CN107948948B - 一种lte-r分布式网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LTE‑R分布式网络系统，所述网络系统包括基带单元和射频拉远单元，其中每个站址设有多套射频拉远单元，所述每个站址的每套射频拉远单元分别连接到不同的基带单元上，不同的基带单元位于相同或不同的站址。本发明的分布式网络系统解决了目前LTE‑R组网工作负担大、系统冗余性差的问题。

Description

一种LTE-R分布式网络系统

技术领域

本发明涉及铁路通信系统，尤其涉及一种LTE-R分布式网络系统。

背景技术

目前，国内设计速度300km/h及以上的高速铁路大都采用CTCS-3级列控系统。CTCS-3级列控系统基于GSM-R系统实现车地信息实时交互，车载设备向RBC(无线闭塞中心)发送列车位置报告，从RBC获取移动授权。车载设备在规定时间内如果收不到移动授权，将提示无线连接超时，列车将实施最大常用制动。

现有CTCS-3级列控系统基于GSM-R系统实现车地信息实时交互，设计速度300km/h及以上的高速铁路，GSM-R系统采用单基站交织覆盖方式，如图1所示。

此种覆盖方式，相邻基站场强相互覆盖深度交叠，奇数基站和偶数基站分别能独立进行全覆盖。同时保证相邻基站间距不小于一定距离，在此距离内，车载设备不会发生小区切换，保证CTCS-3级列控系统车地信息无差错传输，即不会造成无线连接超时。因为基站密度大，覆盖电平较高，抗电磁干扰能力强。奇数基站和偶数基站的传输系统组网分别利用铁路两侧不同的干线光缆，光缆单点故障时，同样不影响GSM-R系统的可靠性。

GSM-R系统单基站交织覆盖方式虽然可靠性高，但因为基站密度大，基站间距一般在3.5km左右，投资较高。同时BSC仍是单套设置，成为制约GSM-R系统可靠性的薄弱环节。

发明内容

为了解决目前LTE-R组网BBU工作负担大、系统冗余性差的问题，本发明提供了一种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LTE-R分布式网络系统，所述网络系统包括基带单元和射频拉远单元，其特征在于，

每个站址设有多套射频拉远单元，

所述每个站址的每套射频拉远单元分别连接到不同的基带单元上，

进一步地，不同的基带单元位于同一站址。

进一步地，不同的基带单元位于不同的站址。

进一步地，每个站址的每套射频拉远单元使用不同的频率资源。

进一步地，连接到同一基带单元上的射频拉远单元采用异小区工作方式。

进一步地，所述每个站址的每套射频拉远单元通过不同的光缆分别连接到不同的基带单元上。

进一步地，多个站址上的连接到同一基带单元上的射频拉远单元与所述同一基带单元形成环形网络。

进一步地，在所述环形网络中，与基带单元直接连接的射频拉远单元分别与基带单元中不同的基带板连接。

进一步地，所述不同的基带板互为冗余设置。

进一步地，多个环形网络互为冗余设置和/或多个环形网络分别设有不同的电源设备。

进一步地，每个站址的各个射频拉远单元，具有不同的接入优先级。

进一步地，每个站址的不同射频拉远单元接入不同类型的终端设备。本发明提出的组网方案，当CTCS-3级列控系统车地信息基于LTE-R承载时，可以通过合理设置LTE-R分布式基站的BBU和RRU设备，保证当BBU或RRU单点设备故障时，由邻近RRU提供LTE-R无线覆盖，车载设备通过重新发起连接建立，恢复LTE-R无线承载，保证从RBC接受移动授权，避免无线连接超时，引起列车制动。

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示出了现有技术中GSM-R系统单基站交织覆盖方式示意图；

图2示出了根据本发明实施例的第一种LTE-R组网结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的第二种LTE-R组网结构示意图。

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。

图2和图3示出了本发明实施例的两种组网结构示意图。

本发明实施例采用了LTE-R系统中的分布式基站系统，其中分布式基站由基带单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)组成。

1.网络结构

在网络结构方面，本发明实施例采用了同站址多基站的覆盖方式。

对于RRU的布置：在同一站址设置两套或多套独立的射频拉远单元RRU。本发明以设置两套RRU为例进行示例性说明，但并非仅仅限于两套RRU，两套以上的RRU也可以实现本发明的目的。

