鞍山地区铁路专网设计2

1、第 0 页 共 51 页本科生毕业论文（设计）本科生毕业论文（设计） 鞍山地区铁路专网设计鞍山地区铁路专网设计作者姓名：*指导教师：* 教授申请学位级别： 本科学科类别：*学学科专业名称：论文提交日期： 2015 年*月*日论文答辩日期：2015 年*月*日学位授予日期： 答辩委员会主席： 评阅人： * 大 学2015 年*月 *日第 1 页 共 51 页独创声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明

2、确的说明并表示诚挚的谢意。 学位论文作者签名： 签 字 日 期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解*大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意*大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。（如作者和导师同意网上交流，请在下方签名：否则视为不同意）学位论文作者签名： 导 师 签 名： 签 字 日 期： 签 字 日 期：第 2 页 共 51 页A A ThesisThesis forfor thethe DegreeDegree ofof MasterMaster inin C

3、ontrolControl TheoryTheory andand ControlControl EngineeringEngineeringStudyStudy onon thethe catalyticcatalytic activityactivity ofof oxygenoxygen reductionreduction andand preparationpreparation ofof cobaltcobalt oxideoxide catalystcatalystby *Supervisor： Professor *University*University* * 201520

4、15辽宁科技学院毕业论文3第 3 页 共 51 页 摘摘 要要随着铁路运营的不断扩大，旅客的不断增加，原来的鞍山地区铁路专网已经不能适应新的社会要求。本方案立足于铁路专网设计总体目标，重点解决，对于四小区我们还做一些特殊的处理，让所处小区天线能够指向铁路沿线的两个方向，这不仅能够节省建站的费用，还能解决小区切换过快的问题，再其次火车本身的结构特点，不同的火车上的信号衰减是不同的，为了克服这一点，我们就得考虑基站的选址距离火车的垂直距离，但必须避免“塔下黑”和“穿透损耗急剧增强,。这就必须解决掠射角的问题且这角必须在 10 度以上。对各种列车的穿透损耗进行了测试与分析，通过引入标准传播模型以及对

5、地貌因子的校正，为基站位置和天线放置位置的正确选择提供了依据；同时通过建立行驶列车中乘客的话务模型和数据业务模型，提出了各专网小区的载频配置原则。方案所提及关键技术和指导原则均在鞍山专网覆盖建设中得到应用，效果明显，表明此方案对于铁路专网建设具有指导性、实用性和有效性。本文对鞍山地区铁路专网设计进行整体分析，明确了地区铁路专网设计的可行性和用户需求；根据模块化原理，规划设计了地区铁路专网设计功能模块；在数据库设计部分，详细说明了地区铁路专网设计数据库的结构和数据库的完整性、安全性措施；程序设计则采用面向对象的程序设计思想，提出地区铁路专网设计的程序设计思路，对前台与后台功能的程序实现进行了详细

6、论述；地区铁路专网设计测试部分，具体分析测试过程中出现的主要问题，并提出了解决方案，实现地区铁路专网设计功能。对地区铁路专网设计作以客观、全面的评价，并对进一步改进提出了建议，最后结束语并致谢总结本设计。关键词：鞍山；铁路；地区铁路专网设计辽宁科技学院毕业论文4第 4 页 共 51 页Abstract With the increasing development of network technology, computer application level, the original system effectiveness, the data accuracy, convenience

7、 of operation has the insufficiency, has affected the normal use of the system. After in-depth study of comparison, decided to re design and development of the supermarket management system management system uses the latest R & D technology. Enables the system to use the software development technol

8、ogy,convenient update their management. In the traditional management system design and development based on the work of the logistics of GIS, to achieve some important features of themanagement tasks, the general is the head or the responsible person through artificial Notes query or consulting the

9、 relevant personnel, enable managers tospend a lot of time in the conventional query answers, improve work efficiencyand is not conducive to the for. Due to the development of Internet andtechnology innovation, all of the operating system can help the network, realize the management can make the app

10、ropriate management work in the most short time, this is not only for the smooth progress of the work has a positive effect, but also has great significance to the construction and cultivation of knowledgemanagement system backup. Now due to the popularization of computers anddevelopment most of the

11、 daily work can be the operation.Keywords: management; internet辽宁科技学院毕业论文5第 5 页 共 51 页目目 录录摘 要.IABSTRACT.II目 录.III第 1 章 绪 论.11.1 课题开发背景 .11.2 课题开发意义及现状 .11.3 国内外发展现状 .2 1.4 设计要求.2第 2 章 需求分析.32.1 可行性分析.32.1.1 经济可行性 .32.1.2 技术可行性 .42.1.3 操作可行性 .42.1.4 可行性研究结论 .4第 3 章 地区铁路专网设计设计.103.1 地区铁路专网设计结构 .103.2

12、 开发及运行环境介绍 .12第 4 章 详细设计.18第 6 章 总 结.42结束语.43致 谢.44辽宁科技学院毕业论文第 6 页 共 51 页6第 1 章 绪 论1.11.1 课题开发背景课题开发背景 鞍山地区铁路专网设计，最终目的是如何经过深入的研究对 鞍山地区铁路专网进行优化设计，使鞍山地区铁路运营更加高效安全，该地区铁路专网设计在设计研发过程中时刻与任务书中特定的需求分析相结合，在规定框架内通过代码编程优化及数据库管理配合，最终完成该地区铁路专网设计的设计任务。 该设计的出发点以先进的信息技术为手段，对信息进行采集、整理、加工、传播存贮和利用的过程，对信息活动过程进行战略规划，对信息

