高速铁路数据业务质量提升技术方案报告汇报.docx
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1、高速铁路数据业务质量提高技术方案汇报广东企业网络优化中心-02-24一、研究背景错误!未定义书签。二、方案概述错误!未定义书签。1 .优化效果错误!未定义书签。2 .影响原因错误!未定义书签。3 .优化方略错误!未定义书签。三、铁路数据业务性能影响原因错误!未定义书签。1 .覆盖范围原因错误!未定义书签。2 .列车速度原因错误!未定义书签。3 .小区重选原因错误!未定义书签。4 .容量资源原因错误!未定义书签。四、优化方略描述错误!未定义书签。1.NACC新功能应用错误!未定义书签。2 .覆盖优化方略错误!未定义书签。3 .参数优化方略错误!未定义书签。五、技术方案总结错误!未定义书签。1 .
2、覆盖方案错误!未定义书签。2 .资源方案错误!未定义书签。3 .参数方案(爱立信)错误!未定义书签。4 .新功能应用方案错误!未定义书签。六、附录错误!未定义书签。1. GMCC高速铁路EDGE专题优化.车速对数据业务质量的I影响错误!未定义书签。2. GMCC高速铁路EDGE专题优化.R4终端比例.错误!未定义书签。3. GMCC高速铁路EDGE专题优化.无线参数提议方案错误!未定义书签。一、研究背景1 .铁路网建设不停扩大,车速不停提高全国铁路网建设投资达3000亿以上,随即几年并不停加大投资,进入中国铁路建设的高峰期,估计至,全国铁路营业里程将到达11万公里,迅速客运网络将覆盖全国90%
3、以上人口。在加大铁路网建设的I同步,提速也是铁路建设的另一主题。4月18日,中国铁道部进行了第6次列车提速,列车时速普遍提高至200公里,京哈、京沪、京广、胶济等提速干线部分区段可达届时速250公里。2 .列车型号不停更新,车体损耗对信号覆盖规定越来越高在铁路提速的同步,铁道部引入了CRH(ChinaRailwayHigh-speed)这一新型列车。该列车分为CRH1、CRH2、CRH3和CRH5这4个种类,其中,CRH1、2、5均为200公里级别(营运速度200KMh,最高速度250KMh)。CRH3为300公里级别(营运速度330KMh,最高速度380KMh)o而CRH2具有提高至300K
4、M级别的能力。CRH列车采用密闭式厢体设计,增大了车体损耗。广深铁路目前行驶的CRH为CRHI型列车,采用欧洲庞巴迪动车组技术,全车无卧铺车厢,广东企业的测试成果显示穿透损耗为14dB,比一般列车高7dBo3 .数据业务顾客量不停增长,资源需求更大,速率规定更高近年,数据业务的顾客量和话务增长均十分迅猛,数据业务0新品种、新类型也不停增长,因此多种场景的数据业务资源需求更大,顾客对数据的数率的规定也更高。由于CRH车体密封性好、损耗高、列车速度快等原因,导致信号衰落快、小区重选频繁,小区资源运用成脉冲形态冲击等,对数据业务的质量影响尤为明显,对数据业务顾客感知影响较大。因此,广东成立了广深铁路
5、网络EDGE专题优化小组对广深铁路进行全面研究和分析,以寻求多种提高数据业务网络质量的优化措施和手段。二、方案概述1.优化效果对比优化前后指标:FTP下载平均速率(kbps)总断流时间(秒)高编码使用率优化前76.0148243.04%优化后95.7632570.50%FTP卜我平均速率化bps)SO优化优化后总断流时间高编码使用率优化前优化后8000%70.00%.6000%.5000%4000%.3000%.2000%.下载速率提高了19.75kbps,上升比例达25.98%。总断流时间减少了157秒,减少比例达32.56%。高编码比例提高了27.46,上升比例达63.80%。2.影响原因