这两套独立的RRU分别连接到不同的基带单元BBU，形成第一覆盖网络和第二覆盖网络。因此，这种网络结构，在铁路沿线上形成双层无线网络覆盖，分别如图2和图3中实线和虚线所示的A网和B网。需要指出的是，除非特别声明，本发明所声称的“连接”，并非仅仅表示一种直接的电气连接的形式，还包括间接连接的形式，例如第一RRU与第一BBU连接也表示所述第一RRU通过第二RRU与BBU连接，也就是所述第一RRU与所述第二RRU连接，所述第二RRU与所述BBU连接。

对于BBU的布置：对BBU同址设置或异址设置，也就是对上述A网和上述B网的BBU设置在同一站址或不同的站址上，分别如图2和图3所示。图2中，当BBU所在站址发生站点灾害时，所述站址2套BBU所带多个RRU的覆盖范围内将无信号，造成大范围的覆盖盲区。图3中，任一站址发生站点灾害时，仅所述站址RRU的覆盖范围内无信号，不会造成大范围的覆盖盲区。所以图3的可靠性高于图2。

在上述A网、B网中分别通过不同物理路径的光缆实现BBU和RRU之间的连接，同时BBU和RRU之间可采用星形或环形等连接方式，图2和图3中以环形连接为例，当发生光纤单点故障时，环形连接不影响RRU的无线覆盖，环形连接的可靠性高于星形连接。如图3所示，A网中，BBU1通过一条光缆实现与RRU1、RRU3、RRU5环形连接，BBU3通过一条光缆实现与RRU7、RRU9、RRU11、RRU13环形连接；B网中，BBU2通过一条光缆实现与RRU2、RRU4、RRU6、RRU8环形连接，BBU4通过一条光缆实现与RRU10、RRU12、RRU14环形连接。

根据BBU连接RRU的能力，一个环内一个BBU以带3-4个RRU为宜，但是本发明并非局限于一个环内设置3-4个RRU，根据铁路沿线的地形情况、RRU的覆盖能力等可以适当增加或减少一个环内的RRU数量。

BBU与RRU环型连接时，与BBU直接连接的两个RRU分别为环头RRU和环尾RRU。环头的RRU和环尾的RRU可以分别连接到BBU上不同的基带板。也就是所有与BBU直接连接的RRU，都与该BBU中的不同基带板连接，这两块基带板采用了冗余设置方式。这种连接设置方式使得在BBU的任意一块基带板出现故障时，可以将BBU与RRU的连接自动切换到另一块基带板上。进一步保证了系统的冗余性能。

通过上述布置方式可以看出，A网和B网实现了双层重叠覆盖。这种同站址双基站的布置方式保证了当BBU或RRU单点设备出现故障时，LTE网络仍能对铁路沿线提供无线覆盖。

同一站址的属于不同网络的RRU设备可以共用同一个机房、铁塔、电力等设施，例如位于第一个站址的RRU1和RRU2共用第一个机房、铁塔、电力等设施，位于第二个站址的RRU3和RRU4共用第二个机房、铁塔、电力等设施。

A网、B网中位于相同站址的RRU的天线可以分别安装在铁塔上、下两层平台上，同时，A网、B网的RRU设备可共用电源设备，为了提高可靠性，也可分别设置电源设备。

2.频率配置

在频率资源分配方面，本发明实施例的同站址双基站采用异频组网方式。

对于频率资源的分配，A网和B网可以分配不同的频率资源。在铁路允许使用的频率资源为n MHz的情况下，可以给A网分配其中的一部分频率资源，将剩余频率资源的全部或一部分分配给B网络。

例如将n MHz中的n1MHz频率分配给A网，将剩余的(n-n1)MHz中的全部或部分频率分配给B网络。一个BBU所带的RRU采用异小区工作方式，即A网每个RRU均可独立使用n1MHz频率资源，B网每个RRU均可独立使用(n-n1)MHz中的全部或部分频率资源。

