高速鐵路與聯通3G處于同一歷史發展階段

隨著我國高速鐵路網規模的不斷擴大，服務日趨完善，高鐵成為人們出行首選的交通工具。華為在高鐵移動覆蓋方面積累了豐富的經驗和解決方案，目前已完成全球最快的上海磁懸浮431公里/小時下的HSPA+覆蓋，平均速率達到9Mb/s以上。同時借助海外高速鐵路移動覆蓋的多年經驗積累，針對高鐵速度快、頻偏大、車損高、切換難等一系列問題，總結了一整套完善的覆蓋解決方案和優化手段；通過相關的多普勒頻偏補償算法、鏈形小區優先切換算法等一系列技術手段，不斷克服高速鐵路覆蓋中面臨的各種問題，可以有效解決高速移動狀態下數據業務的連續性和高速切換等覆蓋瓶頸。

從某種意義上來看，聯通3G和高鐵處于共同的歷史發展階段，都處于發展的初期，并面臨重大的發展機遇。

如何根據高鐵建設與運營的發展歷程，以科學發展觀為指導，建設聯通3G針對高鐵的通信網絡，是現階段聯通3G網絡規劃的重要任務之一。

高速鐵路覆蓋的特點是速度高、穿透損耗大、切換頻繁，這也對移動通信網絡提出了更高的要求。

WCDMA網業務發展分析

3G網絡的網絡需求與不同業務發展狀況息息相關。

目前3G網絡上的業務種類及發展情況

● 純語音業務

純語音業務是目前的基本業務，可以預見長期內依然是主流業務，也是運營商的主要收入及利潤。

● 可視電話業務

在3G網絡建設前，業界普遍預測可視電話為新的殺手業務，但從實際業務發展情況看，可視電話并未得到3G用戶的廣泛使用。結合國外3G運營商的實際情況，可視電話業務的低迷預計會持續一段時間。

● 數據業務

在3G網絡建設前，2G網絡已培養了一大批低速數據業務用戶，已成為新的利潤增長點。3G網絡可延續發展數據業務，并依靠網絡優勢逐步提高數據用戶的感知度。

● 高速數據業務

從全球WCDMA網絡運營情況看，HSPA高速數據業務已成為發展最為迅速的增值業務。從長期來看，流媒體、手機網絡游戲、在線音樂、大容量下載等高速數據業務是3G業務的發展趨勢。

高速鐵路的WCDMA用戶需求分析與網絡承載能力要求

規劃期內高鐵建設階段，高鐵沿線的用戶構成主要為高鐵施工人員。高鐵施工人員經濟收入和文化水平不高，通信需求強烈。基于此階段的用戶構成，規劃期內高鐵建設階段的業務需求主要為語音業務和低速數據業務。鐵路施工期間，將對網絡的語音承載能力有一定的要求。

WCDMA業務發展前期的特征為高鐵乘客中WCDMA用戶逐步滲透，業務需求以WCDMA語音業務和數據業務為主。此時WCDMA用戶數還不多，語音及數據業務對網絡的承載能力要求不高，也就是說，網絡將會處于低負荷的運行狀態。

在WCDMA業務發展中期，為吸引用戶，推廣高速數據業務勢在必行。這一時期高鐵乘客中WCDMA用戶的滲透率達到一定水平，WCDMA業務需求豐富多樣，語音業務、數據業務之外，可視電話業務和高速數據業務需求也會比較強烈。此階段，語音及數據業務量將對網絡提出一定的承載能力要求。列車運行經過路段，網絡將會運行于正常的負荷水平。

高速鐵路基站覆蓋規劃與設計

時速350km高鐵WCDMA網絡建設目標

覆蓋目標：全線95%以上的路段，WCDMA網RSCP大于-95dBm;全線達到語音業務和可視電話業務（CS64kbps）連續覆蓋，并能提供高速率的分組數據業務。

質量目標：全線接通率大于98%,掉話率小于1%,切換成功率大于98%.

工程目標：在保證網絡服務的同時，做到建設成本最低，建設周期最短。

高鐵覆蓋基本參數取定

列車穿透損耗WCDMA系統均取25dB;小區切換時間設計采用值為3s;多普勒頻移，WCDMA制式標準允許的中心頻率偏差為±800Hz,因此在列車時速為350km時，不會影響網絡的正常運行。

覆蓋半徑的計算

不同業務在不同場景下，根據上行鏈路預算結果計算出的部分覆蓋半徑如表1所示。

表1 不同業務在不同場景下的覆蓋半徑

由以上計算結果看出，相同天面配置下，CS12.2kbps業務相對CS64kbps業務，其覆蓋距離增加40%~60%左右。

不同3G業務對網絡覆蓋的要求

從鏈路預算結果看，不同業務所允許的最大路徑損耗有所差異，CS12.2kbps和CS64kbps業務連續覆蓋所允許的路徑損耗相差約5dB.通過傳播模型計算出的小區覆蓋半徑也有所差異。