13、活动中的要素进行计划、组织、领导和决策过程，力求资源有效配置、共享管理、协调运作，以最少的消耗创造最大的效益。 本设计从需求分析出发提出了该地区铁路专网设计的整体设计思想与框架，简要介绍了 鞍山地区铁路专网布局，并详细介绍了优化方案及解决问题，经过深入研究开发初衷就是为了解决之前旧版本在布局方面的不足及缺陷，运用新的设计理念及模式进行重新发开设计，使其在利用方面得到更大的作用。1.21.2 课题开发意义课题开发意义 鞍山地区铁路专网设计首先得考虑铁路所处环境与其他通信环境的大大不同，因此选择怎样的设备和信号的发射功率都必须重视。其次，基站选址。对于小区我们还做一些特殊的处理，让所处小区天线能够

14、指向铁路沿线的两个方向，这不仅能够节省建站的费用，还能解决小区切换过快的问题，再说火车是高速移动的，这必然会引起严重的多普勒频移问题，故就必须对其采用相应的处理。再其次火车本身的结构特点，不同的火车上的信号衰减是不同的，为了克服这一点，我们就得考虑基站的选址距离火车的垂直距离，但必须避免“塔下黑”和“穿透损耗急剧增强,。这就必须解决掠射角的问题且这角必须在 10度以上。在铁路沿线的基站一般都考虑用室外一体化机房，基站塔都选用简易塔,对于在一下没法架设基站塔的地方，如河面上，火车隧道，这两个地方，就可以采用一定量的泄露式天线，在隧道里将天线置于隧道的顶部。 总体来说， 鞍山地区铁路专网设计就是希

15、望利用最优化的专网布局，给鞍辽宁科技学院毕业论文第 7 页 共 51 页7山地区铁路运营提高效率及安全性。防止出现安全隐患，以全局出发，做到详细周到万无一失。1.31.3 国内外发展现状国内外发展现状鞍山地区铁路专网设计建设是目前鞍山铁路运营必不可少的组成部分。国外在地区铁路专网的研发及运用已经相当成熟了，每条专线，每个列次都做到详细的布局，从整体出发，针对不同的问题及时解决。我国的铁路运营发展较慢，目前还处于发展初期，很多技术及设备都没有达到先进水平，所以在这方面我们需要加大投入力度进行深入的研发设计，及时发现设计过程中的不足与缺陷，借鉴国外先进的技术与理念进行分析研究解决。1.41.4 设

16、计要求设计要求 鞍山地区铁路专网设计首先得考虑铁路所处环境与其他通信环境的大大不同，因此选择怎样的设备和信号的发射功率都必须重视。其次，基站选址。对于小区我们还做一些特殊的处理，让所处小区天线能够指向铁路沿线的两个方向，这不仅能够节省建站的费用，还能解决小区切换过快的问题，再说火车是高速移动的，这必然会引起严重的多普勒频移问题，故就必须对其采用相应的处理。再其次火车本身的结构特点，不同的火车上的信号衰减是不同的，为了克服这一点，我们就得考虑基站的选址距离火车的垂直距离，但必须避免“塔下黑”和“穿透损耗急剧增强,。这就必须解决掠射角的问题且这角必须在10 度以上。在铁路沿线的基站一般都考虑用室外

17、一体化机房，基站塔都选用简易塔,对于在一下没法架设基站塔的地方，如河面上，火车隧道，这两个地方，就可以采用一定量的泄露式天线，在隧道里将天线置于隧道的顶部。辽宁科技学院毕业论文第 8 页 共 51 页8第 2 章 需求分析本章从地区铁路专网设计开发的可行性分析，需求分析方面对地区铁路专网设计开发的初期工作进行介绍。2.12.1 可行性分析可行性分析可行性分析(Feasibility Analysis)也称为可行性研究，是在鞍山地区铁路专网设计调查的基础上，针对新设计的开发是否具备必要性和可能性，对新地区铁路专网设计的开发从技术、经济、社会的方面进行分析和研究，以避免投资失误，保证新地区铁路专网

18、设计的开发成功。可行性研究的目的就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决。为了确定开发具有可行性，对本地区铁路专网设计主要进行了以下四个方面的分析。(1) 经济可行性。经济可行性主要是对项目的经济效益进行评价。本地区铁路专网设计是一项国家铁路任务，所以资金方面没有问题，而且开发周期不需要太长，节省了人力、物力、财力资源，所以本地区铁路专网设计在经济上是可行的。(2) 技术上的可行性。技术上的可行性分析主要是分析技术条件能否顺利完成开发工作，因此具有技术上的可行性。(3) 时机可行性。时机可行性是分析地区铁路专网设计开发时机是否成熟。因此地区铁路专网设计的设计具有时机可行性。(4)