6、根据对高铁全线数据时深入研究,我们总结了影响高铁场景数据业务质量的重要原因如下三方面:1. 小区重选频繁。由于重选过程中因系统交互信息产生区!数据传播中断,对数据业务感知导致影响。而在高铁的特殊场景中,由于车速的原因,使小区重选的次数大大增多,对数据业务的影响很大。其详细的影响程度可通过如下一种量化日勺计算公式评估:对FTP应用层下载速率影响比例=5列车速度(米/秒)/小区平均覆盖范围(米)100%通过影响比例确定对小区重选对数据业务的影响程度,并衡量与否或需要采用何种手段对小区重选进行优化。2. 资源运用紧张。由于高铁场景的特殊性,对高铁专网小区的话务,只有列车通过时才会出现话务,假如列车客
7、运量很大,当顾客同步进入一种小区时,对该小区的实时话务冲击很大,尤其是目前PS业务一般优先权低,PDCH会被TCH清空的状况下,数据业务受到冲击还将不小于语音业务。并且由于其脉冲性的话务状态,很有也许在话务记录中的平均流量和吞吐量不太高的状况下,也会发生拥塞现象。3. 覆盖信号快衰落。由于车速快,在小区边缘地带轻易发生信号快衰落现象,导致小区重选延迟,覆盖拖远,C/I变差,影响数据业务吞吐速率,甚至导致掉线脱网。尤其是广州段采用的非专网覆盖,覆盖往往为小区旁瓣信号,状况相对更为严重。3,优化方略根据影响高铁场景数据业务质量的三个重要原因,提高数据业务质量H勺优化方向:1. 提高小区重选性能2.
8、 资源合理分派3. 改善覆盖而对应的优化手段和措施如下:1. 开通NACC(网络辅助小区重选)功能 开通NACe功能,缩短小区重选时延和提高重选成功率,正面缓和重选频繁引起时速率下降。 对于小区重选时延,从顾客感知角度看,数据传播中断时间缩短了1.82秒,节省了2411%日勺时间。 对于下载速率,FTP应用层下载速率提高了13.88%,R1.C层下载速率提高了4.96%。2. 使用专网覆盖: 使用专网覆盖,减少外来顾客占用高铁网络资源。 使用专网覆盖,增长铁路沿线覆盖范围,减少覆盖阻挡或信号快衰落现象。 优化非专网小区(或非铁路沿线主服务小区)覆盖,以防止占用该信号导致不必要重选甚至脱网。 采
9、用GSM900基站覆盖,减少途径损耗。3. 改善覆盖的设备调整措施: 拉远直放站的应用,延长覆盖范围,减少小区重选。 调成天线下倾角、方向角,使小区主波瓣更好地沿铁路方向覆盖。 采用窄波束的高增益天线,延长覆盖范围。 功分扇区,增长邻小区覆盖重叠范围,保证小区重选过程。应用功率放大器,抵减因功分等原因导致的发射功率损耗。4.容量资源硬件设备保障: 对于PCU和RPP拥塞状况,进行RPP板扩容,保证基础设备日勺容量充足。 对于出现语音TCH拥塞小区,提议扩容,保证语音业务的同步,也保证数据业务的资源。5.参数优化调整: 对于高铁场景的参数优化,重要从小区重选和资源分派等有关参数着手,其中部分效果
10、相对明显的参数如下:参数提议值阐明BAlist尽量短,12减少需要监听的邻区BCCH数量,缩短测量时间CRH4缩短小区重选时延CRO、PT、TO统一为0防止导致列车种运行方向上的重选滞后,加大起呼失败的机会。ACCMIN沿线:102边缘:1保证数据业务资源Tbfdllimit20减少PDCH复用率,提高速率三、铁路数据业务性能影响原因1.覆盖范围原因1)小区覆盖状况广深高速铁路(CRH友好号)全长142公里,沿线主覆盖小区共184个,平均每小区覆盖范围约770米。铁路沿线小区覆盖状况如下:路段长度覆盖方式覆盖小区个数平均每小区覆盖范围广州段60公里非专网76789米东莞段56公里专网80700
