CN107889118A - 一种rru交织冗余的lte‑r网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种RRU交织冗余的LTE‑R网络系统，其中所述LTE‑R网络系统包括核心网和分布式基站，所述分布式基站与所述核心网IP连接；所述分布式基站包括BBU和至少一个RRU；间隔相邻的RRU所覆盖的区域具有保证切换所需的重叠覆盖区。本发明的RRU交织冗余的LTE‑R网络系统在频率利用率上相对较高，保证了单用户的吞吐量，而且可靠性也得到了较大地提高，非常适合于CTCS‑3列控区段LTE‑R系统的建设。

Description

一种RRU交织冗余的LTE-R网络系统

技术领域

本发明涉及铁路通信系统，尤其涉及一种RRU交织冗余的LTE-R网络系统。

背景技术

目前，GSM-R系统承载CTCS-3列控信息传送时，无线子系统主要采用单基站交织冗余覆盖方式，以提高GSM-R系统的可靠性，从而保证CTCS-3列控信息的实时、可靠传输。当GSM-R系统演进到LTE-R系统后，网络趋于扁平化，系统中不再设置基站控制器(BSC)，而是通过基站直接与演进的分组核心网(EPC)以IP方式互联的方式组网，而且基站采用分布式形式，CTCS-3列控区段是否仍可采用单基站交织冗余覆盖方式值得思考。

LTE-R系统广泛采用分布式基站，分布式基站由基带单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)组成，RRU可以分布式安装，这一特点给工程建设带来了很大的灵活性，同时，在独立RRU站点可节省传输、直流电源及房屋等配套设备设施费用。但是，当前LTE-R具体的组网方式并未确定，理论上研究的各种组网方式的可靠性不高。

发明内容

为了解决目前LTE-R组网可靠性不高的问题，本发明提供了一种RRU交织冗余的LTE-R网络系统解决上述技术问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种RRU交织冗余的LTE-R网络系统，其特征在于，

所述LTE-R网络系统包括核心网和分布式基站，所述分布式基站与所述核心网IP连接；

所述分布式基站包括BBU和至少一个RRU；

间隔相邻的RRU所覆盖的区域具有保证切换所需的重叠覆盖区。

进一步地，多个间隔相邻RRU组成一个逻辑小区，各个逻辑小区对应不同的BBU。

进一步地，每个逻辑小区的BBU还设有冗余BBU。

进一步地，一个逻辑小区基于其他逻辑小区的物理调度信息来分配无线资源。

进一步地，相邻RRU属于不同的逻辑小区，各个逻辑小区对应不同的BBU。

进一步地，多个间隔相邻的RRU属于不同的逻辑小区。

进一步地，不同的逻辑小区具有相同接入优先级。

进一步地，不同的逻辑小区提供相同类型的业务。

在本发明提供了一种LTE-R网络系统，采用了RRU交织冗余的组网方式，提高了系统的安全性能，其可靠性得到了较大的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的RRU同频交织冗余与单BBU组网示意图；

图2示出了根据本发明实施例的RRU同频交织冗余与双BBU组网示意图；

图3示出了根据本发明实施例的RRU异频交织冗余组网示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

LTE-R系统包括了核心网和无线接入网，其中无线接入网包括eNodeB，eNodeB采用了分布式架构，是一种分布式基站，其与演进分组核心网(EPC)实现IP连接。eNodeB提供LTE-R网络范围内的无线覆盖。eNodeB包括基带单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)。其中BBU主要完成基带信号处理、协议转换和资源调度等功能，并通过S1接口与MME/S-GW所在的核心网进行数据交互；RRU提供LTE-R网络的无线覆盖，通过Uu接口完成用户设备的接入和无线链路传输功能。RRU通过CPRI(通用无线公共接口)利用光纤连接至BBU，光缆长度可达10km(千米)，在CPRI接口配置大功率光功放的情况下，光缆长度可达40km，非常适用于铁路沿线的组网布线。RRU呈带状分布于铁路沿线两边，保持对铁路的无线覆盖，实现与列车的通信。

LTE-R的交织组网理论上可以采用同频组网，也可采用异频组网，假设铁路允许使用的频率资源为nMHz，则同频组网的信道带宽为nMHz，异频组网的信道带宽为n1MHz和n2MHz，n1+n2＝n。同频组网和异频组网时的网络在结构上有所不同。

实施例一

实施例一是一种RRU交织冗余同频组网方式。RRU交织冗余组网采用了网络级冗余技术，相邻RRU的场强相互覆盖深度交叠，奇数RRU和偶数RRU分别能独立进行全覆盖并保证切换所需重叠覆盖区。