19、 管理上的可行性：主要是管理人员是否支持，现有的管理制度和方法是否科学，规章制度是否齐全，原始数据是否正确等。地区铁路专网设计的开发主要就是为了方便校友信息的管理，补充现在传统管理方式的不足，因此具备了管理上的可行性。2.1.42.1.4 可行性研究结论可行性研究结论通过上面对于经济、技术和操作等方面的可行性分析，得到这样一个结论：鞍山地区铁路专网设计建设地区铁路专网设计是目前该行业所需要的，有很大的发展空间，因此可以确定本地区铁路专网设计的开发完全必要，而且是可行的，可以立项开发。辽宁科技学院毕业论文第 9 页 共 51 页9CRH 简介 ZQJP在本次铁路提速的同时，铁道部引入了 CRH

20、这一新型列车，该列车全称为“中国高速铁路列车”，CRH 是（China Railway High-speed）英文字母的缩写。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200KM/h，最高速度 250KM/h）。 CRH3 为 300 公里级别（营运速度330KM/h，最高速度 380KM/h）。而 CRH2 具有提升至 300KM 级别的能力。*N Dvfp6|p/X表 1：CRH 列车基本信息表 列车类型 运营速度 最高速度 载客人数 列车长度 列车材质 CRH1 200KM/h 250KM/h 670 2

21、13.5M 不锈钢 CRH2 200KM/h 250KM/h 610 201.3M 中空铝合金车体 CRH3 330KM/h 380KM/h 暂无 200.0M 暂无4U$*MwgCRH5 200KM/h 250KM/h 604 205.2M 中空铝合金车体#y+F-V6+dg,uUb三、 高铁专网设计方案2xkr C ck)B5l专网设计目标 列车中的用手机用户进行通信时，由于受到高速移动过程中的快衰弱影响，列车材质对无线信号衰减的影响，往往会发生切换混乱，无法接通，掉话等现象。另外，由于组网过种中涉及的位置区过多，在 LAC 边界处又会由于大量位置更新而造成 SDCCH 溢出。因此，铁路专

22、网设计的目的就是在克服上述影响的情况下，提高通信质量，从而提高用户感知度。因此，本次专网设计的目标值为列车内电平强度达到(-85dBm-80dBm)，DT 指标尽量达到集团要求的城市 DT辽宁科技学院毕业论文第 10 页 共 51 页10测试标准。K/M L1C辽宁科技学院毕业论文第 11 页 共 51 页11tp3.2 列车穿透损耗测试 高铁专网设计中，首先要对各列车类型做相关的穿透损耗测试，以穿透损耗最大的车种作为设计基础，来确保用户在各种车型中都可以获得正常的通话电平值。为此，我们对铁路鞍山段行驶的 T 型列车、K 型列车、庞巴迪列车和子弹头 CRH2 型列车逐一做了相关测试工作。其中测

23、试发信工具采用爱立信发设设备、定向天线支架和衰减器，该设备安装在列车外空地上；测试收信设备采用 SAGEM OT290，该设备将在车厢外及车厢内多点处进行接收采样，从而比较出车厢内外的电平值差异。 3.2.1 T 型列车测试 m(z)gH.D辽宁科技学院毕业论文第 12 页 共 51 页12Xe 车厢类型 位置 接收电平(dBm) 衰耗值(dB)辽宁科技学院毕业论文第 13 页 共 51 页13 硬座车厢 a 点 -60 0 a1 点 -75 15 b 点 -60 05sg-z#ij$V:wb1 点 -61 1y0R2 gYmb2 点 -72 12 c 点 -61 0 c1 点 -61 0ic

24、odc2 点 -74 13HY5M+g(y2p/f(H0g(NT 型列车车窗比较大，车窗玻璃衰耗很小，衰耗约为 2dBm；车内综合衰耗(人体、座椅等)约为 10dB；播音室损耗 16dB。 3.2.2 K 型列车测试 3：K 型列车测试结果 位置 接收电平(dBm) 衰耗值(dB) 硬座车厢 A 点 -60 0 A1 点 -76 16 D 点 -80 20B 点 -61 0uG*v20I?:gB1 点 -63 2? w%E:T /oWPB2 点 -72 11 C 点 -62 0gFH,K99k+TN.FC1 点 -64 2 C2 点 -74 12 软卧车厢 E 点 -61 0辽宁科技学院毕业论

25、文第 14 页 共 51 页14 E1 点（门开） -67 6)X$R3E1J;OP普通 K 型列车窗玻璃衰耗约为 3dB；车内综合衰耗(人体、固定物)约为 10dB；值班室或播音室衰耗约为 16 dB；卧铺车厢车体衰耗约为 7dB，卧铺车厢门衰耗约为 7dB。V-CjBZZ3UG-DP)wzm%E软卧车厢 A 点 -53 03XpRfM%yC 点 -70 17(eYV3J C?$F aF 点(门开) -74 21 aZ8MC-d-|F 点(门关) -77 24 B 点 -52 0 D 点 -72 20 E 点(门开) -76 24 E 点(门关) -79 27n;x庞巴迪车体衰耗约为 17

26、dB，车厢内空间衰耗约为 4 dB（相比 T 和 K 型列车，车厢内的人非常少），卧铺车厢门衰耗约为 3 dB。.i a8yz B;G测试小结 通过对上述类型的列车进行穿透损耗测试，可以发现新型 CRH 列车的穿透损耗未高于庞巴迪列车，因此鞍山段的专网设计中，假如要求车厢内提供用户通信的电平值要达到-85dBm 以上，则列车车厢外的覆盖电平需达到-60dBm。各车型穿透损耗总结 车型 普通车厢（dB） 卧铺车厢（dB） 播音室中间过道（dB） 综合考虑的衰减值辽宁科技学院毕业论文第 15 页 共 51 页15 T 型列车 12 16 12d!z-p3C2J D_K 型列车 13 14 16 1

