1、第 0 頁 共 51 頁本科生畢業論文（設計）本科生畢業論文（設計） 鞍山地區鐵路專網設計鞍山地區鐵路專網設計作者姓名：*指導教師：* 教授申請學位級別： 本科學科類別：*學學科專業名稱：論文提交日期： 2015 年*月*日論文答辯日期：2015 年*月*日學位授予日期： 答辯委員會主席： 評閱人： * 大 學2015 年*月 *日第 1 頁 共 51 頁獨創聲明本人聲明所呈交的學位論文是在導師的指導下完成的。論文中取得的研究成果除加以標注和致謝的地方外，不包含其他人已經發表或撰寫過的研究成果，也不包括本人為獲得其他學位而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明

2、確的說明并表示誠摯的謝意。 學位論文作者簽名： 簽 字 日 期：學位論文版權使用授權書本學位論文作者和指導教師完全了解*大學有關保留、使用學位論文的規定：即學校有權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人同意*大學可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索、交流。（如作者和導師同意網上交流，請在下方簽名：否則視為不同意）學位論文作者簽名： 導 師 簽 名： 簽 字 日 期： 簽 字 日 期：第 2 頁 共 51 頁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遼寧科技學院畢業論文3第 3 頁 共 51 頁 摘摘 要要隨著鐵路運營的不斷擴大，旅客的不斷增加，原來的鞍山地區鐵路專網已經不能適應新的社會要求。本方案立足于鐵路專網設計總體目標，重點解決，對于四小區我們還做一些特殊的處理，讓所處小區天線能夠指向鐵路沿線的兩個方向，這不僅能夠節省建站的費用，還能解決小區切換過快的問題，再其次火車本身的結構特點，不同的火車上的信號衰減是不同的，為了克服這一點，我們就得考慮基站的選址距離火車的垂直距離，但必須避免“塔下黑”和“穿透損耗急劇增強,。這就必須解決掠射角的問題且這角必須在 10 度以上。對各種列車的穿透損耗進行了測試與分析，通過引入標準傳播模型以及對

5、地貌因子的校正，為基站位置和天線放置位置的正確選擇提供了依據；同時通過建立行駛列車中乘客的話務模型和數據業務模型，提出了各專網小區的載頻配置原則。方案所提及關鍵技術和指導原則均在鞍山專網覆蓋建設中得到應用，效果明顯，表明此方案對于鐵路專網建設具有指導性、實用性和有效性。本文對鞍山地區鐵路專網設計進行整體分析，明確了地區鐵路專網設計的可行性和用戶需求；根據模塊化原理，規劃設計了地區鐵路專網設計功能模塊；在數據庫設計部分，詳細說明了地區鐵路專網設計數據庫的結構和數據庫的完整性、安全性措施；程序設計則采用面向對象的程序設計思想，提出地區鐵路專網設計的程序設計思路，對前臺與后臺功能的程序實現進行了詳細

6、論述；地區鐵路專網設計測試部分，具體分析測試過程中出現的主要問題，并提出了解決方案，實現地區鐵路專網設計功能。對地區鐵路專網設計作以客觀、全面的評價，并對進一步改進提出了建議，最后結束語并致謝總結本設計。關鍵詞：鞍山；鐵路；地區鐵路專網設計遼寧科技學院畢業論文4第 4 頁 共 51 頁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 tec

8、hnology,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

9、 the 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

10、 appropriate 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

11、 the daily work can be the operation.Keywords: management; internet遼寧科技學院畢業論文5第 5 頁 共 51 頁目目 錄錄摘 要.IABSTRACT.II目 錄.III第 1 章 緒 論.11.1 課題開發背景 .11.2 課題開發意義及現狀 .11.3 國內外發展現狀 .2 1.4 設計要求.2第 2 章 需求分析.32.1 可行性分析.32.1.1 經濟可行性 .32.1.2 技術可行性 .42.1.3 操作可行性 .42.1.4 可行性研究結論 .4第 3 章 地區鐵路專網設計設計.103.1 地區鐵路專網設計結構 .1

12、03.2 開發及運行環境介紹 .12第 4 章 詳細設計.18第 6 章 總 結.42結束語.43致 謝.44遼寧科技學院畢業論文第 6 頁 共 51 頁6第 1 章 緒 論1.11.1 課題開發背景課題開發背景 鞍山地區鐵路專網設計，最終目的是如何經過深入的研究對 鞍山地區鐵路專網進行優化設計，使鞍山地區鐵路運營更加高效安全，該地區鐵路專網設計在設計研發過程中時刻與任務書中特定的需求分析相結合，在規定框架內通過代碼編程優化及數據庫管理配合，最終完成該地區鐵路專網設計的設計任務。 該設計的出發點以先進的信息技術為手段，對信息進行采集、整理、加工、傳播存貯和利用的過程，對信息活動過程進行戰略規劃

13、，對信息活動中的要素進行計劃、組織、領導和決策過程，力求資源有效配置、共享管理、協調運作，以最少的消耗創造最大的效益。 本設計從需求分析出發提出了該地區鐵路專網設計的整體設計思想與框架，簡要介紹了 鞍山地區鐵路專網布局，并詳細介紹了優化方案及解決問題，經過深入研究開發初衷就是為了解決之前舊版本在布局方面的不足及缺陷，運用新的設計理念及模式進行重新發開設計，使其在利用方面得到更大的作用。1.21.2 課題開發意義課題開發意義 鞍山地區鐵路專網設計首先得考慮鐵路所處環境與其他通信環境的大大不同，因此選擇怎樣的設備和信號的發射功率都必須重視。其次，基站選址。對于小區我們還做一些特殊的處理，讓所處小區

