关于LTE-R铁路站场地区无线网络规划研究

万雪松

【期刊名称】《《电子世界》》 【年(卷),期】2019(000)021 【总页数】2页(P72-73) 【作 者】万雪松

【作者单位】中铁电气化局集团第一工程有限公司第九项目管理(天津)分公司 【正文语种】中 文

引言：按照《铁路信息化总体规划》要求，铁路站场宽带无线网络覆盖率在2020年需要达到60%。而实际在加快推进铁路站场地区无线网络建设时，还应采取适合的网络架构，并且实现网络的科学规划，以便使铁路运输生产的调度效率和安全管控水平得到提升，继而推动铁路运输事业的可持续发展。

为满足铁路站场地区 “最后一公里” 的移动通信需求，本文对基于LTE-R的无线网络规划问题展开了分析，在分析铁路场站地区无线网络规划需求的基础上，提出了网络的规划思路和方法，对网络基站布置和频率规划等问题进行了探讨，为关注这一话题的人们提供参考。 1 LTE-R架构

LTE-R是铁路下一代移动通信系统EPS的网络架构，相较于第二代GSM-R实现了接入网和核心网的组成优化。EPS为3GPP标准为会员会制定的3G UMTS标准，包含无线接口长期演进和系统结构演进两部分，由核心网EPC、基站

eNodeB和用户设备UE构成[1]。LTE-R通过扁平化设计，在基站端实现了原有信号传输节点的整合，构成相应的网络节点，能够支持多个区域内移动设备信号的发送和接收，并且可以实施无线接口协议，进行无线移动性管理，实现无线资源的控制。由于基站端能够与网络服务器直接连接，可以减少中间通信业务请求和传输时延，加强后续网络架构匹配，从而使地区日益增长的业务需求得到满足。而将EPC当成是核心网设备，由于EPC是全IP移动核心网络，所以可以分组域建立各种业务服务。采用HSS服务器提供本地服务，能够实现用户登记信息管理，提供多媒体业务和实现数据快速传输。因此从总体上来看，LTE-R架构只需要少量控制设备，建设成本较低。

2 基于LTE-R的铁路站场地区无线网络规划 2.1 网络规划需求

在铁路运输网络中，铁路站场属于重要节点，需要负责列车接发、装卸、编组等业务，对移动通信水平提出了一定要求。过去采用以GSM-R为主的通信方式，提供的数据传输带宽优先，无法满足各种视频图像传输等高带宽业务的开展需求。因此伴随着铁路业务种类的多元化发展，还要加快站场地区无线网络规划，以便使部分地区出现的频率资源匮乏问题得到解决。结合铁路站场移动通信业务特点可以发现，车、电、机等专业拥有特定的移动通信需求，如果各自进行无线通信系统的建设将造成重复投资的问题，导致铁路运营承担过高通信成本。因此还应统一进行场站地区无线网络规划，通过对网络设置相关参数进行调整，使网络覆盖范围实现最大化匹配，同时能够加强各种软硬件设备资源的利用，使铁路网络规划建设成本得到有效控制。面对铁路电信承载业务、专用基本业务、场站调度业务等各种业务的数据通信需求，还应确保规划建设的网络具备强大调度功能，能够为数据同步传输提供支持的同时，保证视音频通话的清晰性和连续性，继而使网络建设质量达到要求。 2.2 网络规划思路

实际在无线网络规划时，还应采用LTE-R实现整个场站地区的无线全覆盖，负责提供移动终端接入、数据承载等服务，确保各专业能够实现信息共享，并且场站能够实现多媒体调度应用。在既有业务系统和无线网络系统之间，还应采用虚拟服务器通过各自防火墙和物理网络接口实现与业务系统的连接，确保系统在网络层面不连接，以满足信息隔离和安全需要。在宽带无线接入方面，需要完成核心网、无线基站配置及管理客户端的配置，在虚拟化计算机节点上实现网络监控管理虚拟服务器、电务应用虚拟服务器等服务器的配置。而LTE-R无线接入网由eNodeB构成，可以在网络范围内实现无线覆盖，还要采用分布式架构，完成射频拉远单元RRU和基带单元BBU的布置，前者符合提供无线覆盖，实现用户设备和无线链路接入，后者负责基带信号处理、资源调度和协议转换，能够利用SI接口实现与核心网的数据交换，并通过光纤与射频单元连接。在用户设备连接上，可以利用空中接口与基站设备和核心网实现数据通信，实现端到端业务续接。按照功能和用途，可以将设备划分为机车综合无线通信设备、通用手持台等多种类型。 2.3 网络规划方法 2.3.1 基站部署

实际在网络规划建设中，还要做好基站的部署，沿着轨道沿线完成射频单元的布设，并通过布置基带单元实现沿线区域的无缝覆盖，对铁路站场地区的一体化宏基站覆盖方式进行替代。在轨道两侧，需要完成相邻RRU的布设，并利用光纤在同一个基带单元上连接。通过单元功能分工，能够由RRU实现信号放大，使基站的覆盖范围得到扩大，保证信号实现高效、灵活覆盖。而BBU由基带处理板构成，可以形成资源池，对用户设备接口的调制、扩频、编码等业务进行处理，并为远程维护、信令处理等功能的实现提供支持，能够及时将基站端的告警信息和工作状态监控结果上报至核心网。利用一个BBU实现多个虚拟RRU的控制，能够越区切换次数得到减少。因为尽管RRU间拥有不同物理地址，但逻辑地址相同，在无线网络覆

盖范围内移动无需切换。采取该种灵活组网方式，可以统一在室内机房间BBU安装，实施集中供电和管理，降低光纤部署成本。 2.3.2 频率规划

在无线网络频率规划上，考虑到铁路站场地区对通信业务开展有较高安全性要求，同时需要降低数据传输时延性，所以需要采用异频组网方式，保证数据得到有效传输。实施异频组网，需要为站场各区域分配不同频点，在网络规划初期各区域分配相同频点的可能性较低，频率复用距离较大，所以受到同频干扰的几率较小，能够使网络通信质量得到提高。但在无线网络规模不断扩大时，各区域分配频点数优先，容易出现同频干扰问题。采取LTE-R架构，网络带宽需求约20MHz，可以有效分配的频段为450MHz。针对场站地区内频点进行统一规划，还要结合各基站承载的业务类型、需要的频点数目、系统容量等进行频率资源划分，使各频点保持一定频率资源距离，从天线方向、设备选型、无线信道选择等方面采取措施保证区域无线信号强度合理，以便使基站间的同频干扰得到降低。 2.3.3 仿真分析

经过现场勘测，完成适合站址选取后，可以对各基站相关配置参数进行确认，实现无线网络的详细规划。将各基站工程信息参数输入到规划软件中，然后利用软件进行仿真分析，能够确定规划方案能否满足规划需求。从仿真分析结果来看，无线网络接入能够实现电务、客运等专业业务的接入，并且能够利用手持终端为现场调度管理提供支持，实现各种业务数据的快速读取、分析和处理，实现视频分布、回传、通话等多媒体调度功能。而无线网络能够实现铁路各站台、站厅、广场等区域的有效覆盖，信号干扰大小能够满足信号传输要求，保证高清视频得到清晰流畅传输。 结论：综上所述，采用LTE-R架构实现无线网络规划部署，能够使铁路站场地区得到无线网络的有效覆盖，促使宽带无线数据承载需求得到满足，为铁路各项业务的开展提供通信支持。在实践工作中，还应切实掌握站场地区的无线网络规划需求，

实现基站科学部署和频率的合理规划，以便使构建的无线网络具有现实应用意义。