27、4庞巴迪列车 24 24 CRH2 列车 10 10 专网设计采用值 24(3.3 重叠覆盖距离估算-T+(H;,O0aeX3.3.1 手机重选与切换;x eGSM 通信事件中，小区重选与小区切换需要一定的时间来完成接续工作。其中小区重选规则中，当手机测量到邻小区 C2 高于服务小区C2 值且维持 5 秒钟，手机将发起小区重选，若在跨位置区处，则邻小区 C2 必须高于服务小区 C2 与 CRH 设置值的和且维持 5 秒钟，手机发起小区重选和位置更新。而在小区切换过程中，通常测量报告在经过设定的 SACCH 窗口值平滑后，经 BSC 判断，将发起小区切换，而整个切换的时间取决于 SACCH 的设

28、置值，该值通常设为 8。4R3iCUN5a小区重选与小区切换 通信事件 满足条件 估算时长辽宁科技学院毕业论文第 16 页 共 51 页16 小区重选 C2（邻）C2（服务）且时间达到 5 秒 5 秒辽宁科技学院毕业论文第 17 页 共 51 页17 位置更新 C2（邻）C2（服务）CRH（服务）且时间达到 5 秒 5 秒;G?6o+$N8小区切换 rxlev(邻）rxlev(服务）且时间达到给定的 SACCH 设定值 小于 5 秒 j gF*?/f列车时速与重叠覆盖距离Q g0M：在研究专网小区重叠覆盖区域的同时，假定重叠区域覆盖是均匀的。在左图中，点 A、C 和点 B、D 分别是两个小区的

29、边界，E 点为两小区 RxLev 等值点。BC 段为两小区重叠覆盖距离。取小区重选与小区切换较长的时间（5 秒钟）作为计算基础，若列车由小区 1 行驶至小区 2，则列车在 EC 段之内必须完成小区重选或小区切换，因此重叠覆盖距离 BC 段的列车行驶时间为 10秒钟，按照公式：vU(oWgkr(JN 在列车在市区时的进站和出站时由于是变速行驶，我们给出的平均速率为 180KM/h，折 50M/s；在列车均速行驶时，按照其运营速率200KM/h，折算等于 55M/s；按照其最大速率 250KM/h，折算等于70M/s。因此专网小区的最小重叠覆盖距离为市区内平均 330M，市区按运营速率计算为 55

30、0M，按最大速率计算为 700M。 表 8：专网小区重叠覆盖距离 区域 市区内 市区外 R9_ e-r5L9xr c 运营速率 最大速率辽宁科技学院毕业论文第 18 页 共 51 页18 最小重叠距离 500M 550M 700M辽宁科技学院毕业论文第 19 页 共 51 页19Mw)Zp7Q0建议设计的重叠距离 600M 660M 840M 3.4 传播模型采用 在无线规划中，采用合适的传播模型可以准确地预估所需要的基站数量以及覆盖强度，而在铁路专网的设计中，我们采用的传播模型是 ALCATEL A9155 V6 中的标准传播模型（SPM 模型）。辽宁科技学院毕业论文第 20 页 共 51

31、页20 3.4.1 传播模型简介+F J RljALCATEL A9155 V6 中的标准传播模型（SPM 模型）以 COST231-Hata经验模型为基础，可用于 150-2000MHz 的无线电波传播损耗预测，作为无线网络规划的传播模型工具，具有较好的准确性和实用性。A:Q0Sz-ESPM 传播模型/SHV $fSPM 模型的数学表达形式是：辽宁科技学院毕业论文第 21 页 共 51 页21j%Lp Q x;g-?h （式 1） 表 9：SPM 模型各地区铁路专网设计含义 系数 说明 默认值 K1 频率相关因子 12.4 K2 距离衰减因子 44.9 K3 基站发射天线有效高度相关因子 5

32、.83)j-hlS XK4 衍射计算相关因子 0 K5 发射天线有效高度和传播距离相关因子 -6.55 K6 移动台接收天线有效高度相关因子 0*eU0Y.W-QWuKclutter 地貌相关因子 1 表 10：SPM 模型默认值参见表 1 WI0H6E$i;Z-u k参数 含义 量纲 d 发射点到接收点的直线距离 m Heff 基站天线有效高度 m3Z8GsQH#Diffraction 衍射损耗 dB辽宁科技学院毕业论文第 22 页 共 51 页22 Hmeff 移动台天线有效高度 mK/N,hG4| d辽宁科技学院毕业论文第 23 页 共 51 页23J3.4.2 传播模型校正原理及方法*

33、OCM- f在无线网络规划中，通常使用经验的传播模型预测路径损耗中值，不同的模型可应用于不同的无线场景。在这些模型中，影响电波传播的一些主要因素，如收发天线距离、天线相对高度和地型地貌因子等，都作为路径损耗预测公式的变量或函数。但是实际的无线环境千变万化，因此传播模型在具体应用时，需要对模型中各系数进行必要的修正，从而找到合理的函数形式，这个过程就是传播模型校正。 3.4.2.1 SPM 校正原则TiY9mFY+ZQCvb尽管 SPM 模型的各个因子都是可以进行校正的，但在实际应用中由于所能采集的数据有限，并且在特定应用场合中所关注的因子并不相同，因此模型校正的总原则是：对于特定应用场景，对重

