广深港专线专用移动通信系统设计（无线部分）.doc

广深港专线专用移动通信系统设计(无线部分)目 录1 概述 11.1 工程概述 11.2 GSM-R系统业务能力 12 核心网建设方案 32.1 技术方案 32.2 与广州GSM-R移动交换中心的互联 43 无线网络建设方案 53.1 GSM-R无线网络设计 53.1.1 广深港客专GSM-R平原地段覆盖设计 53.1.2 广深港客专GSM-R区间基站覆盖设计 63.1.3 广深港客专GSM-R东涌、虎门、公明、新深圳四车站覆盖设计 73.1.4 广深港客专GSM-R弱场地段覆盖设计 83.1.5 针对不同长度隧道的具体解决方案 103.2 广深港客专GSM-R系统频率规划 113.2.1 频率规划原则 113.2.2 区间地区的频率规划 123.2.3 车站地区频率规划 133.3 GSM-R深度冗余单层网络覆盖地段无线网络运行分析 133.3.1 IDLE状态运行分析 133.3.2 ACTIVE状态运行分析 143.4 适应高速铁路的GSM-R语音、数据业务 164 适应高速铁路的GSM-R语音、数据业务 185 广深港客专GSM-R系统设计QOS分析 205.1 欧洲高速铁路ERTMS/ETCS对GSM-R系统的要求 205.2 切换对于ETCS LEVEL 2的影响 205.2.1 ETCS Class 1 GSM-R传输性能QoS要求 215.2.2 Transmission interference period QoS指标分析 225.2.3 Error-free period QoS指标分析 235.3 断链对ETCS LEVEL 2的影响 246 广深港客专GSM-R系统可用性、可靠性、可维护性 256.1 华为GSM-R网元子系统可靠性指标 256.2 系统级网络可靠性指标计算方法 266.2.1 基本串并联结构的可用度计算方法 266.2.2 可靠性、维修性、可用性转换关系 266.3 可靠性模型 266.3.1 交织冗余单层覆盖可靠性模型 266.3.2 隧道双层覆盖可靠性模型 276.3.3 深度冗余单层网络覆盖GSM-R系统单元覆盖区域可靠性模型 286.4 GSM-R无线覆盖系统可用性指标计算 286.5 广深港客运专线GSM-R单元覆盖区域可靠性指标计算 297 GSM-R系统对外接口 307.1 GSM-R系统与其它通信系统的接口 307.2 GSM-R系统与信号系统的接口 307.3 GSM-R系统与综合网管系统的接口 308 广深港客专GSM-R BSS设备规模及功耗 318.1 设备规模 318.1.1 GSM-R BSS设备规模 318.1.2 GSM-R终端设备规模 318.1.3 光纤直放站 318.2 设备配置 328.2.1 GSM-R PCU设备配置 328.2.2 GSM-R BSS设备配置 328.2.3 OMC-R设备配置 338.3 设备功耗 339 主要设备技术条件 349.1 BSC基站控制器 349.1.1 技术特点 349.1.2 整机性能指标 369.2 BTS3512基站 379.2.1 技术特点 379.2.2 整机工程指标 399.2.3 整机性能指标 399.2.4 对外物理接口 409.3 PCU分组控制单元 419.3.1 产品特点 419.3.2 主要技术指标 429.4 网络管理系统 449.4.1 产品特点 449.4.2 技术指标 451 概述1.1 工程概述广深港客运专线广深段位于广东省中南部，北起广州铁路枢纽的新广州站，向南经番禺区的沙湾、黄阁等镇，经过东莞市沙田、虎门、长安等镇，进入深圳市公明、光明、石岩、龙华等镇，并在深圳设第二客站（新深圳站），线路长度104.604km，预留继续向南延伸至香港的条件。

