高速鐵路與聯(lián)通3G處于同一歷史發(fā)展階段
         目前我國高速鐵路進入快速發(fā)展階段，到2012年，我國將建成客運專線42條，總里程1.3萬km，其中時速250km的線路有5000km，時速350km的線路有8000km。近年來部分路段高速鐵路已正式運營，有越來越多的人選擇乘坐高鐵出行。
        2009年1月7日，工業(yè)和信息化部為中國聯(lián)通、中國移動和中國電信發(fā)放3張3G牌照，中國進入3G時代。經(jīng)過1年多的建設，中國聯(lián)通已建設成覆蓋全國所有地市及縣城的WCDMA網(wǎng)絡，全網(wǎng)開通HSPA功能，在覆蓋區(qū)內(nèi)，擁有強大的3G業(yè)務支撐能力。
        從某種意義上來看，聯(lián)通3G和高鐵處于共同的歷史發(fā)展階段，都處于發(fā)展的初期，并面臨重大的發(fā)展機遇。
        如何根據(jù)高鐵建設與運營的發(fā)展歷程，以科學發(fā)展觀為指導，建設聯(lián)通3G針對高鐵的通信網(wǎng)絡，是現(xiàn)階段聯(lián)通3G網(wǎng)絡規(guī)劃的重要任務之一。
        高速鐵路覆蓋的特點是速度高、穿透損耗大、切換頻繁，這也對移動通信網(wǎng)絡提出了更高的要求。
        WCDMA網(wǎng)業(yè)務發(fā)展分析
        3G網(wǎng)絡的網(wǎng)絡需求與不同業(yè)務發(fā)展狀況息息相關(guān)。
        目前3G網(wǎng)絡上的業(yè)務種類及發(fā)展情況
        ● 純語音業(yè)務
       純語音業(yè)務是目前的基本業(yè)務，可以預見長期內(nèi)依然是主流業(yè)務，也是運營商的主要收入及利潤來源。
       ● 可視電話業(yè)務
       在3G網(wǎng)絡建設前，業(yè)界普遍預測可視電話為新的殺手業(yè)務，但從實際業(yè)務發(fā)展情況看，可視電話并未得到3G用戶的廣泛使用。結(jié)合國外3G運營商的實際情況，可視電話業(yè)務的低迷預計會持續(xù)一段時間。
        ● 數(shù)據(jù)業(yè)務
        在3G網(wǎng)絡建設前，2G網(wǎng)絡已培養(yǎng)了一大批低速數(shù)據(jù)業(yè)務用戶，已成為新的利潤增長點。3G網(wǎng)絡可延續(xù)發(fā)展數(shù)據(jù)業(yè)務，并依靠網(wǎng)絡優(yōu)勢逐步提高數(shù)據(jù)用戶的感知度。
        ● 高速數(shù)據(jù)業(yè)務
        從全球WCDMA網(wǎng)絡運營情況看，HSPA高速數(shù)據(jù)業(yè)務已成為發(fā)展最為迅速的增值業(yè)務。從長期來看，流媒體、手機網(wǎng)絡游戲、在線音樂、大容量下載等高速數(shù)據(jù)業(yè)務是3G業(yè)務的發(fā)展趨勢。
        高速鐵路的WCDMA用戶需求分析與網(wǎng)絡承載能力要求
        規(guī)劃期內(nèi)高鐵建設階段，高鐵沿線的用戶構(gòu)成主要為高鐵施工人員。高鐵施工人員經(jīng)濟收入和文化水平不高，通信需求強烈?；诖穗A段的用戶構(gòu)成，規(guī)劃期內(nèi)高鐵建設階段的業(yè)務需求主要為語音業(yè)務和低速數(shù)據(jù)業(yè)務。鐵路施工期間，將對網(wǎng)絡的語音承載能力有一定的要求。
        WCDMA業(yè)務發(fā)展前期的特征為高鐵乘客中WCDMA用戶逐步滲透，業(yè)務需求以WCDMA語音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務為主。此時WCDMA用戶數(shù)還不多，語音及數(shù)據(jù)業(yè)務對網(wǎng)絡的承載能力要求不高，也就是說，網(wǎng)絡將會處于低負荷的運行狀態(tài)。
        在WCDMA業(yè)務發(fā)展中期，為吸引用戶，推廣高速數(shù)據(jù)業(yè)務勢在必行。這一時期高鐵乘客中WCDMA用戶的滲透率達到一定水平，WCDMA業(yè)務需求豐富多樣，語音業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務之外，可視電話業(yè)務和高速數(shù)據(jù)業(yè)務需求也會比較強烈。此階段，語音及數(shù)據(jù)業(yè)務量將對網(wǎng)絡提出一定的承載能力要求。列車運行經(jīng)過路段，網(wǎng)絡將會運行于正常的負荷水平。
        高速鐵路基站覆蓋規(guī)劃與設計
        時速350km高鐵WCDMA網(wǎng)絡建設目標
        覆蓋目標：全線95%以上的路段，WCDMA網(wǎng)RSCP大于-95dBm；全線達到語音業(yè)務和可視電話業(yè)務（CS64kbps）連續(xù)覆蓋，并能提供高速率的分組數(shù)據(jù)業(yè)務。
        質(zhì)量目標：全線接通率大于98%，掉話率小于1%，切換成功率大于98%。
         工程目標：在保證網(wǎng)絡服務的同時，做到建設成本最低，建設周期最短。