34、点相关因子进行修正。辽宁科技学院毕业论文第 24 页 共 51 页24 K1 是与频率相关的因子，对于 GSM 900M 或 1800M，可以取默认值12.4。 E/shosK2 是反映模型校正区域内总体无线环境特征的参数，能普遍适用于模型校正区域。如果应用场景属于 K2 对应的无线环境，K2 可以取相应的默认值。 K3 是与天线有效高度相关的因子，由于天线挂高在测试过程中保持不变，而且测试的距离通常在 3km 范围内，天线覆盖区域内的地形变化通常并不明显。因此在整个测试过程中 K3 对模型的准确性影响较小，不建议对 K3 进行校正。xB|9zcE UsK4 是与衍射计算相关的因子。如果测试区

35、域内，圆锥体（劈尖）或圆柱体物体（建筑）所占比例较少，边缘绕射或曲面绕射对总场波传播的损耗有限，因此建议 K4 取为 0。 K5 是对 K2 和 K3 两个影响因子的综合，建议取默认值。.B &o;o+8PK6 是与移动台天线有效高度相关的因子。类似于 K3 因子，不建议K5 进行校正。 o;k9h0B-h ?Kclutter 是地形地貌因子。无线网络规划的对象之一是不同的无线环境，而无线环境的表现载体是丰富的地形地貌。现阶段对 GSM 传播模型校正的主要任务集中在 Kclutter 的确认和修正。 3.4.2.2 SPM 校正流程 测试数据采集:kL!ga*d_模型校正结果的准确性很大程度上

36、依赖于路测采集数据的可靠性。数据采集的原则包括：辽宁科技学院毕业论文第 25 页 共 51 页25 （1）测试采集数据应至少包括经度、纬度和场强信息。 （2）测试采集数据应当能很好地反映测试信号的中值，避免因采集数据中所包含的快衰落未被滤去而影响校正的准确性，并注意测量数据的突然变化。L z*CXV（3）单位时间、单位距离内的采样点数可参考李氏定理。D1Y8M0b&fVf!pL（4）移动台接收天线高度为 1-2m，接收机及 GPS 采用外接天线置于车顶，以避免因测试车与基站相对位置的不同而导致的车体损耗差异及人体损耗。_Bz Li y#Q,%r（5）隧道或桥梁等特殊场景的数据应进行标记，便于事

37、后筛选。 （6）与本地地貌明显不符的地方应进行标记，便于事后筛选。辽宁科技学院毕业论文第 26 页 共 51 页26 （7）当接收信号不满足以下条件时，测试不应当再向远处延伸。 wJ;o4J)zsv-J接收信号-接收机灵敏度10dB 接收信号-底噪20dB辽宁科技学院毕业论文第 27 页 共 51 页27 数据预处理 由于数据采集设备测到的场强数据为信号的瞬时值，其中包含着快衰落成分，需要进行数据预处理。 当接收机距离发射机比较远时，接收信号强度很低，因接收机灵敏度的影响，其测量值往往不准确；对于测试信号，底部噪声在远端接收信号中的比例比较大，不利于模型校正，所以远端的测试点应予以去除。t)L

38、.BPa8t,f当接收机位于基站附近时，由于受天线垂直方向图的影响，接收信号的功率主要受到基站附近建筑物和街道走向的影响，因此离基站很近的测试数据不能用于传播模型校正。辽宁科技学院毕业论文第 28 页 共 51 页28 在测试过程中，由于人为失误或设备故障，可能会出现偏差很大的测量数据，另外由于测试中行车路线受路况限制，可能偏离测试方案预定的测试区域。为了防止这些数据对模型校正的影响，在模型校正之前应予以滤除。;w1zt U+Y数据预处理可以采用算术平均法，对于经纬度信息相同的场强数据，求算术均值；也可以采用统计平均法，对于经纬度信息相同的场强数据，采用中值作为测试数据。MX DS2w Q#O

39、另外，由于 GPS 设备信息更新的速度有限。如果在同一 GPS 上聚集了大量的数据，可以对得到的测试数据在两个相邻的 GPS 信息点上进行插值处理，将测试到的数据平均分配到相邻的 GPS 信息点的连线上。aM MpAx|4q 传播模型校正方法 在铁路专网设计中，模型校正主要是对地形地貌因子 Kclutter 进行校正。为了便于说明问题，当基站天线有效高度（Heff）和移动台天线有效高度（Hmeff）确定后，SPM 模型可以表示为：当 C2 已知，C1 得到校正值后，即能计算出地形地貌因子（Kclutter）的校正值。5N P+t|8s&YB:gow如果借用最小二乘法对 C1 进行校正，则根据式