14、天線能夠指向鐵路沿線的兩個方向，這不僅能夠節省建站的費用，還能解決小區切換過快的問題，再說火車是高速移動的，這必然會引起嚴重的多普勒頻移問題，故就必須對其采用相應的處理。再其次火車本身的結構特點，不同的火車上的信號衰減是不同的，為了克服這一點，我們就得考慮基站的選址距離火車的垂直距離，但必須避免“塔下黑”和“穿透損耗急劇增強,。這就必須解決掠射角的問題且這角必須在 10度以上。在鐵路沿線的基站一般都考慮用室外一體化機房，基站塔都選用簡易塔,對于在一下沒法架設基站塔的地方，如河面上，火車隧道，這兩個地方，就可以采用一定量的泄露式天線，在隧道里將天線置于隧道的頂部。 總體來說， 鞍山地區鐵路專網設

15、計就是希望利用最優化的專網布局，給鞍遼寧科技學院畢業論文第 7 頁 共 51 頁7山地區鐵路運營提高效率及安全性。防止出現安全隱患，以全局出發，做到詳細周到萬無一失。1.31.3 國內外發展現狀國內外發展現狀鞍山地區鐵路專網設計建設是目前鞍山鐵路運營必不可少的組成部分。國外在地區鐵路專網的研發及運用已經相當成熟了，每條專線，每個列次都做到詳細的布局，從整體出發，針對不同的問題及時解決。我國的鐵路運營發展較慢，目前還處于發展初期，很多技術及設備都沒有達到先進水平，所以在這方面我們需要加大投入力度進行深入的研發設計，及時發現設計過程中的不足與缺陷，借鑒國外先進的技術與理念進行分析研究解決。1.41

16、.4 設計要求設計要求 鞍山地區鐵路專網設計首先得考慮鐵路所處環境與其他通信環境的大大不同，因此選擇怎樣的設備和信號的發射功率都必須重視。其次，基站選址。對于小區我們還做一些特殊的處理，讓所處小區天線能夠指向鐵路沿線的兩個方向，這不僅能夠節省建站的費用，還能解決小區切換過快的問題，再說火車是高速移動的，這必然會引起嚴重的多普勒頻移問題，故就必須對其采用相應的處理。再其次火車本身的結構特點，不同的火車上的信號衰減是不同的，為了克服這一點，我們就得考慮基站的選址距離火車的垂直距離，但必須避免“塔下黑”和“穿透損耗急劇增強,。這就必須解決掠射角的問題且這角必須在10 度以上。在鐵路沿線的基站一般都考

17、慮用室外一體化機房，基站塔都選用簡易塔,對于在一下沒法架設基站塔的地方，如河面上，火車隧道，這兩個地方，就可以采用一定量的泄露式天線，在隧道里將天線置于隧道的頂部。遼寧科技學院畢業論文第 8 頁 共 51 頁8第 2 章 需求分析本章從地區鐵路專網設計開發的可行性分析，需求分析方面對地區鐵路專網設計開發的初期工作進行介紹。2.12.1 可行性分析可行性分析可行性分析(Feasibility Analysis)也稱為可行性研究，是在鞍山地區鐵路專網設計調查的基礎上，針對新設計的開發是否具備必要性和可能性，對新地區鐵路專網設計的開發從技術、經濟、社會的方面進行分析和研究，以避免投資失誤，保證新地區

18、鐵路專網設計的開發成功。可行性研究的目的就是用最小的代價在盡可能短的時間內確定問題是否能夠解決。為了確定開發具有可行性，對本地區鐵路專網設計主要進行了以下四個方面的分析。(1) 經濟可行性。經濟可行性主要是對項目的經濟效益進行評價。本地區鐵路專網設計是一項國家鐵路任務，所以資金方面沒有問題，而且開發周期不需要太長，節省了人力、物力、財力資源，所以本地區鐵路專網設計在經濟上是可行的。(2) 技術上的可行性。技術上的可行性分析主要是分析技術條件能否順利完成開發工作，因此具有技術上的可行性。(3) 時機可行性。時機可行性是分析地區鐵路專網設計開發時機是否成熟。因此地區鐵路專網設計的設計具有時機可行性

19、。(4) 管理上的可行性：主要是管理人員是否支持，現有的管理制度和方法是否科學，規章制度是否齊全，原始數據是否正確等。地區鐵路專網設計的開發主要就是為了方便校友信息的管理，補充現在傳統管理方式的不足，因此具備了管理上的可行性。2.1.42.1.4 可行性研究結論可行性研究結論通過上面對于經濟、技術和操作等方面的可行性分析，得到這樣一個結論：鞍山地區鐵路專網設計建設地區鐵路專網設計是目前該行業所需要的，有很大的發展空間，因此可以確定本地區鐵路專網設計的開發完全必要，而且是可行的，可以立項開發。遼寧科技學院畢業論文第 9 頁 共 51 頁9CRH 簡介 ZQJP在本次鐵路提速的同時，鐵道部引入了