广深港客运专线设计时速350Km/h，运营时速300Km/h需实现ETCS LEVEL2列车控制全线设有新广州站（DK0+000-DK1+600，属武广客运专线工程范围）、东涌站、虎门站、公明站、新深圳站（DK101+100～DK104+600）、新深圳动车运用所以及新深圳综合维修工区广州设置调度中心，负责全线的运输调度指挥1.2 GSM-R系统业务能力GSM-R系统可提供GSM系统所具备的各类电信业务，此外通过GSM-R系统特殊的组呼叫、广播呼叫、多优先级强占及强拆业务以及功能寻址、基于位置的寻址、紧急呼叫、呼叫接入矩阵等功能可提供中国铁路的特殊应用业务在本线实现的具体应用有：Ø 为列车控制系统提供双向信息传输通道；Ø 中国铁路无线列调标准中定义的列车调度员-机车司机间、车站值班员-机车司机间各种列车无线调度通信功能；Ø 列车车次号及调度命令信息传送；Ø 满足铁路沿线维护人员的通信需求，用于养路、桥隧、接触网（供电）、水电、电务等部门的区间维护作业通信；Ø 满足公安、抢修、救援等多部门、多工种的应急移动通信需求；2 核心网建设方案2.1 技术方案广深港客运专线GSM-R工程在深圳设BSC/PCU，沿线设置BTS。

广深港客运专线的无线网络接入广州GSM-R移动交换中心，系统组网图如下所示：图表 ‎21 GSM-R网络结构图对广州GSM-R移动交换中心的需求如下： A接口26条E1，A口信令需6条（6条信令链路已含在26条A口E1中）；广州FAS需要2条E1, 局间中继需要2条E1，支持2条E1的话务量需2条7号信令链路（2条信令链路已含在2条局间中继E1中）；PCU需SGSN 2个E1接口MSC共需30条E1、SGSN需2个E1接口2.2 与广州GSM-R移动交换中心的互联华为公司的GSM-R设备与西门子公司的GSM-R设备在北京交大实验室已完成与本次工程相关的接口A、E、Gb的互联互通测试，A、E、Gb接口全部测试用例100％通过3 无线网络建设方案3.1 GSM-R无线网络设计原则广深港客运专线GSM-R无线网络设计遵循无单点故障的设计原则，并保证网络具备较好的抗干扰性，采用深度冗余单层网络覆盖方案深度冗余单层网络覆盖以相邻基站覆盖冗余为主，需要对网络作较深度的覆盖冗余，在单个基站点发生故障时，仍能由相邻基站覆盖，保证系统正常工作下图为深度冗余单层网络覆盖示意图：图表 ‎31 深度冗余单层网络覆盖示意图在隧道、路堑等弱场地段，结合地形情况采用基站/光纤直放站结合漏缆或天线的组网方式。

根据广深港客运专线的地理环境——山区、丘陵地形及信号中继站的设置地点等情况,保证最小接入电平为-92dBm和高速列车的有效切换，广深港客运专线设计最高时速为350km/h，小区重叠区域需有两次切换机会，两次切换时间约8～10S根据上述技术条件计算得到：切换交叠区域＝350km/h*10s≈972m；考虑一定余量设置切换带不小于1000m；3.2 广深港客运专线GSM-R非隧道区段覆盖设计方案3.2.1 广深港客运专线GSM-R区间基站覆盖设计广深港客运专线GSM-R区间基站天线挂高以天线挂高40米（距路轨）为例下表是区间基站40米天线挂高链路平衡计算表图表 ‎32 区间基站链路预算根据链路计算，区间基站覆盖半径为3.73km，站间距为（3.5×2-1）/2= 3km1km是小区重叠区域）3.2.2 广深港客运专线GSM-R车站覆盖设计广深港客运专线沿线有东涌、虎门、公明、新深圳四车站，车站基站天线挂高以40米（距路轨）为例，链路平衡计算如下表：车站的基站覆盖链路平衡计算如下表：图表 ‎33 枢纽车站链路预算根据链路计算，枢纽车站区段的基站覆盖半径为2.69km。