11、米深圳段26公里专网28929米2)小区个数(覆盖范围)对高铁场景的影响覆盖局限性,轻易脱网或掉话。容量局限性(含周围话务),导致业务性能下降。2.小区个数太多问题 干扰严重,频点规划困难。 小区切换、重选频繁,影响业务性能。3)最小覆盖范围计算(小区重选需求)为保证合理的小区重选,最小的小区覆盖范围可根据如下措施计算:1. 规范规定,在完毕一次小区重选后,容许进行下一次小区重选的惩罚时间为15秒。2. 小区重选判断时间可在上述15秒内完毕。3. 一般小区重选执行时间为5秒左右。4. 假如在位置区和路由区边界小区发生重选,还必须算上位置区更新和路由区更新时间,一般3秒左右。5. 完毕一种完整的
12、重选过程,所需时长大概在23秒左右。6. 两个相邻的覆盖小区间重叠区域时间大概在13秒左右。7. 根据车速的大小,可以计算出小区最小所需覆盖距离:列车时速(公里/小时)80120150200250列车时速(米/秒)22.2233.3341.6755.5669.44重选前与上小区重叠距离(米)288.89433.33541.67722.22902.78重选后所需距离(米444.44666.67833.331111.111388.89小区实际所需最小距离(米)733.331100.001375.001833.332291.678. 按广深高铁总长142公里,平均时速150公里/小时,可以计算整段高
13、铁所需的主覆盖小区数量上限:N=142/1.375=103个4)最大覆盖范围计算(最低接入需求)1. 手机在单小区内的最低信号强度需求:SSreq=MSsens+RFmarg+IFmarg+B1.其中:MSsens:手机接受机警捷度、为-104dBmRFmarg:瑞利衰落(快衰落)余量,与“正常”移动的手机相比,迅速衰落对高速移动的手机的影响很小,假设为OdBIFmarg:干扰余量2dBB1.:人体损耗5dB因此,SSreq=-97dBm2. 小区切换最低信号需求计算:伴随列车的运行、手机逐渐远离基站,服务小区的信号强度也在衰落。为了保证呼喊建立或者持续通话,手机要在接受的信号强度低于SSre
14、q前切换到新的小区。也就是说,车内的覆盖目日勺为:SSdesire=SSreq+HOVmargin其中:SSreq:-97dBmHOVmargin:切换时间内H勺信号衰减余量,手机远离基站而产生的慢衰落。一次切换的最短时间包括:滤波器处理时间,我们提议高速铁路服务小区的I测量汇报滤波器长度设置为2,即1秒;解码BSIC的时间,平均1-2秒;切换执行时间,10OmS级别,可以忽视不计。总共需约2-3秒,在这段时间内,列车行驶了7(3=210m,在离基站300米到100O米的距离内(目前现网铁路沿线站间距一般都不不小于2km),顾客向远离基站的方向移动210米,信号衰减约在48dB左右,即HC)V
15、margin=8dB;因此,列车内SSdeSire=-89dB11而车外的信号强度设计目的SSdesign为:SSdesign=SSdesire+1.NFmargin(o+i)+TP1.其中:1.NFmargin(o+i):正态衰落余量,在市区、室内环境下取值,为13.1dB;TP1.:TrainPenetration1.oss,火车厢穿透损耗,14dBSSdesign=-61.9dBm3. 小区覆盖半径计算:假设EIRP为51JdBm(考虑了大多数基站的!发射功率、馈线及跳线损耗,CDU-D,天线增益为13dBi),则最大容许的途径损耗为:1.pathmax=EiRP-SSdesign=51
16、.1-(-61.9)=113dBm根据GSM900无线传播模型,1.p=A-13.82logHb+(44.9-6.55logHb)logd-a(Hm)其中1.P为途径损耗、Hb为基站高度(米)、Hm为手机高度(米)、d为手机到基站的距离(km)、a(Hm)=3.2*(og11.75Hm)2-4.974. 高铁不一样场景覆盖范围计算:若采用多种手段增长EIRP,站间距还可以增大,例如采用增益为18dBiFI勺天线,EIRP可以到达56.5dBm,根据不一样场景日勺链路预算损耗,可计算小区最大覆盖范围:假定:基站高度30米、手机高度2米场景市区郊区农村道路A(传播模型)146.8142138136