20、CRH 這一新型列車，該列車全稱為“中國高速鐵路列車”，CRH 是（China Railway High-speed）英文字母的縮寫。該列車分為 CRH1、CRH2、CRH3 和CRH5 這 4 個種類，其中，CRH1、2、5 均為 200 公里級別（營運速度200KM/h，最高速度 250KM/h）。 CRH3 為 300 公里級別（營運速度330KM/h，最高速度 380KM/h）。而 CRH2 具有提升至 300KM 級別的能力。*N Dvfp6|p/X表 1：CRH 列車基本信息表 列車類型 運營速度 最高速度 載客人數 列車長度 列車材質 CRH1 200KM/h 250KM/h 6

21、70 213.5M 不銹鋼 CRH2 200KM/h 250KM/h 610 201.3M 中空鋁合金車體 CRH3 330KM/h 380KM/h 暫無 200.0M 暫無4U$*MwgCRH5 200KM/h 250KM/h 604 205.2M 中空鋁合金車體#y+F-V6+dg,uUb三、 高鐵專網設計方案2xkr C ck)B5l專網設計目標 列車中的用手機用戶進行通信時，由于受到高速移動過程中的快衰弱影響，列車材質對無線信號衰減的影響，往往會發生切換混亂，無法接通，掉話等現象。另外，由于組網過種中涉及的位置區過多，在 LAC 邊界處又會由于大量位置更新而造成 SDCCH 溢出。因此

22、，鐵路專網設計的目的就是在克服上述影響的情況下，提高通信質量，從而提高用戶感知度。因此，本次專網設計的目標值為列車內電平強度達到(-85dBm-80dBm)，DT 指標盡量達到集團要求的城市 DT遼寧科技學院畢業論文第 10 頁 共 51 頁10測試標準。K/M L1C遼寧科技學院畢業論文第 11 頁 共 51 頁11tp3.2 列車穿透損耗測試 高鐵專網設計中，首先要對各列車類型做相關的穿透損耗測試，以穿透損耗最大的車種作為設計基礎，來確保用戶在各種車型中都可以獲得正常的通話電平值。為此，我們對鐵路鞍山段行駛的 T 型列車、K 型列車、龐巴迪列車和子彈頭 CRH2 型列車逐一做了相關測試工作

23、。其中測試發信工具采用愛立信發設設備、定向天線支架和衰減器，該設備安裝在列車外空地上；測試收信設備采用 SAGEM OT290，該設備將在車廂外及車廂內多點處進行接收采樣，從而比較出車廂內外的電平值差異。 3.2.1 T 型列車測試 m(z)gH.D遼寧科技學院畢業論文第 12 頁 共 51 頁12Xe 車廂類型 位置 接收電平(dBm) 衰耗值(dB)遼寧科技學院畢業論文第 13 頁 共 51 頁13 硬座車廂 a 點 -60 0 a1 點 -75 15 b 點 -60 05sg-z#ij$V:wb1 點 -61 1y0R2 gYmb2 點 -72 12 c 點 -61 0 c1 點 -61

24、 0icodc2 點 -74 13HY5M+g(y2p/f(H0g(NT 型列車車窗比較大，車窗玻璃衰耗很小，衰耗約為 2dBm；車內綜合衰耗(人體、座椅等)約為 10dB；播音室損耗 16dB。 3.2.2 K 型列車測試 3：K 型列車測試結果 位置 接收電平(dBm) 衰耗值(dB) 硬座車廂 A 點 -60 0 A1 點 -76 16 D 點 -80 20B 點 -61 0uG*v20I?:gB1 點 -63 2? w%E:T /oWPB2 點 -72 11 C 點 -62 0gFH,K99k+TN.FC1 點 -64 2 C2 點 -74 12 軟臥車廂 E 點 -61 0遼寧科技學

25、院畢業論文第 14 頁 共 51 頁14 E1 點（門開） -67 6)X$R3E1J;OP普通 K 型列車窗玻璃衰耗約為 3dB；車內綜合衰耗(人體、固定物)約為 10dB；值班室或播音室衰耗約為 16 dB；臥鋪車廂車體衰耗約為 7dB，臥鋪車廂門衰耗約為 7dB。V-CjBZZ3UG-DP)wzm%E軟臥車廂 A 點 -53 03XpRfM%yC 點 -70 17(eYV3J C?$F aF 點(門開) -74 21 aZ8MC-d-|F 點(門關) -77 24 B 點 -52 0 D 點 -72 20 E 點(門開) -76 24 E 點(門關) -79 27n;x龐巴迪車體衰耗約為

26、 17 dB，車廂內空間衰耗約為 4 dB（相比 T 和 K 型列車，車廂內的人非常少），臥鋪車廂門衰耗約為 3 dB。.i a8yz B;G測試小結 通過對上述類型的列車進行穿透損耗測試，可以發現新型 CRH 列車的穿透損耗未高于龐巴迪列車，因此鞍山段的專網設計中，假如要求車廂內提供用戶通信的電平值要達到-85dBm 以上，則列車車廂外的覆蓋電平需達到-60dBm。各車型穿透損耗總結 車型 普通車廂（dB） 臥鋪車廂（dB） 播音室中間過道（dB） 綜合考慮的衰減值遼寧科技學院畢業論文第 15 頁 共 51 頁15 T 型列車 12 16 12d!z-p3C2J D_K 型列車 13 14