考慮到切換所需重疊覆蓋區域（T），以及不同環境下的網絡組網方式，可以計算出滿足不同業務需求應設置的最小站距。

在城區環境下采用65°天線蜂窩組網，站距D=1.5（R-T/2）；郊區環境下，兼顧鄉鎮的覆蓋，采用90°天線蜂窩組網，扇區夾角120°情況下，站距D=1.73（R-T/2），此時基站距鐵路垂直距離建議為500~900m.如果基站距離鐵路較近，300~500m,建議采用65°天線，扇區夾角150°左右，站距D=1.93（R-T/2）；如果是純高鐵覆蓋，且不考慮兼顧鄉鎮的覆蓋，可采用33°天線，基站距鐵路垂直距離建議150~300m,此時可以認為D≈2（R-T/2）。

在典型參數情況下，郊區基站兼顧鄉鎮覆蓋，要保證可視電話業務連續，掛高40~50m情況下，平均站距為2.5~2.8km;如果是純道路覆蓋，采用高增益窄波束天線，站距為3.4~3.9km.如果只保證語音業務連續，郊區基站考慮兼顧鄉鎮覆蓋，掛高40~50m情況下，平均站距為3.9~4.5km;純道路覆蓋，采用高增益窄波束天線，站距為5.6~6.0km.

基站建設策略比較

以京滬高鐵安徽段為例，其全長266km,設計時速350km,有兩種基站建設策略：策略一，一步到位按滿足CS64kbps業務連續覆蓋，并可提供高速數據業務，基站平均站距2.7km;策略二，分階段建設，先滿足純語音業務連續覆蓋，基站平均站距4.2km,隨著WCDMA用戶增長和業務的發展，逐步增加基站，滿足CS64kbps連續和全線提供高速數據業務。

不同的建設策略在新增基站規模、投資規模以及建設周期上，有較大差異。從覆蓋里程所需基站數（加10%余量）、可利舊的基站配套數量（約30%基站可與現網共站建設）以及投資額度等方面對兩種策略進行比較，如表2所示。

表2 兩種建設策略的比較

從表2可以看出，如果采用一步到位的建設策略，一次性配套建設規模較大，比分步實施的策略高出一倍的建設規模，投資規模也高一倍，但可滿足可視電話業務的連續覆蓋。分步實施的建設策略只能先提供語音業務的連續覆蓋，在未來幾年逐步增加覆蓋站點，極端情況下，按每2個基站之間增加1個基站計算，最終平均站距達到約2km.

分步實施的建設策略的優點主要是：一次性投入較小，建設工程量小，投資小。未來的投資規模可根據業務發展逐步投資，投資效益比可控。

京滬高速鐵路覆蓋策略及未來網絡需求可能

根據以上的業務需求分析和覆蓋策略比較，安徽聯通制定了分階段進行京滬高速鐵路無線網絡覆蓋的建設策略。

高速鐵路建設階段

此階段根據施工開工情況，有選擇地完成GSMWCDMA基站的建設，為施工人員提供語音和低速數據等移動通信業務。此階段的基站建設需參考全線基站規劃，在高鐵施工完畢后，只需做簡單調整即可作為高鐵線覆蓋基站，以保護前期投資不浪費。

WCDMA業務發展前期

在WCDMA業務發展前期（2010-2012年），京滬高鐵覆蓋只滿足WCDMA語音業務連續覆蓋的需求，同時全線提供WCDMA低速數據業務接入能力。

未來幾年高鐵覆蓋策略

在WCDMA業務發展中期，要根據業務實際發展的情況，有針對性地完善京滬高鐵的覆蓋：

● 情景一：可視電話和數據業務快速發展

可視電話業務對WCDMA網絡覆蓋有較高要求，為滿足可視電話連續覆蓋的需求，需在WCDMA業務發展前期的規劃基站基礎上新增WCDMA基站，將平均站距減小至2km.在前期網絡規劃時，需一并考慮未來新增基站的站址選擇，做好前期建設的基站和后續新增基站備選點的整體規劃，實現"一次規劃，分步實施"的建設策略。

新增基站后，除滿足可視電話業務連續覆蓋外，同時全線提供高速數據業務接入的能力。

● 情景二：可視電話業務發展緩慢，高速數據業務快速發展

數據業務對連續覆蓋要求不高，但高速數據業務對下行覆蓋鏈路有較高要求。此種情況可采用增強基站發射功率改善下行鏈路，開通WCDMA第二載波作為數據業務專用頻道等手段解決高速數據業務需求，而無需新增基站。

京滬高鐵安徽段規劃結果

根據現場勘查情況，京滬高鐵郊區路段平均站距為4.2km,在城區或兼顧鄉鎮覆蓋路段，適當增加站點，減小站間距。京滬高速鐵路實際基站規劃設置比理論計算略多，具體基站設置情況如表3所示。

表3 京滬鐵路WCDMA基站設置

我國高速鐵路建設進入了蓬勃發展的新時期，制定一次規劃、分步建設的高速鐵路覆蓋方案，在目前投資壓力較大，以及3G不同業務存在不同發展可能的情況下，不失為一種較經濟實用的組網方案。