这种组网方式下，所有RRU可以采用相同的频率，信道带宽为nMHz。为避免同频干扰，系统需要采取相应措施，如分布式基站共小区和多点协作(CoMP)技术。CoMP是指地理位置上分离的多个传输点，协同参与为一个终端的数据传输或者联合接收一个终端发送的数据，参与协作的多个传输点通常指不同小区的基站，CoMP技术的基本思想是在不同的eNodeB之间分享物理层调度信息，从而避免小区间干扰。通过间隔相邻的RRU组成一个逻辑小区。在图1中，实线和虚线同时覆盖的区域(例如图中所示的RRU3和RRU4同时覆盖的斜线区域)属于不同的逻辑小区，通过CoMP技术，实线所示的逻辑小区将自己的物理调度信息传递给虚线所示的逻辑小区。所述虚线所示的逻辑小区在分配无线资源的时候，基于所示物理调度信息避免使用实线所示的逻辑小区使用的无线资源，从而避免交织覆盖区域内的无线资源发生碰撞。

RRU同频交织冗余组网对RRU进行冗余。检测到某个RRU发生故障时，故障RRU两侧的相邻RRU覆盖所述故障RRU的覆盖区域，由相邻RRU提供服务。此种情况下，将不影响CTCS-3列控信息传送等应用业务的正常使用。

如图1所示的RRU同频交织冗余与单BBU组网示意图。RRU同频交织冗余组网时，在铁路沿线任意位置都能够接收到来自多个不同RRU的无线信号，如果这些信号隶属不同的逻辑小区，则UE很容易受到干扰，但如果采用共小区技术，则来自多个不同RRU的无线信号隶属同一逻辑小区，相当于来自同一基站的多个发射机，此时不会对UE造成干扰。

图1中的RRU同频交织冗余与单BBU组网方式仅对RRU进行了冗余，每个逻辑小区只设置了一套BBU，当BBU故障或检修时，此逻辑小区的多个RRU都将停止工作，这会影响网络的可用性和可靠性。

如图2所示的RRU同频交织冗余与双BBU组网示意图。在考虑RRU冗余的同时还考虑了BBU冗余。这种组网方式考虑为每个逻辑小区设置备用BBU，主BBU和备用BBU异址设置，每套RRU物理连接两套或多套BBU，当主用BBU出现故障或检修时，备用BBU启用。此种组网方式进一步提高了网络的可靠性。

这种同频交织冗余组网方式，实现简单，无需对无线网络进行分层，业务集中在一个RRU。

实施例二

RRU同频交织冗余组网方式可用资源相对较少，网络容量有限，不同逻辑小区重叠覆盖区域能够达到的用户吞吐率需要进一步验证，而在BBU冗余的情况下，网络连接和配置复杂。

因此，本实施例还提供了一种RRU异频交织冗余网络系统。如图3所示的RRU异频交织冗余组网示意图。与RRU同频交织冗余网络组网方式相同，异频组网也采用了网络级冗余技术，相邻RRU的场强相互覆盖深度交叠，奇数RRU和偶数RRU同样分别能够独立进行全覆盖并保证切换所需重叠覆盖区。

RRU异频交织冗余组网时，对BBU和RRU均进行冗余，相邻RRU接引不同的BBU。在单个BBU或单个RRU出现故障时，可以由相邻的RRU提供服务，此时将不影响CTCS-3列控信息传送等重要业务的正常使用。

RRU异频交织冗余组网方式中，每个BBU连接的RRU按照异小区设置，每个奇数RRU的信道带宽为n1MHz，每个偶数RRU的信道带宽为n2MHz，n1+n2＝n。因奇数RRU和偶数RRU采用不同的频率组网，在奇数小区和偶数小区的覆盖重叠区不需要小区间干扰协调，网络配置相对简单，小区边缘速率能够得到保证。而且，当考虑BBU冗余设置时，RRU异频组网比同频组网节省一半的BBU数量，从而节省建设投资及维护工作量。

与同频组网方式相比，异频组网方式在网络结构连接、网络配置、清晰度、系统容量、边缘速率以及建设投资等方面，具有突出的优势。而且实施例中不同的逻辑小区的接入优先级可以设置为相同的接入优先级，因此在接入逻辑小区中无需区分不同的优先级；并且不同的逻辑小区可以提供相同类型的业务，这也保证了在冗余小区选择过程中某些类型业务的通信的持续性。