27、16 14龐巴迪列車 24 24 CRH2 列車 10 10 專網設計采用值 24(3.3 重疊覆蓋距離估算-T+(H;,O0aeX3.3.1 手機重選與切換;x eGSM 通信事件中，小區重選與小區切換需要一定的時間來完成接續工作。其中小區重選規則中，當手機測量到鄰小區 C2 高于服務小區C2 值且維持 5 秒鐘，手機將發起小區重選，若在跨位置區處，則鄰小區 C2 必須高于服務小區 C2 與 CRH 設置值的和且維持 5 秒鐘，手機發起小區重選和位置更新。而在小區切換過程中，通常測量報告在經過設定的 SACCH 窗口值平滑后，經 BSC 判斷，將發起小區切換，而整個切換的時間取決于 SACC

28、H 的設置值，該值通常設為 8。4R3iCUN5a小區重選與小區切換 通信事件 滿足條件 估算時長遼寧科技學院畢業論文第 16 頁 共 51 頁16 小區重選 C2（鄰）C2（服務）且時間達到 5 秒 5 秒遼寧科技學院畢業論文第 17 頁 共 51 頁17 位置更新 C2（鄰）C2（服務）CRH（服務）且時間達到 5 秒 5 秒;G?6o+$N8小區切換 rxlev(鄰）rxlev(服務）且時間達到給定的 SACCH 設定值 小于 5 秒 j gF*?/f列車時速與重疊覆蓋距離Q g0M：在研究專網小區重疊覆蓋區域的同時，假定重疊區域覆蓋是均勻的。在左圖中，點 A、C 和點 B、D 分別是兩

29、個小區的邊界，E 點為兩小區 RxLev 等值點。BC 段為兩小區重疊覆蓋距離。取小區重選與小區切換較長的時間（5 秒鐘）作為計算基礎，若列車由小區 1 行駛至小區 2，則列車在 EC 段之內必須完成小區重選或小區切換，因此重疊覆蓋距離 BC 段的列車行駛時間為 10秒鐘，按照公式：vU(oWgkr(JN 在列車在市區時的進站和出站時由于是變速行駛，我們給出的平均速率為 180KM/h，折 50M/s；在列車均速行駛時，按照其運營速率200KM/h，折算等于 55M/s；按照其最大速率 250KM/h，折算等于70M/s。因此專網小區的最小重疊覆蓋距離為市區內平均 330M，市區按運營速率計算

30、為 550M，按最大速率計算為 700M。 表 8：專網小區重疊覆蓋距離 區域 市區內 市區外 R9_ e-r5L9xr c 運營速率 最大速率遼寧科技學院畢業論文第 18 頁 共 51 頁18 最小重疊距離 500M 550M 700M遼寧科技學院畢業論文第 19 頁 共 51 頁19Mw)Zp7Q0建議設計的重疊距離 600M 660M 840M 3.4 傳播模型采用 在無線規劃中，采用合適的傳播模型可以準確地預估所需要的基站數量以及覆蓋強度，而在鐵路專網的設計中，我們采用的傳播模型是 ALCATEL A9155 V6 中的標準傳播模型（SPM 模型）。遼寧科技學院畢業論文第 20 頁 共

31、 51 頁20 3.4.1 傳播模型簡介+F J RljALCATEL A9155 V6 中的標準傳播模型（SPM 模型）以 COST231-Hata經驗模型為基礎，可用于 150-2000MHz 的無線電波傳播損耗預測，作為無線網絡規劃的傳播模型工具，具有較好的準確性和實用性。A:Q0Sz-ESPM 傳播模型/SHV $fSPM 模型的數學表達形式是：遼寧科技學院畢業論文第 21 頁 共 51 頁21j%Lp Q x;g-?h （式 1） 表 9：SPM 模型各地區鐵路專網設計含義 系數 說明 默認值 K1 頻率相關因子 12.4 K2 距離衰減因子 44.9 K3 基站發射天線有效高度相關

32、因子 5.83)j-hlS XK4 衍射計算相關因子 0 K5 發射天線有效高度和傳播距離相關因子 -6.55 K6 移動臺接收天線有效高度相關因子 0*eU0Y.W-QWuKclutter 地貌相關因子 1 表 10：SPM 模型默認值參見表 1 WI0H6E$i;Z-u k參數 含義 量綱 d 發射點到接收點的直線距離 m Heff 基站天線有效高度 m3Z8GsQH#Diffraction 衍射損耗 dB遼寧科技學院畢業論文第 22 頁 共 51 頁22 Hmeff 移動臺天線有效高度 mK/N,hG4| d遼寧科技學院畢業論文第 23 頁 共 51 頁23J3.4.2 傳播模型校正原理

33、及方法*OCM- f在無線網絡規劃中，通常使用經驗的傳播模型預測路徑損耗中值，不同的模型可應用于不同的無線場景。在這些模型中，影響電波傳播的一些主要因素，如收發天線距離、天線相對高度和地型地貌因子等，都作為路徑損耗預測公式的變量或函數。但是實際的無線環境千變萬化，因此傳播模型在具體應用時，需要對模型中各系數進行必要的修正，從而找到合理的函數形式，這個過程就是傳播模型校正。 3.4.2.1 SPM 校正原則TiY9mFY+ZQCvb盡管 SPM 模型的各個因子都是可以進行校正的，但在實際應用中由于所能采集的數據有限，并且在特定應用場合中所關注的因子并不相同，因此模型校正的總原則是：對于特定應用場

