切換容易掉話，車(chē)廂穿透損耗大降低信號(hào)電平等問(wèn)題，這些都會(huì)影響高鐵4G用戶(hù)體驗(yàn)，4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)面臨著巨大挑戰(zhàn)。2016年，河南聯(lián)通積極貫徹“聚焦、合作、創(chuàng)新”的公司發(fā)展戰(zhàn)略，通過(guò)采用獨(dú)立載頻共享功能等新技術(shù)和新設(shè)備，與河南電信公司合作，在鄭徐高鐵通車(chē)前，建成了全程覆蓋的4G高鐵專(zhuān)網(wǎng)。

2 鄭徐高鐵概況

鄭徐高鐵，即鄭徐高鐵客運(yùn)專(zhuān)線，是《國(guó)家中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中“四縱四橫”鐵路客運(yùn)專(zhuān)線網(wǎng)中徐州至蘭州客運(yùn)專(zhuān)線的重要組成部分，是雙線電氣化客運(yùn)專(zhuān)線。旅客列車(chē)設(shè)計(jì)行車(chē)速度350km/h，運(yùn)行時(shí)速300km/h。新建高鐵西起鄭州東站，東至徐州東站，途經(jīng)河南開(kāi)封和商丘、安徽碭山和蕭縣、江蘇徐州。線路全長(zhǎng)361.937km，其中河南省252.826km、安徽省73.436km、江蘇省35.675km。全線設(shè)鄭州東站、開(kāi)封北站、蘭考南站、民權(quán)北站、商丘、碭山南站、永城芒山站、蕭縣北站和徐州東站共9個(gè)車(chē)站（見(jiàn)圖1），全線無(wú)隧道，橋梁占線路總長(zhǎng)的73%。2016年9月10日，鄭徐高鐵全線正式開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。

圖1 鄭徐高鐵客運(yùn)專(zhuān)線站點(diǎn)分布

3 合作建設(shè)方案

鄭徐高鐵（河南段）共規(guī)劃FDD-LTE基站254個(gè)，河南聯(lián)通和河南電信分段合作建設(shè)，其中河南聯(lián)通承建鄭州花莊村基站至開(kāi)封至商丘市民權(quán)縣人和鎮(zhèn)東垛樓北基站，共127個(gè)基站，河南電信承建商丘市民權(quán)縣野崗鄉(xiāng)蝗蝻廟南基站至豫蘇省界永城條河鄉(xiāng)邵山東基站，共127個(gè)基站（見(jiàn)圖2）。

河南聯(lián)通和河南電信同時(shí)采用基于獨(dú)立載頻共享模式的基站共享技術(shù)，雙方基站均配置雙載波并平均分配基站功率，RRU功率至少滿(mǎn)足60W的要求，RRU的工作帶寬要求支持1 830～1 880MHz，IBW要求至少支持40MHz，高鐵小區(qū)原則上采用小區(qū)合并，雙方建設(shè)基站天線配置需同時(shí)滿(mǎn)足對(duì)方4G和3G天線需求。雙方基站經(jīng)各自傳輸承載網(wǎng)通過(guò)VPN互通后接入各自核心網(wǎng)。

圖2 鄭徐高鐵（河南段）FDD-LTE基站規(guī)劃示意圖

4 基站共享技術(shù)

4.1 總體原則

聯(lián)通和電信4G合作采用MOCN（Multi-Operator Core Network）方式，即兩運(yùn)營(yíng)商僅共享RAN，核心網(wǎng)獨(dú)立；單個(gè)基站同時(shí)虛擬為聯(lián)通和電信的基站，同時(shí)為雙方用戶(hù)服務(wù)［1］。

業(yè)務(wù)層面和核心網(wǎng)絡(luò)不需改造；雙方承載網(wǎng)以VPN方式互連，通過(guò)承載B與電信IPAN省網(wǎng)、UTN/IPRAN兩種方式實(shí)現(xiàn)承載網(wǎng)絡(luò)互通；4G基站均可升級(jí)或直接打開(kāi)功能支持共享，共享的最小顆粒度為單個(gè)基站（包括BBU、RRU、天線等），共享基站需要同時(shí)接電信和聯(lián)通兩家核心網(wǎng)（見(jiàn)圖3）。

4.2 載頻配置模式

從載波資源配置角度，基站共享技術(shù)可進(jìn)一步分為獨(dú)立載頻、共享載頻兩種模式。

4.2.1 獨(dú)立載頻共享模式。①聯(lián)通和電信各配置一個(gè)獨(dú)立的載波；②聯(lián)通和電信各自使用自己的頻點(diǎn)，保持以同頻組網(wǎng)為主；③每個(gè)獨(dú)立載波只廣播各自運(yùn)營(yíng)商的PLMN；④每個(gè)運(yùn)營(yíng)商可以配置獨(dú)立的小區(qū)級(jí)特性；⑤聯(lián)通和電信的終端在各自獨(dú)立的載波作業(yè)務(wù)，不需要考慮復(fù)雜空口資源分配和控制算法（見(jiàn)圖4）。