40、 2 的表达形式，对于一组有效的测试数据 Li(i=1,2,N)和 di(i=1,2,N)，有使得 L 的预测误差最小。测试设备 工具名称 型号 厂家辽宁科技学院毕业论文第 29 页 共 51 页29 发射机 IFR 2025 signal generator IFR2J s/j Ml49P n接收机 E6474A（software） E6455C（hardware） Agilent r/s)i8E89_&o天线 K751664 kathrein 馈线 1/2” 数字地图 20m*20m 2rmf U qxcGPS GARMIN X21 笔记本电脑 Dell D610 g_e.Jt辽宁科技学院

41、毕业论文第 30 页 共 51 页30S测试结果描述辽宁科技学院毕业论文第 31 页 共 51 页31测试中一共测试了三个点：在具体的测试路线选择以及数据的采集上都达到了要求，路线基本在所需测试地貌内，地貌所需数据量也足够用于分析，最后的校正结果也达到了起初的目的，能根据测试地区的地貌情况，给出了一个推荐的数据。以下是这次测试的一个总体分析。话务模型分析3a4hR-UmFo m:MC通过模型校正及覆盖以预测后，我们可以知道在给定的区域内需要建设专网小区的最小数量，而这些小区所需要的载频配置数将是本节的研究重点。_3c No8fi_列车话音业务估算方法 列车用户对专网小区产生的话务不同于普通宏站

42、，由于同一铁路上一个小时内行驶的列车数量是有限的。列车用户带来的话务量为每班列车话务量乘以一小时内通过的列车班次数。为了保证专网小区的话音不溢出，就需要保证每班列车在某一专网小区下通话而不产生溢出。在进行铁路专网设计时，我们采用两种方法进行列车话音业务预估：3v+HQ H8g ERL B 表法 G;Qu,r6o CRH 的标准配置为 8 节车厢，额定载客人数为 600 人次，但目前也有加长型 CRH 配置，即由 2 列 CRH 合并组成 16 节车厢，这样用户人数就达到 1200 人。按照目前移动客户渗透率 65%计算，则这样一班CRH 的移动用户为 780 人。以每用户 0.02ERL 计算

43、，则将带来15.6ERL 话务，查 ERL B 表（1%呼损）可得需要 25 个 TCH，考虑到GPRS 业务，专网小区至少配置 5TRX。 ?信令分析法辽宁科技学院毕业论文第 32 页 共 51 页32 信令分析法的原理是在专网建设完成前，我们在铁路段市郊边界的跨 LAC 点取一个主覆盖铁路的专网小区。可以认为当列车进入市后，乘客意识到自己肯定不是漫游了，就会适当的多打电话给家人，因此该小区的话务分析具有典型性。当列车穿越位置区时，可以看到边界小区因手机位置更新必然会瞬时产生大量 SDCCH 请求，那么我们认为这个时间点是列车进入小区的起始点。然后采集小区话务量变化和占用 TCH 信道个数的

44、变化来推算列车旅客带来的影响。以鞍山地区为例，我们对 BSC36_5 下的建华_1 小区进行了信令跟踪，然后分析 1 小时内所有由江苏使入鞍山站的列车产生的话务量。9X3P7*Ts E.Tu 经过计算，在列车通过该小区的时间段内的 TCH 占用总时长为4632s， 总话务量为 1.286Erl；在没有列车开过的相同时间段内的TCH 占用总时长为 2720s，总话务量为 0.755Erl。通过以上两组数据我们可以得到测试时间段内平均每辆列车带来的总 TCH 话务量约为 0.133ERL。而对 TCH 占用数据的分析，我们也可以得到该小区瞬时的 TCH 占用数为 12 个信道。因此，建议的专网小区

45、配置为4TRX。另外，考虑到站台及位置区边界小区需要一定的 SDCCH 信道作位置更新，这些小区的载频配置建议值为 6。*EEO1E W z5B建华_1 小区瞬时 TCH 占用数6fjj#g31I3y o3.5.2 列车数据业务估算方法铁路专网建设中，GPRS/EDGE 业务的引入对 GSM 网络容量的影响始终是一个关注重点。 现有的关于数据业务容量规划的方法很多，但一般都是把数据辽宁科技学院毕业论文第 33 页 共 51 页33业务折合成话务量（Erlang）后来计算 PDCH 的数量。这种计算方法的局限性在于没有充分考虑 GPRS/EDGE 数据业务的特殊性，如 PDCH信道的共享特性，数

46、据业务允许适当的延时和重传特性等等。在沪宁专网无线网络规划中，需要根据专网中某一小区在火车经过时可能引起突发的 GPRS/EDGE 用户数量、激活用户数、单位用户吞吐量、数据重传比例和每 PDCH 信道承载速率几个要素来计算专网小区所需要配置的 PDCH 数量。%wWJ&l-DLn 铁路专网小区的数据业务特点是均值和峰值相差很大，并且大部分数据业务都具有突发性，因此根据网络一小时的话务报告（平均统计值）不能客观反映用户的行为，更不能正确指导 PDCH 信道配置。为了准确调查列车对铁路沿线小区数据业务容量的影响，一种可行的方法是通过信令跟踪与分析估计列车上 GSM 用户数，然后再采用掺透率法来预