34、景，對重點相關因子進行修正。遼寧科技學院畢業論文第 24 頁 共 51 頁24 K1 是與頻率相關的因子，對于 GSM 900M 或 1800M，可以取默認值12.4。 E/shosK2 是反映模型校正區域內總體無線環境特征的參數，能普遍適用于模型校正區域。如果應用場景屬于 K2 對應的無線環境，K2 可以取相應的默認值。 K3 是與天線有效高度相關的因子，由于天線掛高在測試過程中保持不變，而且測試的距離通常在 3km 范圍內，天線覆蓋區域內的地形變化通常并不明顯。因此在整個測試過程中 K3 對模型的準確性影響較小，不建議對 K3 進行校正。xB|9zcE UsK4 是與衍射計算相關的因子。如

35、果測試區域內，圓錐體（劈尖）或圓柱體物體（建筑）所占比例較少，邊緣繞射或曲面繞射對總場波傳播的損耗有限，因此建議 K4 取為 0。 K5 是對 K2 和 K3 兩個影響因子的綜合，建議取默認值。.B &o;o+8PK6 是與移動臺天線有效高度相關的因子。類似于 K3 因子，不建議K5 進行校正。 o;k9h0B-h ?Kclutter 是地形地貌因子。無線網絡規劃的對象之一是不同的無線環境，而無線環境的表現載體是豐富的地形地貌。現階段對 GSM 傳播模型校正的主要任務集中在 Kclutter 的確認和修正。 3.4.2.2 SPM 校正流程 測試數據采集:kL!ga*d_模型校正結果的

36、準確性很大程度上依賴于路測采集數據的可靠性。數據采集的原則包括：遼寧科技學院畢業論文第 25 頁 共 51 頁25 （1）測試采集數據應至少包括經度、緯度和場強信息。 （2）測試采集數據應當能很好地反映測試信號的中值，避免因采集數據中所包含的快衰落未被濾去而影響校正的準確性，并注意測量數據的突然變化。L z*CXV（3）單位時間、單位距離內的采樣點數可參考李氏定理。D1Y8M0b&fVf!pL（4）移動臺接收天線高度為 1-2m，接收機及 GPS 采用外接天線置于車頂，以避免因測試車與基站相對位置的不同而導致的車體損耗差異及人體損耗。_Bz Li y#Q,%r（5）隧道或橋梁等特殊場景

37、的數據應進行標記，便于事后篩選。 （6）與本地地貌明顯不符的地方應進行標記，便于事后篩選。遼寧科技學院畢業論文第 26 頁 共 51 頁26 （7）當接收信號不滿足以下條件時，測試不應當再向遠處延伸。 wJ;o4J)zsv-J接收信號-接收機靈敏度10dB 接收信號-底噪20dB遼寧科技學院畢業論文第 27 頁 共 51 頁27 數據預處理 由于數據采集設備測到的場強數據為信號的瞬時值，其中包含著快衰落成分，需要進行數據預處理。 當接收機距離發射機比較遠時，接收信號強度很低，因接收機靈敏度的影響，其測量值往往不準確；對于測試信號，底部噪聲在遠端接收信號中的比例比較大，不利于模型校正，所以遠端的

38、測試點應予以去除。t)L.BPa8t,f當接收機位于基站附近時，由于受天線垂直方向圖的影響，接收信號的功率主要受到基站附近建筑物和街道走向的影響，因此離基站很近的測試數據不能用于傳播模型校正。遼寧科技學院畢業論文第 28 頁 共 51 頁28 在測試過程中，由于人為失誤或設備故障，可能會出現偏差很大的測量數據，另外由于測試中行車路線受路況限制，可能偏離測試方案預定的測試區域。為了防止這些數據對模型校正的影響，在模型校正之前應予以濾除。;w1zt U+Y數據預處理可以采用算術平均法，對于經緯度信息相同的場強數據，求算術均值；也可以采用統計平均法，對于經緯度信息相同的場強數據，采用中值作為測試數據

39、。MX DS2w Q#O另外，由于 GPS 設備信息更新的速度有限。如果在同一 GPS 上聚集了大量的數據，可以對得到的測試數據在兩個相鄰的 GPS 信息點上進行插值處理，將測試到的數據平均分配到相鄰的 GPS 信息點的連線上。aM MpAx|4q 傳播模型校正方法 在鐵路專網設計中，模型校正主要是對地形地貌因子 Kclutter 進行校正。為了便于說明問題，當基站天線有效高度（Heff）和移動臺天線有效高度（Hmeff）確定后，SPM 模型可以表示為：當 C2 已知，C1 得到校正值后，即能計算出地形地貌因子（Kclutter）的校正值。5N P+t|8s&YB:gow如果借用最小二

40、乘法對 C1 進行校正，則根據式 2 的表達形式，對于一組有效的測試數據 Li(i=1,2,N)和 di(i=1,2,N)，有使得 L 的預測誤差最小。測試設備 工具名稱 型號 廠家遼寧科技學院畢業論文第 29 頁 共 51 頁29 發射機 IFR 2025 signal generator IFR2J s/j Ml49P n接收機 E6474A（software） E6455C（hardware） Agilent r/s)i8E89_&o天線 K751664 kathrein 饋線 1/2” 數字地圖 20m*20m 2rmf U qxcGPS GARMIN X21 筆記本電腦 De

