摘要：现在高铁已经成为人们出行的主流方式之一，很多商务人士在外出工作的时候会选择乘坐高铁出行，这对通信行业来说是新的机遇，但也伴随着巨大的挑战。运营商为了争夺高铁用户当中庞大的市场并树立起自身强大的形象，都对高铁进行了通信转向的覆盖，对于一些重点的区域和线路还进行了专网覆盖。相比较其他交通方式而言，高铁无线网络的覆盖具有一些特点，比如多普勒效应明显而且穿透损耗大等。文章结合自身无线网络设计规划的经验来研究高铁无线网络覆盖的方法，总结出一些覆盖的策略，并根据实验证明其具有实际意义。
关键字：高铁；无线网络；策略研究
1.前言
高铁沿线的无线网络覆盖具有十分明显的特点，比如车速快导致网络频繁切换，以及KPI掉线率上升，连接成功率下降，用户体验方面的数据连接不稳定等。所以高铁无线网络设计的时候要针对这些特点进行针对性的策略制定。常见组网的策略包括了混合组网和专网两种方式，具体实践过程中使用哪一种方式要具体参考网络的结构和投资的情况进行确定。文章探讨了高铁沿线覆盖的方式来总结出有效的覆盖策略。
2.高铁无线网络的特点
高铁沿线网络覆盖具有其独特的特点，及传播的模型和通信道路环境十分特殊，中断具有过快的移动速度，而且信号穿过车体具有很大的损耗。
2.1穿透损耗
高铁列车的车体结构一般是用的是密闭性的厢体，所以一般具有非常大的车体损耗，同时不同类型CRH列车的车厢也具有着不同的穿透损耗。如果架设相同的车外面电势相同，那么车内点评越小，车内的覆盖范围也会随之降低，折旧会导致掉线率大幅度上升的同时切换成功率下降。如果网络性能下降，就会导致用户的印象变差。根据有关的实验可以得出高铁的车体损耗大约比普通列车高了11dB，可以认为具有十分严重的穿透损耗。
2.2多普勒位移
根据多普勒远离可以得出，在告诉移动通信的过程中如果移动台朝向基站逐渐移动，那么频率会明显的变高，而远离基站的时候频率又会变低。对于不同速度下不同频率的无线电多普勒频率偏移情况，有人进行过研究，文章不一一赘述
2.3掠射
电磁波和车厢之间存在的夹角一般称之为掠射角，掠射角的角度不同会带来不同的穿透损耗，其中信号垂直射入车厢时产生的穿透损耗是最小的。与此同时基站垂直位置和贴到指尖的距离越小，也会带来越小的穿透损耗。试验表明如果入射角小于二十度，那么穿透损耗增加带来的斜率会明显的增加，所以选择地址的使用需要选择距离铁轨比较近的地方，尽可能的保证掠射角度小于二十度。
2.4基站之间距离和铁轨之间距离
有关试验表明基站和铁轨之间的距离最合适的事两百五十米到三百五十米之间，这时候基站大概有着一千六百米的覆盖范围，如果将切换带后单位进行扣除，那么留下来的覆盖距离大概是一千四百米左右，而不同站轨距离对应了不同的覆盖距离。
2.5车速过快导致切换频率过高
在同样覆盖区域当中如果终端穿过时以极快的速度通过，那么速度越快，所用时间就越短，当其移动速度足够快的时候就会导致穿过了覆盖区的时间小于系统切换时间的最小时间，这就会导致切换失败并引起终端掉线，所以在进行切换的时候需要考虑到覆盖区域的重叠区域大小。
2.6其他覆盖特点
在直线形铁轨当中最好使用之型的排布方式。在九十度以上家教的弯道铁轨进行不占的时候，一般站点分布在曲线内侧。同时建立C网站点的时候可以进行LTE部署，同时在覆盖不够连续以及C网的站点距离轨道比较远的时候可以新增LTE连接站点。
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3.不同地区覆盖策略
不同的地区当中会存在不同的问题，如果能够针对地形采用特殊的覆盖策略，则可以起到事半功倍的效果。