47、测 GPRS/EDGE 数据用户，并而计算出每小区需要提供的净 PDCH 数。具体步骤如下：根据 GPRS/EDGE 各种编码方式的数据结构和话务模型，计算 PDCH 信道的实际承载速率。 IP 层的用户数据在经由 PDCH 无线信道传输之前需要分别由SNDCP、LLC、RLC/MAC 封装打包，同时要增加数据包头和校验比特等开销。手机与核心网络在数据传输过程中一般依据 Um 接口无线信号质量的反馈选择合适的编码速率，即发生 CS/MCS 切换。因此在数据传输过程中，IP 层承载速率也随着空口编码速率的变化而变化。辽宁科技学院毕业论文第 34 页 共 51 页34c v 通过信令跟踪实测某列车

48、进入鞍山某小区覆盖范围时，在短时间内出现的大量位置更新请求次数。每隔 10s 对该小区出现的位置更新请求（Channel Required（Establish Cause:Location Update）数量进行了统计，一直到位置更新请求数量下降到闲时水平，则认为该趟列车离开了该小区的覆盖范围。在统计时段内位置更新请求数量的突发增量，可算作一列列车上 GSM 用户数。 dvGPRS/EDGE 数据用户的预测多采用掺透率法，即引入一个掺透率参数，定义为：6T J$GPRS/EDGE 渗透率=GPRS/EDGE 登记用户数GSM 用户数现取值为 0.1；GPRS/EDGE 的数据业务量来源于实际使

49、用该业务的用户，定义为激活用户，并引入一个激活率参数，即 GPRS/EDGE 激活率=GPRS/EDGE 激活用户数GPRS/EDGE 登记用户数M x,S*OHX:z现取值为 0.14。 如果该小区突发位置更新请求次数为 2600，可大致估计出该列车中 GPRS /EDGE 激活用户数为： 2600(GSM 用户数)0.1(GPRS/EDGE 掺透率)0.14(GPRS/EDGE 激活率)=37 人 c%lbJd M-?（3）根据 GPRS/EDGE 用户数和每用户的数据业务平均吞吐量，计算出每小区的 IP 层有效吞吐量。2GI C辽宁科技学院毕业论文第 35 页 共 51 页35?_UGs

50、C:y X每数据用户的平均吞吐量需要结合各种数据业务的渗透率，业务的渗透率是指在所有用户中使用该项业务的比例。数据业务按按业务功能可分为：通信类、信息类、效率类、商务类、娱乐类等几类。 根据现有数据网络各种业务，统计 RLC 层的流量和激活用户数，结合无线链路层带来的协议开销在 5%左右，可得到平均每数据用户业务量。6X1BP d ci3Ng现阶段 GPRS/EDGE 属于起步阶段，综合各项数据业务开展情况，估算单位用户的平均 IP 层业务量为 400bit/s。 （4）根据每小区的 IP 层吞吐量和每 PDCH 信道实际承载速率，计算地区铁路专网设计需要提供的净 PDCH 数。通过 PDCH

51、 的利用率，计算地区铁路专网设计需要提供的 PDCH 数。 为配置小区合理的 PDCH 数，需要计算每 PDCH 的平均 IP 层承载速率，GPRS 用户采用 CS1-CS4 编码速率，EDGE 用户采用 MCS1-MCS8 编码速率，根据各种编码方式的使用比例，可得到每个 PDCH 的平均IP 层承载速率。5s2g-IO#E 小区实际需要的 PDCH 数量 2小区实际 PDCH 最终配置 4 （5）根据实际网络数据业务的发展状况和实际小区的配置来选择合适的经验配置建议。需要结合小区 TRX、TCH 和 SDCCH 的配置，分析引入 PDCH 对 TCH 的影响。Dk$LR4oc5n如果 GP

52、RS/EDGE 业务没有采用专用的网络承载，则还需要考虑语音业务信道转换成 PDCH 后所剩余的 TCH 信道能否仍能满足语音业务辽宁科技学院毕业论文第 36 页 共 51 页36的正常要求。如果不能满足，则还需进行相应的扩容。可以根据呼损查 ErlangB 表，得到对应于载频和时隙的理论上的最大可以承载的话务量。火车站一般是铁路专网覆盖的起始点，是专网与外网的过渡与衔接。火车站专网规划主要考虑两部分，即候车室微小区和站台微小区的规划与设计。 o)oE-v&j!cs候车室由于整体人流较大，因此小区配置要求较高，可以采用多个小区共同覆盖方式。同时候车室微小区应保证与外网小区的切换正常，保证旅客进

53、入候车室后，手机能顺利占用专网信号。X-r7fs Z &Y对于站台微小区，同一时刻仅可能在局部区域发生用户突增现象，因此小区配置要求相对较低，可以采用一个小区单独覆盖。同时站台小区既要保证与候车室微小区的无缝切换，同时又要保证列车启动后乘客手机能顺利与后续专网小区进行重选/切换。 考虑到各地火车站建筑结构方面存在差异，如果站台与候车室在空间上分离（见下图-1），则站台上可以采用全向天线进行覆盖；如果站台与候车室在空间上分属于不同的层次（比如，鞍山火车站站台位于车站一层，候车室位于车站二层），则需要在站台上引入分布地区铁路专网设计确保对各个站台的覆盖，并通过光放将信号引入空阔空间，保证对后续专网