41、ll D610 g_e.Jt遼寧科技學院畢業論文第 30 頁 共 51 頁30S測試結果描述遼寧科技學院畢業論文第 31 頁 共 51 頁31測試中一共測試了三個點：在具體的測試路線選擇以及數據的采集上都達到了要求，路線基本在所需測試地貌內，地貌所需數據量也足夠用于分析，最后的校正結果也達到了起初的目的，能根據測試地區的地貌情況，給出了一個推薦的數據。以下是這次測試的一個總體分析。話務模型分析3a4hR-UmFo m:MC通過模型校正及覆蓋以預測后，我們可以知道在給定的區域內需要建設專網小區的最小數量，而這些小區所需要的載頻配置數將是本節的研究重點。_3c No8fi_列車話音業務估算方法 列

42、車用戶對專網小區產生的話務不同于普通宏站，由于同一鐵路上一個小時內行駛的列車數量是有限的。列車用戶帶來的話務量為每班列車話務量乘以一小時內通過的列車班次數。為了保證專網小區的話音不溢出，就需要保證每班列車在某一專網小區下通話而不產生溢出。在進行鐵路專網設計時，我們采用兩種方法進行列車話音業務預估：3v+HQ H8g ERL B 表法 G;Qu,r6o CRH 的標準配置為 8 節車廂，額定載客人數為 600 人次，但目前也有加長型 CRH 配置，即由 2 列 CRH 合并組成 16 節車廂，這樣用戶人數就達到 1200 人。按照目前移動客戶滲透率 65%計算，則這樣一班CRH 的移動用戶為 7

43、80 人。以每用戶 0.02ERL 計算，則將帶來15.6ERL 話務，查 ERL B 表（1%呼損）可得需要 25 個 TCH，考慮到GPRS 業務，專網小區至少配置 5TRX。 ?信令分析法遼寧科技學院畢業論文第 32 頁 共 51 頁32 信令分析法的原理是在專網建設完成前，我們在鐵路段市郊邊界的跨 LAC 點取一個主覆蓋鐵路的專網小區。可以認為當列車進入市后，乘客意識到自己肯定不是漫游了，就會適當的多打電話給家人，因此該小區的話務分析具有典型性。當列車穿越位置區時，可以看到邊界小區因手機位置更新必然會瞬時產生大量 SDCCH 請求，那么我們認為這個時間點是列車進入小區的起始點。然后采集

44、小區話務量變化和占用 TCH 信道個數的變化來推算列車旅客帶來的影響。以鞍山地區為例，我們對 BSC36_5 下的建華_1 小區進行了信令跟蹤，然后分析 1 小時內所有由江蘇使入鞍山站的列車產生的話務量。9X3P7*Ts E.Tu 經過計算，在列車通過該小區的時間段內的 TCH 占用總時長為4632s， 總話務量為 1.286Erl；在沒有列車開過的相同時間段內的TCH 占用總時長為 2720s，總話務量為 0.755Erl。通過以上兩組數據我們可以得到測試時間段內平均每輛列車帶來的總 TCH 話務量約為 0.133ERL。而對 TCH 占用數據的分析，我們也可以得到該小區瞬時的 TCH 占用

45、數為 12 個信道。因此，建議的專網小區配置為4TRX。另外，考慮到站臺及位置區邊界小區需要一定的 SDCCH 信道作位置更新，這些小區的載頻配置建議值為 6。*EEO1E W z5B建華_1 小區瞬時 TCH 占用數6fjj#g31I3y o3.5.2 列車數據業務估算方法鐵路專網建設中，GPRS/EDGE 業務的引入對 GSM 網絡容量的影響始終是一個關注重點。 現有的關于數據業務容量規劃的方法很多，但一般都是把數據遼寧科技學院畢業論文第 33 頁 共 51 頁33業務折合成話務量（Erlang）后來計算 PDCH 的數量。這種計算方法的局限性在于沒有充分考慮 GPRS/EDGE 數據業務

46、的特殊性，如 PDCH信道的共享特性，數據業務允許適當的延時和重傳特性等等。在滬寧專網無線網絡規劃中，需要根據專網中某一小區在火車經過時可能引起突發的 GPRS/EDGE 用戶數量、激活用戶數、單位用戶吞吐量、數據重傳比例和每 PDCH 信道承載速率幾個要素來計算專網小區所需要配置的 PDCH 數量。%wWJ&l-DLn 鐵路專網小區的數據業務特點是均值和峰值相差很大，并且大部分數據業務都具有突發性，因此根據網絡一小時的話務報告（平均統計值）不能客觀反映用戶的行為，更不能正確指導 PDCH 信道配置。為了準確調查列車對鐵路沿線小區數據業務容量的影響，一種可行的方法是通過信令跟蹤與分析估

47、計列車上 GSM 用戶數，然后再采用摻透率法來預測 GPRS/EDGE 數據用戶，并而計算出每小區需要提供的凈 PDCH 數。具體步驟如下：根據 GPRS/EDGE 各種編碼方式的數據結構和話務模型，計算 PDCH 信道的實際承載速率。 IP 層的用戶數據在經由 PDCH 無線信道傳輸之前需要分別由SNDCP、LLC、RLC/MAC 封裝打包，同時要增加數據包頭和校驗比特等開銷。手機與核心網絡在數據傳輸過程中一般依據 Um 接口無線信號質量的反饋選擇合適的編碼速率，即發生 CS/MCS 切換。因此在數據傳輸過程中，IP 層承載速率也隨著空口編碼速率的變化而變化。遼寧科技學院畢業論文第 34 頁