3.1平原地区
平原地区当中，一般有着十分开阔的周边环境，所以信号传播的时候没有过多的阻碍，就有了十分远的传播距离。在进行组网策略选择多的时候可以在高速区域建设宏专网，在选择天线的时候平原地区一般可以选择高增益的窄波天线来结合功分器来确保铁路沿线能够有着充分的信号覆盖区域。在选择主设备的时候一般会优先的选择BBU的连接方式来降低信号切换的次数，与此同时需要简化高铁覆盖范围内部的扇区切换关系，尽量让用户仅在覆盖高铁的扇区当中进行所必须进行的通信过程。同时在结构性比较不足的铁路沿线则应当多建设几个专用的基站，可以采用两个扇区同时覆盖铁路等措施。在对其配套设施进行建设的时候可以选择40米高的落地塔，同时建设砖混机房。
3.2山区
山区的地理特点通常是周边地形十分复杂而且有着很多的阻挡物，信号传播的距离一般是十分近的，同时伴随了大量的桥梁和隧道，所以覆盖网络的难度很大。一般进行组网策略考虑的时候，需要具体结合当地地理位置进行十分复杂的计算最后得出策略。在选择天线的时候一般选择高增益的窄波天线。选择主设备的时候也是优先的选择BBU/RRU的连接方式。在建设配套设施的时候，因为在山区当中建设落地塔是十分困难的，不仅投资很大，而且建设过程十分困难，日常维护难以进行，所以一般都是利用现在已有的网络进行H杆建设，选择10-20米高度，同时铁路距离20到40米之间的小山包上建设H杆。
3.3隧道地区
在隧道覆盖地区当中，如果在隧道内部，则外界无线信号无法传播进隧道当中，所以无线网络环境一般是处于封闭的状态。通常对隧道进行网络覆盖的时候，如果隧道内部有着比较直的线路，而且距离很短，则可以在隧道两端安装RRU的窄波小增益提案新年，活着必要的时候可以安装微蜂窝设备来增加一个定向天线，一般天线还需要使用小曾一的高水平功率角的天线。如果距离很长而且隧道内部有着弯曲的路线，那么可以使用RRU的连接方式，并泄露电杆来完成覆盖。一般泄露电杆都有着十分高昂的造价，所以如果选择这种方法则需要充分考虑到覆盖的实际效果与投资价格之间的关系。比如笔者曾经参加过的一个铁路隧道覆盖工程的时候，隧道是贯穿了整个北天山的，全长高达13.6千米，可以算作特大型隧道，所以设计的时候考虑了多个方面的音速，最终决定使用泄露电杆的方式进行覆盖之后才确保了隧道全程的良好覆盖情况。一般地铁覆盖的方式包括站台附近采用分布系统方法进行覆盖，同时隧道内部使用泄露电杆进行覆盖。
3.4高架桥附近
高架桥附近一般信号需要覆盖的地区都高于地面至少15米左右，如果使用普通的覆盖方式则无法取得比较好的效果，而同时在高架桥上无法建立基站。所以一般建设的时候使用40米以上的单管或者三管塔，需要让塔顶部高出铁轨25-30米之间来确保覆盖的效果。与此同时建立机房的时候需要建立室外机鬼，同时RRU必须要安装在塔上或者是机柜上。
4.结束语
文章研究了高铁沿线当中无线网络各种覆盖方式，并用其中覆盖的策略解决沿线基站的建设过程中可能存在的问题。这些内容对于高铁沿线无线网络建设和规划来说具有重要的意义，希望能够为有关工作人员提供启发。
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论文作者:孙冬
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/16
标签：高铁论文; 无线网络论文; 隧道论文; 基站论文; 距离论文; 方式论文; 策略论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;