17、最大覆盖驱离(米)12701738225825745. 按广深高铁属于郊区农村场景,可以计算整段高铁所需的主覆盖小区数量下限:N=142/2.258=63个5)广深高铁实际覆盖范围对比1. 广深高铁沿线的主覆盖小区数量理论计算值范围在63到103个之间。2. 实际主覆盖小区为184个,比103个多81个。3. 记录多次测试成果,实际中平均每次高铁沿线发生0小区重选次数为140次,并非占用所有主覆盖小区。其重要原因是: 在部分区域中,尤其是车站覆盖区域,为了处理容量问题,而添加了部分重叠覆盖的小区。 部分三扇区基站中的某两个扇区指向基本一致,从而也增长了部分重叠覆盖小区。 因此一般状况下,高铁全
18、路段H勺小区重选过程中不一定会占用所有的主覆盖小区。4.实际平均小区覆盖范围:142x1000/141=1007米,不不小于平均时速150公里/小时口勺最小覆盖范围1375米,有较大调整空间。2.列车速度原因全程长度142公里,高铁全程行驶时间为约57分钟,平均时速约149.47公里/小时。其中:路段时速(公里/小时)东站一黄村段120黄村-凤凰城段160凤凰城-增城东莞段200东莞段160深圳段120/黄村二面凰城段(凤凰城-增城东莞直FWrt收夫东站黄村段各项指标汇总如下:指标受车速影响车速km/h上升/下降R1.C层下载速率0-180下降R1.C层B1.ER0-200上升C/I0-200
19、下降Rx1.ev0-180下降MCS-90-180下降指标固定状况下变化:根据以上分析,车速对RX1.ev、C/1、BEP.B1.ER,编码方式、PDCH占用个数、R1.C层下载速率等均有不一样程度的影响,总结如下:1. 伴随车速的加紧,RX1.eV呈下降趋势。2. C/I伴随Rx1.ev的下降而下降。3. BEP伴随C/I的下降而下降4. B1.ER伴随C/I的下降而上升。5. BEP伴随B1.ER时上升而下降。6. BEP和B1.ER决定将要使用的编码方式。详细分析状况,可参照汇报附录1:GMCC高速铁路EDGE专题优化车速对数据业务质量的影响3.小区重选原因D理论研究对于进行数据业务的终
20、端,在进行小区重选时,在SGSN中需要进行一种CeIlUPdateH勺过程,信令流程如下:newBTSUIUmBPOlF1.USH-ACKTIBO.DTGRlAaDotaT1.UoUBVCI.optFIUSHnc3VGU1.TBF小SGSN_rDTGRUUD1.-Oala_U1.ZDbTBFt(Data)1. 当手机在Ready状态进入新小区时,就会发起一种CellUpdate过程。手机通过在新小区发送一种任意的上行1.1.CFrame将手机有关信息告知BSC,而BSC则添加BVCI、RAC、1.AC等信息后再发送至SGSN;2. 当SGSN发现小区变化后,便向BSS发送F1.USH-1.1.
21、PDU来将储存在旧的BVC的该手机所有H勺1.1.C-PDU删除或传播到新H勺BVC;3. 对应于F1.USH-1.1.PDU,BSS将会向SGSN发送F1.SH-1.1.-ACKPDU,其中包括T1.1.I和原先的那些1.1.C-PDU是被删除了还是被传播到新H勺BVCH勺指示(决定与否需要重发数据)。4. 数据将在传播至新小区内恢复。整个过程中,MS的数据业务中断时间包括如下3部分: MS解读新小区系统信息,获取CellUpdate所必需信息过程 F1.USH-1.1.交互过程 在新小区的TBF建立过程2)实例研究截取高铁测试数据中带小区重选的!小段数据,规定重选前后下载速率相对稳定并有一
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