48、 共 51 頁34c v 通過信令跟蹤實測某列車進入鞍山某小區覆蓋范圍時，在短時間內出現的大量位置更新請求次數。每隔 10s 對該小區出現的位置更新請求（Channel Required（Establish Cause:Location Update）數量進行了統計，一直到位置更新請求數量下降到閑時水平，則認為該趟列車離開了該小區的覆蓋范圍。在統計時段內位置更新請求數量的突發增量，可算作一列列車上 GSM 用戶數。 dvGPRS/EDGE 數據用戶的預測多采用摻透率法，即引入一個摻透率參數，定義為：6T J$GPRS/EDGE 滲透率=GPRS/EDGE 登記用戶數GSM 用戶數現取值為 0.

49、1；GPRS/EDGE 的數據業務量來源于實際使用該業務的用戶，定義為激活用戶，并引入一個激活率參數，即 GPRS/EDGE 激活率=GPRS/EDGE 激活用戶數GPRS/EDGE 登記用戶數M x,S*OHX:z現取值為 0.14。 如果該小區突發位置更新請求次數為 2600，可大致估計出該列車中 GPRS /EDGE 激活用戶數為： 2600(GSM 用戶數)0.1(GPRS/EDGE 摻透率)0.14(GPRS/EDGE 激活率)=37 人 c%lbJd M-?（3）根據 GPRS/EDGE 用戶數和每用戶的數據業務平均吞吐量，計算出每小區的 IP 層有效吞吐量。2GI C遼寧科技學院

50、畢業論文第 35 頁 共 51 頁35?_UGsC:y X每數據用戶的平均吞吐量需要結合各種數據業務的滲透率，業務的滲透率是指在所有用戶中使用該項業務的比例。數據業務按按業務功能可分為：通信類、信息類、效率類、商務類、娛樂類等幾類。 根據現有數據網絡各種業務，統計 RLC 層的流量和激活用戶數，結合無線鏈路層帶來的協議開銷在 5%左右，可得到平均每數據用戶業務量。6X1BP d ci3Ng現階段 GPRS/EDGE 屬于起步階段，綜合各項數據業務開展情況，估算單位用戶的平均 IP 層業務量為 400bit/s。 （4）根據每小區的 IP 層吞吐量和每 PDCH 信道實際承載速率，計算地區鐵路專

51、網設計需要提供的凈 PDCH 數。通過 PDCH 的利用率，計算地區鐵路專網設計需要提供的 PDCH 數。 為配置小區合理的 PDCH 數，需要計算每 PDCH 的平均 IP 層承載速率，GPRS 用戶采用 CS1-CS4 編碼速率，EDGE 用戶采用 MCS1-MCS8 編碼速率，根據各種編碼方式的使用比例，可得到每個 PDCH 的平均IP 層承載速率。5s2g-IO#E 小區實際需要的 PDCH 數量 2小區實際 PDCH 最終配置 4 （5）根據實際網絡數據業務的發展狀況和實際小區的配置來選擇合適的經驗配置建議。需要結合小區 TRX、TCH 和 SDCCH 的配置，分析引入 PDCH 對

52、 TCH 的影響。Dk$LR4oc5n如果 GPRS/EDGE 業務沒有采用專用的網絡承載，則還需要考慮語音業務信道轉換成 PDCH 后所剩余的 TCH 信道能否仍能滿足語音業務遼寧科技學院畢業論文第 36 頁 共 51 頁36的正常要求。如果不能滿足，則還需進行相應的擴容。可以根據呼損查 ErlangB 表，得到對應于載頻和時隙的理論上的最大可以承載的話務量。火車站一般是鐵路專網覆蓋的起始點，是專網與外網的過渡與銜接。火車站專網規劃主要考慮兩部分，即候車室微小區和站臺微小區的規劃與設計。 o)oE-v&j!cs候車室由于整體人流較大，因此小區配置要求較高，可以采用多個小區共同覆蓋方式

53、。同時候車室微小區應保證與外網小區的切換正常，保證旅客進入候車室后，手機能順利占用專網信號。X-r7fs Z &Y對于站臺微小區，同一時刻僅可能在局部區域發生用戶突增現象，因此小區配置要求相對較低，可以采用一個小區單獨覆蓋。同時站臺小區既要保證與候車室微小區的無縫切換，同時又要保證列車啟動后乘客手機能順利與后續專網小區進行重選/切換。 考慮到各地火車站建筑結構方面存在差異，如果站臺與候車室在空間上分離（見下圖-1），則站臺上可以采用全向天線進行覆蓋；如果站臺與候車室在空間上分屬于不同的層次（比如，鞍山火車站站臺位于車站一層，候車室位于車站二層），則需要在站臺上引入分布地區鐵路專網設計確

54、保對各個站臺的覆蓋，并通過光放將信號引入空闊空間，保證對后續專網小區的切換與重選。-D,S1EK$B3u9YD/P四、 高鐵專網組網方案0v遼寧科技學院畢業論文第 37 頁 共 51 頁37j2If(Z4.1 專網小區組成 在完成專網地貌校正和覆蓋預測后，我們得到了鐵路沿線指定地點所必須增加信號源的數據。本節中，我們給出了鐵路專網建設中信號源增加的可行性操作方法，以達到專網覆蓋的目的。 4.1.1 已建宏站采用方案Q(p!?-u r通常情況下，在城市移動通信網絡建設，鐵路沿線已經建設好了相當一部分的宏站，這些宏站可以有效地利用于鐵路專網的建設中，我們建議的采納原則為垂直于鐵路 300 米之內且