圖3 共享基站總體構(gòu)架

圖4 獨(dú)立載頻共享模式

4.2.2 共享載頻共享模式。①聯(lián)通和電信配置一個(gè)共享的載波；②聯(lián)通和電信使用同一個(gè)頻點(diǎn)，其中一方將引入異頻切換，增加網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度，降低網(wǎng)絡(luò)性能；③共享載波需要同時(shí)廣播電信和聯(lián)通的PLMN；④聯(lián)通和電信只能使用相同的小區(qū)級(jí)特性，部分參數(shù)可以按照PLMN配置；⑤終端在同一載波下進(jìn)行業(yè)務(wù)，需考慮空口資源分配策略（見(jiàn)圖5）。

圖5 共享載頻共享模式

4.2.3 2種模式的差異。2種共享方式的性能對(duì)比見(jiàn)表1，由此可以看出，獨(dú)立載波模式擴(kuò)容時(shí)，能保持原有同頻組網(wǎng)，利于優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)更獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)。而共載頻模式，小區(qū)配置和告警管理不獨(dú)立，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和調(diào)整耦合嚴(yán)重，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化難度增加。

表12 種共享方式的性能對(duì)比

表2 共享基站的實(shí)施效果

由于高鐵列車(chē)高速穿越高鐵基站時(shí)，高鐵用戶(hù)的流量具有集中發(fā)生的特征，需要充分規(guī)劃容量余量。所以，鄭徐高鐵4G基站采用獨(dú)立載頻模式。

5 共享基站的接入方案

雙方承載網(wǎng)以VPN方式互連，通過(guò)承載B與電信IPAN省網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)承載網(wǎng)絡(luò)互通。要求共享的4G基站能夠虛擬成2個(gè)邏輯的子基站分別為2個(gè)運(yùn)營(yíng)商提供服務(wù)。

中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通在各自的移動(dòng)回傳網(wǎng)為對(duì)方共享的eNodeB建立一個(gè)共享VPN，建議名稱(chēng)4G_SHARE_RAN VPN，共享基站通過(guò)UTN/IPRAN、IP承載B網(wǎng)/CN2承載網(wǎng)、EPC CE等承載網(wǎng)絡(luò)的互通，實(shí)現(xiàn)與核心網(wǎng)設(shè)備的互通。

4G基站虛擬成2套系統(tǒng)，通過(guò)與回傳承載網(wǎng)的子接口分別接入各自的回傳VPN和共享VPN。自身回傳VPN可以直接接入4G核心網(wǎng)EPC網(wǎng)絡(luò)；4G共享基站通過(guò)共享VPN接入對(duì)方核心網(wǎng)承載網(wǎng)絡(luò)后，再通過(guò)核心網(wǎng)承載網(wǎng)絡(luò)間的互通接口接入自身的EPC網(wǎng)絡(luò)（見(jiàn)圖6）。

6 實(shí)施效果

河南聯(lián)通和河南電信于2016年4月簽署合作建設(shè)實(shí)施協(xié)議，雙方各自承建一半基站。通過(guò)合作建設(shè)，鄭徐高鐵4G基站僅用3個(gè)月就全部開(kāi)通，開(kāi)通周期大幅縮減。經(jīng)測(cè)算，投資投資節(jié)約15%，鐵塔租賃費(fèi)和電費(fèi)約減少50%。經(jīng)網(wǎng)優(yōu)測(cè)試，鄭徐高鐵專(zhuān)網(wǎng)覆蓋、干擾、速率等主要指標(biāo)均優(yōu)于河南其他高鐵線路。具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

圖6 共享基站的接入方案

7 結(jié)論

采用基于獨(dú)立載頻共享模式的基站共享技術(shù)進(jìn)行高鐵場(chǎng)景的合作建設(shè)，是聯(lián)通進(jìn)行快速建網(wǎng)的有效方式，具有良好的投資效益。

［1］郭省力，方俊利，張躍虎.LTEFDD鏈路預(yù)算及覆蓋估算方法研究［J］.郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2012（7）：56-60．

Application of LTE FDD Base Station Sharing Technology in High Speed Railway 4G Cooperative Construction

Yang Jidong

（China United Network Communications Corp Henan Branch，Zhengzhou Henan 450000）

This paper mainly studied the application of LTE FDD base station sharing technology in high speed railway 4G cooperative construction.Through reviewing and summarizing the construction of 4G cooperation between Zheng Xu high-speed railway(Henan section),this paper analyzed the principle of sharing function of FDD-LTE base station and the characteristics of high-speed rail 4G coverage,and found a method for efficient construction, quality improvement and efficiency improvement of high speed railway base station.

FDD-LTE；independent carrier；base station sharing；high-speed rail；cooperative construction

TN929.5

A

1003-5168（2017）05-0053-03

2017-04-15

楊繼東（1970-），男，本科，工程師，研究方向：LTE FDD基站共享技術(shù)。