3.工作方式

在工作方式方面，本发明实施例采用负荷分担的工作方式。

具体的，可以根据网络的整体负荷情况，在A网、B的双层无线网络中分配负荷，使得A网和B网分别承担相应的工作负荷，从而最大限度的利用有限的频率资源。

可以对不同业务的用户设备(UE)进行分类，为每类UE分配不同的网络附着策略，可随机接入到任一层网络，也可以为不同类的UE分配优先选择的A网或B网进行附着。

考虑CTCS-3级列控业务对通信的实时性和可靠性要求较高，列控车载电台的不同模块可以分别驻留在不同的网络上。例如，列控车载设备的T1模块和T2模块可分别驻留在A网、B网络上，由CTCS-3级列控系统决定使用T1模块还是T2模块通信。当A网的基站发生故障时，T1模块业务中断，列车可以通过T2模块提供CTCS-3级列控业务。列车进入到下一个基站覆盖区域时，CTCS-3级列控系统可以重新使用T1模块进行通信。反之，B网基站出现故障亦然，在此不再赘述。

机车综合无线通信设备、手持台、监测等其他UE可以优先驻留在A网或优先驻留在B网。如果当前驻留网络的基站或切换目标基站发生故障时，UE将重新进行网络选择，切换到另一个网络。

正常情况下，驻留在A网的UE在A网基站之间切换，驻留在B网的UE在B网基站之间切换，UE当前驻留的基站故障时，才会发生A、B网之间基站的切换。因此，在切换参数配置时，同层网络内基站之间的切换磁滞应比异层网络基站之间的切换磁滞小。

与GSM-R系统单基站交织覆盖方式相比，本发明的优点如下：

1.采用同站址多基站组建多层无线网络，异频组网，采用负荷分担工作方式，充分利用可用的频率资源，发挥宽带移动通信优势，满足更多用户使用需求。

2.采用同站址多基站，基站密度小，减少了基站之间的切换次数，提高网络服务质量。

3.BBU直接与LTE-R核心网互联，核心网也可冗余设置，与GSM-R系统单基站交织组网BSC单套设置相比，大大提高了LTE-R网络的可靠性。

4.采用LTE-R分布式基站，一套BBU带多套RRU，仅在BBU节点需要设置传输设备，独立布置的RRU采用光纤组网，不需要设置传输设备，节省工程建设投资。

5.采用同站址多基站，基站密度小，同一站址的RRU设备共用机房、铁塔、电力等设施，节省工程建设投资。

本发明提出的适用于高速铁路专网的LTE-R分布式基站组网方案，采用同站址多基站覆盖方式，其可靠性不低于目前的GSM-R系统无线组网，同时可充分利用有限的频率资源，可以满足更多用户的通信需求。同站址多基站覆盖方式，基站密度相对较小，机房、铁塔、电力等设施可以共用，可节省工程建设投资。

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。

Claims (7)

1.一种LTE-R分布式网络系统，所述网络系统包括基带单元和射频拉远单元，其特征在于，

每个站址设有两套射频拉远单元，

两套射频拉远单元分别连接到不同的基带单元，形成第一覆盖网络和第二覆盖网络，在铁路沿线上形成双层无线网络覆盖；

多个站址上的连接到同一基带单元上的射频拉远单元与所述同一基带单元形成环形网络，在所述环形网络中，与基带单元直接连接的射频拉远单元分别与基带单元中不同的基带板连接；

不同的基带单元位于不同的站址；

每个站址的每套射频拉远单元使用不同的频率资源，将n MHz中的n1MHz频率分配给第一覆盖网络，将剩余的(n-n1)MHz中的全部或部分频率分配给第二覆盖网络；

根据网络的整体负荷情况，在第一覆盖网络和第二覆盖网络的双层无线网络中分配负荷，使得第一覆盖网络和第二覆盖网络分别承担相应的工作负荷；

第一覆盖网络和第二覆盖网络为列控车载电台不同模块提供分别驻留的不同网络。

2.根据权利要求1所述的LTE-R分布式网络系统，其特征在于，

连接到同一基带单元上的射频拉远单元采用异小区工作方式。

3.根据权利要求1所述的LTE-R分布式网络系统，其特征在于，

所述每个站址的每套射频拉远单元通过不同的光缆分别连接到不同的基带单元上。

4.根据权利要求1所述的LTE-R分布式网络系统，其特征在于，

所述不同的基带板互为冗余设置。

5.根据权利要求4所述的LTE-R分布式网络系统，其特征在于，

多个环形网络互为冗余设置和/或多个环形网络分别设有不同的电源设备。

6.根据权利要求1所述的LTE-R分布式网络系统，其特征在于，

每个站址的各个射频拉远单元，具有不同的接入优先级。

7.根据权利要求1所述的LTE-R分布式网络系统，其特征在于，

每个站址的不同射频拉远单元接入不同类型的终端设备。

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