55、從基站可以目視到鐵軌的基站。在制定專網覆蓋方案中，我們可以選擇兩種方案： 已有宏站直接作專網V6Bj9QUl將現網鐵路沿線已有宏站直接納入鐵路專網中，這樣的好處是節省工期及投資，減輕頻率規劃難度，同樣也可以滿足沿線的信號覆蓋強度。但存在的缺點鐵路專網與大網共享宏站，則該宏站的小區參數設置將會相當復雜，尤其是在切換設置及 BA 表設置方面，可能會造成手機錯誤切換及重選而引起通信質量下降。S0t x!?rk#_2k(W 已有宏站分裂 4 小區作專網(推薦采用)|Q0sHcF-q.KN另一種方法是，我們選點依然采用原宏站站址，但是在原基站內部單獨安裝一套 BTS，一路傳輸以及載頻硬件，同時在平臺上單

56、獨安裝兩付天線，作為專網小區。如左圖中，紅色天線為原基站天線，方位角為 0/120/240，通過 PCM1 接 BTS1；藍色天線為專網小區天線，方位角為 60/300（按實際勘測調整），通過 PCM2 接 BTS2。BTS1 和BTS2 雖處在同一機房，BTS2 命名為 BTS1 的分裂小區，但是在之后遼寧科技學院畢業論文第 38 頁 共 51 頁38方案中，BTS2 將獨立掛載到一個 BSC 中，組網上與 BTS1 無相關性。另外，分裂小區工程建設中需要注意機房空余面積與平臺承重，以確保專網 BTS 的建設。(I3Dl+t D4.1.2 新增宏基站建設方案 當在城市中鐵路沿線沒有現成宏站可

57、用作分裂小區時，這時就需要沿線建造宏基站來解決專網小區接續問題。同樣，沿線新增的宏站與鐵路垂直距離務必控制在 300 米之內，高度控制在 25 米至 30 米，以使專網小區的覆蓋達到良好的效果。另外，考慮到鐵路沿線安全問題，鐵塔類型的宏站與鐵路垂直距離需大于 50 米。 表 20：宏站建設時長;|;x/q-k5B-Gp1B v e JyB宏站 建設周期 困難點 鐵塔 3 個月 談判購地/ _:nT8H拉線塔 1 個月 樓頂天線 2 周3 周 4.1.3 直放站方案遼寧科技學院畢業論文第 39 頁 共 51 頁39 專網工程建設中，可能存在建筑物阻擋服務小區等情況，從而造成服務小區信號嚴重衰減。

58、針對這種情況，為了降低工程建設成本，可以通過架設光纖直放站來改變服務小區的覆蓋情況。 在滬寧鐵路鞍山段的專網建造過程中，服務小區管弄雖然離鐵路垂直距離僅 50 米，但由于受到前方建筑阻擋，信號衰減達到 10dB，這樣即無法滿足列車室內信號強度高于-80dBm 的要求。為此我們提出利用光纖直放站改造專網小區的方法。該處工程方案為在鞍山，同時加開管弄的第 4 小區(該小區建設 2 付天線，一付方位角 120 度，另一付方位角 300 度)，共用同一個機房，同時通過光纖或微波中繼將將管弄_4 的信號引回原管弄基站。這樣既解決了鐵路的覆蓋問題，也不會對現網的頻率干擾問題有太大的影響。y+J6w Oqa

59、 G$L5T直放站方案中另一個設想為利用光纖直放站的接勵方式來加強鐵路沿線的信號覆蓋，這在鞍山公司的科研項目長距離橋面及島嶼覆蓋優化研究中已有所應用，單小區 4 個光纖直放站覆蓋距離做到了 15 公里。考慮到光纖直放站接勵受到頻率規劃，時延窗口等限制，因此只建議在人口稀少的地區，如山區，平原等進行工程實施。 4.2 專網吸收周圍大網話務預估.gSuw:RO高鐵專網的組網模式為一連串獨立基站進行封閉，帶狀組網。雖然通過覆蓋控制與小區參數優化盡可能的保持專網的獨立性，但在實際操作過程中，專網仍然會吸收周圍宏站的話務，而吸收宏站話務的多少將關系到專網的載頻配置，組網時的 BSC 配置及最終的服務遼寧

60、科技學院畢業論文第 40 頁 共 51 頁40效率。cp-G4Ex為了能夠了解專網吸收周圍話務的能力，我們對市中心啟良 3 和東原 2 小區分別作了相關測試。其中待測小區具體的條件是都有共站的 D 網，即使關閉這兩個小區當地的覆蓋也不會出現盲區。遼寧科技學院畢業論文第 41 頁 共 51 頁41 實驗方法：1、刪除該小區的所有 incoming 的切換和重選關系，只保留 outgoing的切換和重選關系；2、將小區的 BCCH 修改為 TCH 頻段，并修改周圍小區的頻點以保證實驗小區新 BCCH 頻點的干擾最小化。3、關閉小區的各類切換，只打開 Capture HO，對相鄰小區的門限定為-65dBm（即鄰區測得信號強度高于-65dBm，就發起切換）。4、將