其中天线挂高为相对于轨面的高度，每个基站点实际铁塔高度还需根据各点地面与轨面之间的高度差进行相应调整基站采用传输系统提供的2M环通道与BSC相连，为进一步提高GSM-R无线网络覆盖的可靠性，基站按（站点号1、3、5、7……）、（站点号 2、4、6、8……）在铁路两侧分别组环，可以避免传输通道中断引起连续的两个(及以上)基站站点故障而导致的区间无线网络的中断3.3 广深港客运专线GSM-R隧道区域覆盖设计 本设计范围内有43公里的隧道，加上路堑和隧道群间隙，共计约有68公里的弱场区对于这些通信弱场区在设计中主要采用基站、光纤直放站结合漏泄电缆/天线的覆盖方案来解决本工程按照最小接入电平-92dBm，通信概率99％的设计原则，隧道设计主要采用基站、光纤直放站结合漏泄电缆/天线的覆盖方案光纤直放站近端机与基站同址设计，在隧道内设置光纤直放远端站隧道地段相邻基站/光纤直放站的距离基本按照0.8km至1km进行设置，隧道内配置直放站远端机，泄漏电缆采用5/4” 泄漏式电缆3.3.1 光纤直放站的工作原理及工程参数光纤直放站主要由光近端机、光纤、光远端机（包括覆盖单元）几个部分组成。

光近端机和光远端机均包括射频单元(RF单元)和光单元无线信号从基站中耦合出下行信号(930MHz-934MHz)后，进入光近端机，通过电光转换，电信号转变为光信号，从光近端机输入至光纤，经过光纤传输到光远端机，光远端机把光信号转为电信号，进入RF单元进行放大，信号经过放大后送入发射天线或者漏泄电缆(LCX)覆盖目标区域与上行链路的工作原理一样，移动台发射的上行信号(885MHz—889MHz)通过接收天线或者漏泄电缆(LCX)至光远端机，再到近端机回到基站在弱场处理中采用光纤直放站时需要考虑时延、噪声影响等因素由于GSM均衡器只能处理延迟4bit的多径信号，相当于15μs的延时，因此在弱场设计中，同一小区内，在C/R值小于9dB的情况下，应保证来自基站、或不同光纤直放站的各射频信号的时延差不大于15μs3.3.1.1 场强覆盖计算GSM-R数字移动通信系统中采用基站/光纤直放站解决弱场区的场强覆盖有两种基本覆盖方式：即基站/光纤直放站+天线和基站/光纤直放站+漏泄电缆（LCX）对于基站/光纤直放站+天线的空间波场强覆盖参照上节中所提到的空间波链路平衡表进行计算基站/光纤直放站+漏泄电缆的场强覆盖计算公式如下（以光纤直放站为例）：Pr = Po–D *Lt/100m–Lc–Lp–La 式中Pr：移动台接收到来自光纤直放站系统的最小场强，为-92dBm；Po：下行输出到漏缆的功率dBm，取33dBm/载波；Lt：1 1/4″漏缆的线路衰减dB/100m，取3.16dB/100m；Lc：1 1/4″漏缆的95%耦合损耗，取67dB；Lp：附加损耗，等于连接电缆加电缆接头的损耗( 6dB)；La：衰落余量(10dB)加宽度因子，宽度因子为20 lg (X/2)( 距离X=8米)；D：漏缆长度（米）。

计算可得在33dBm(2W)输出功率的情况下，满足最小-92dBm的接收电平（95%的通信概率），可传播约1km，超过该距离需要多级中继弱场地段光纤直放站远端机的距离原则上按照1km进行设置，相邻基站的距离原则上按照1.5km进行设置，个别地段可根据地形情况进行调整3.3.1.2 弱场区段的主要设计原则弱场区段覆盖设计需遵循以下基本原则：Ø 光纤直放站选用频带式宽带放大型，在个别存在干扰地区可采用在基站端。