54、小区的切换与重选。-D,S1EK$B3u9YD/P四、 高铁专网组网方案0v辽宁科技学院毕业论文第 37 页 共 51 页37j2If(Z4.1 专网小区组成 在完成专网地貌校正和覆盖预测后，我们得到了铁路沿线指定地点所必须增加信号源的数据。本节中，我们给出了铁路专网建设中信号源增加的可行性操作方法，以达到专网覆盖的目的。 4.1.1 已建宏站采用方案Q(p!?-u r通常情况下，在城市移动通信网络建设，铁路沿线已经建设好了相当一部分的宏站，这些宏站可以有效地利用于铁路专网的建设中，我们建议的采纳原则为垂直于铁路 300 米之内且从基站可以目视到铁轨的基站。在制定专网覆盖方案中，我们可以选择两

55、种方案： 已有宏站直接作专网V6Bj9QUl将现网铁路沿线已有宏站直接纳入铁路专网中，这样的好处是节省工期及投资，减轻频率规划难度，同样也可以满足沿线的信号覆盖强度。但存在的缺点铁路专网与大网共享宏站，则该宏站的小区参数设置将会相当复杂，尤其是在切换设置及 BA 表设置方面，可能会造成手机错误切换及重选而引起通信质量下降。S0t x!?rk#_2k(W 已有宏站分裂 4 小区作专网(推荐采用)|Q0sHcF-q.KN另一种方法是，我们选点依然采用原宏站站址，但是在原基站内部单独安装一套 BTS，一路传输以及载频硬件，同时在平台上单独安装两付天线，作为专网小区。如左图中，红色天线为原基站天线，方

56、位角为 0/120/240，通过 PCM1 接 BTS1；蓝色天线为专网小区天线，方位角为 60/300（按实际勘测调整），通过 PCM2 接 BTS2。BTS1 和BTS2 虽处在同一机房，BTS2 命名为 BTS1 的分裂小区，但是在之后辽宁科技学院毕业论文第 38 页 共 51 页38方案中，BTS2 将独立挂载到一个 BSC 中，组网上与 BTS1 无相关性。另外，分裂小区工程建设中需要注意机房空余面积与平台承重，以确保专网 BTS 的建设。(I3Dl+t D4.1.2 新增宏基站建设方案 当在城市中铁路沿线没有现成宏站可用作分裂小区时，这时就需要沿线建造宏基站来解决专网小区接续问题。

57、同样，沿线新增的宏站与铁路垂直距离务必控制在 300 米之内，高度控制在 25 米至 30 米，以使专网小区的覆盖达到良好的效果。另外，考虑到铁路沿线安全问题，铁塔类型的宏站与铁路垂直距离需大于 50 米。 表 20：宏站建设时长;|;x/q-k5B-Gp1B v e JyB宏站 建设周期 困难点 铁塔 3 个月 谈判购地/ _:nT8H拉线塔 1 个月 楼顶天线 2 周3 周 4.1.3 直放站方案辽宁科技学院毕业论文第 39 页 共 51 页39 专网工程建设中，可能存在建筑物阻挡服务小区等情况，从而造成服务小区信号严重衰减。针对这种情况，为了降低工程建设成本，可以通过架设光纤直放站来改变

58、服务小区的覆盖情况。 在沪宁铁路鞍山段的专网建造过程中，服务小区管弄虽然离铁路垂直距离仅 50 米，但由于受到前方建筑阻挡，信号衰减达到 10dB，这样即无法满足列车室内信号强度高于-80dBm 的要求。为此我们提出利用光纤直放站改造专网小区的方法。该处工程方案为在鞍山，同时加开管弄的第 4 小区(该小区建设 2 付天线，一付方位角 120 度，另一付方位角 300 度)，共用同一个机房，同时通过光纤或微波中继将将管弄_4 的信号引回原管弄基站。这样既解决了铁路的覆盖问题，也不会对现网的频率干扰问题有太大的影响。y+J6w Oqa G$L5T直放站方案中另一个设想为利用光纤直放站的接励方式来加

59、强铁路沿线的信号覆盖，这在鞍山公司的科研项目长距离桥面及岛屿覆盖优化研究中已有所应用，单小区 4 个光纤直放站覆盖距离做到了 15 公里。考虑到光纤直放站接励受到频率规划，时延窗口等限制，因此只建议在人口稀少的地区，如山区，平原等进行工程实施。 4.2 专网吸收周围大网话务预估.gSuw:RO高铁专网的组网模式为一连串独立基站进行封闭，带状组网。虽然通过覆盖控制与小区参数优化尽可能的保持专网的独立性，但在实际操作过程中，专网仍然会吸收周围宏站的话务，而吸收宏站话务的多少将关系到专网的载频配置，组网时的 BSC 配置及最终的服务辽宁科技学院毕业论文第 40 页 共 51 页40效率。cp-G4E

60、x为了能够了解专网吸收周围话务的能力，我们对市中心启良 3 和东原 2 小区分别作了相关测试。其中待测小区具体的条件是都有共站的 D 网，即使关闭这两个小区当地的覆盖也不会出现盲区。辽宁科技学院毕业论文第 41 页 共 51 页41 实验方法：1、删除该小区的所有 incoming 的切换和重选关系，只保留 outgoing的切换和重选关系；2、将小区的 BCCH 修改为 TCH 频段，并修改周围小区的频点以保证实验小区新 BCCH 频点的干扰最小化。3、关闭小区的各类切换，只打开 Capture HO，对相邻小区的门限定为-65dBm（即邻区测得信号强度高于-65dBm，就发起切换）。4、将