RRU异频交织冗余组网方式可采用两种工作方式：交织单网组网和交织双网组网。

(1)交织单网工作方式

交织单网工作方式简单，不对无线网络进行分层，业务集中在一个RRU。

(2)交织双网工作方式

交织双网可采用两种工作方式：负荷分担方式和主备方式。

①双网负荷分担方式

双网络采用负荷分担的工作方式，不同的网络可以分别承担调度语音通信业务，列控数据业务，调度命令信息、车次号校核信息、车载视频信息传送等不同类型的业务。可以根据各种业务的带宽要求或系统对数据实时性的要求等，将不同业务分配到不同的网络上。同时，对不同业务的终端也可以进行分类，每类终端有不同的网络附着策略，如随机接入网络或优先选择A网或B网等。例如，机车综合无线通信设备(CIR)、手持台等其他终端可优先驻留在A网或B网。如果当前驻留基站或切换目标基站故障，终端将重新进行网络选择，切换到另一个网络。

考虑CTCS-3列控业务的可靠性要求较高，由于列控车载电台具备A、B模块，可考虑列控车载电台的A、B模块分别驻留在A、B网络，当A网基站故障时，A模块业务中断，列车靠B模块提供CTCS-3列控业务，在下一个基站覆盖区域，A模块重新加入。反之，B网基站故障亦然。

②双网主备方式

双网络采用主备工作方式，即双网络中的A网作为主用层，B网作为备用层。正常情况下，网络业务由主用层提供，在主用层故障或检修时，由备用层来提供服务。

③双网负荷分担与双网主备方式比选

主备方式下网络实际占用通信带宽较小，频率利用率较低，而负荷分担方式的频率利用率更高，实际业务带宽更大，能更好的满足铁路的宽带化、信息化要求。

双网主备方式在主用A网基站故障时，业务需从A网迁到B网，业务会暂时中断。双网负荷分担方式下的重要列控业务由A、B双网同时承载(列控系统条件允许的情况下)，单点故障下业务无中断，可靠性更高。因此，交织双网组网宜采用负荷分担工作方式。

(3)交织单网与交织双网工作方式比选

在可用频率带宽为nMHz的情况下，异频交织冗余组网的奇数RRU和偶数RRU的信道带宽分别为n1MHz和n2MHz，n1+n2＝n。

交织单网情况下，业务集中在一个RRU，带宽为n1MHz或n2MHz。

交织双网负荷分担的方式下，业务可以分担到相邻的两个RRU，实际可用带宽为nMHz，因此，交织双网的容量较大。但是，在终端开机时，要根据终端的类型强制其附着在A网或者B网，在列车运行过程中，正常情况下，还要综合考虑优先级和电平等切换因素，控制终端在间隔RRU之间切换，避免切换到相邻RRU上，切换判断执行复杂，网络规划和优化的难度很大，需要制定复杂的网络附着策略和切换策略。

通过对交织单网工作方式和交织双网负荷分担工作方式的频率带宽、铁路业务应用情况及工程可行性的角度分析和考虑，异频交织组网宜采用异频交织单网组网。

需要说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。系统中的各个设备之间并不必然意味是一种直接的电气连接，说明书表示的仅仅是逻辑关系。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种RRU交织冗余的LTE-R网络系统，其特征在于，

所述LTE-R网络系统包括核心网和分布式基站，所述分布式基站与所述核心网IP连接；

所述分布式基站包括BBU和至少一个RRU；

间隔相邻的RRU所覆盖的区域具有保证切换所需的重叠覆盖区。

2.根据权利要求1所述的LTE-R网络系统，其特征在于，

多个间隔相邻RRU组成一个逻辑小区，各个逻辑小区对应不同的BBU。

3.根据权利要求2所述的网络系统，其特征在于，

每个逻辑小区的BBU还设有冗余BBU。

4.根据权利要求1-3任一所述的LTE-R网络系统，其特征在于，

一个逻辑小区基于其他逻辑小区的物理调度信息来分配无线资源。

5.根据权利要求1所述的LTE-R网络系统，其特征在于，

相邻RRU属于不同的逻辑小区，各个逻辑小区对应不同的BBU。

6.根据权利要求5所述的LTE-R网络系统，其特征在于，

多个间隔相邻的RRU属于不同的逻辑小区。

7.根据权利要求2、3、5、6任一所述的LTE-R网络系统，其特征在于，

不同的逻辑小区具有相同接入优先级。

8.根据权利要求2、3、5、6任一所述的LTE-R网络系统，其特征在于，

不同的逻辑小区提供相同类型的业务。