        高鐵覆蓋基本參數(shù)取定
        列車穿透損耗WCDMA系統(tǒng)均取25dB；小區(qū)切換時間設計采用值為3s；多普勒頻移，WCDMA制式標準允許的中心頻率偏差為±800Hz，因此在列車時速為350km時，不會影響網(wǎng)絡的正常運行。
        覆蓋半徑的計算
        不同業(yè)務在不同場景下，根據(jù)上行鏈路預算結(jié)果計算出的部分覆蓋半徑如表1所示。

              表1 不同業(yè)務在不同場景下的覆蓋半徑

    
        由以上計算結(jié)果看出，相同天面配置下，CS12.2kbps業(yè)務相對CS64kbps業(yè)務，其覆蓋距離增加40%~60%左右。
        不同3G業(yè)務對網(wǎng)絡覆蓋的要求
        從鏈路預算結(jié)果看，不同業(yè)務所允許的最大路徑損耗有所差異，CS12.2kbps和CS64kbps業(yè)務連續(xù)覆蓋所允許的路徑損耗相差約5dB。通過傳播模型計算出的小區(qū)覆蓋半徑也有所差異。
        考慮到切換所需重疊覆蓋區(qū)域（T），以及不同環(huán)境下的網(wǎng)絡組網(wǎng)方式，可以計算出滿足不同業(yè)務需求應設置的最小站距。
        在城區(qū)環(huán)境下采用65°天線蜂窩組網(wǎng)，站距D=1.5（R-T/2）；郊區(qū)環(huán)境下，兼顧?quán)l(xiāng)鎮(zhèn)的覆蓋，采用90°天線蜂窩組網(wǎng)，扇區(qū)夾角120°情況下，站距D=1.73（R-T/2），此時基站距鐵路垂直距離建議為500~900m。如果基站距離鐵路較近，300~500m，建議采用65°天線，扇區(qū)夾角150°左右，站距D=1.93（R-T/2）；如果是純高鐵覆蓋，且不考慮兼顧?quán)l(xiāng)鎮(zhèn)的覆蓋，可采用33°天線，基站距鐵路垂直距離建議150~300m，此時可以認為D≈2（R-T/2）。
        在典型參數(shù)情況下，郊區(qū)基站兼顧?quán)l(xiāng)鎮(zhèn)覆蓋，要保證可視電話業(yè)務連續(xù)，掛高40~50m情況下，平均站距為2.5~2.8km；如果是純道路覆蓋，采用高增益窄波束天線，站距為3.4~3.9km。如果只保證語音業(yè)務連續(xù)，郊區(qū)基站考慮兼顧?quán)l(xiāng)鎮(zhèn)覆蓋，掛高40~50m情況下，平均站距為3.9~4.5km；純道路覆蓋，采用高增益窄波束天線，站距為5.6~6.0km。
        基站建設策略比較
        以京滬高鐵安徽段為例，其全長266km，設計時速350km，有兩種基站建設策略：策略一，一步到位按滿足CS64kbps業(yè)務連續(xù)覆蓋，并可提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務，基站平均站距2.7km；策略二，分階段建設，先滿足純語音業(yè)務連續(xù)覆蓋，基站平均站距4.2km，隨著WCDMA用戶增長和業(yè)務的發(fā)展，逐步增加基站，滿足CS64kbps連續(xù)和全線提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務。
         不同的建設策略在新增基站規(guī)模、投資規(guī)模以及建設周期上，有較大差異。從覆蓋里程所需基站數(shù)（加10%余量）、可利舊的基站配套數(shù)量（約30%基站可與現(xiàn)網(wǎng)共站建設）以及投資額度等方面對兩種策略進行比較，如表2所示。

 
        從表2可以看出，如果采用一步到位的建設策略，一次性配套建設規(guī)模較大，比分步實施的策略高出一倍的建設規(guī)模，投資規(guī)模也高一倍，但可滿足可視電話業(yè)務的連續(xù)覆蓋。分步實施的建設策略只能先提供語音業(yè)務的連續(xù)覆蓋，在未來幾年逐步增加覆蓋站點，極端情況下，按每2個基站之間增加1個基站計算，最終平均站距達到約2km。
        分步實施的建設策略的優(yōu)點主要是：一次性投入較小，建設工程量小，投資小。未來的投資規(guī)模可根據(jù)業(yè)務發(fā)展逐步投資，投資效益比可控。
        京滬高速鐵路覆蓋策略及未來網(wǎng)絡需求可能
        根據(jù)以上的業(yè)務需求分析和覆蓋策略比較，安徽聯(lián)通制定了分階段進行京滬高速鐵路無線網(wǎng)絡覆蓋的建設策略。
        高速鐵路建設階段
        此階段根據(jù)施工開工情況，有選擇地完成GSMWCDMA基站的建設，為施工人員提供語音和低速數(shù)據(jù)等移動通信業(yè)務。此階段的基站建設需參考全線基站規(guī)劃，在高鐵施工完畢后，只需做簡單調(diào)整即可作為高鐵線覆蓋基站，以保護前期投資不浪費。

        我國高速鐵路建設進入了蓬勃發(fā)展的新時期，制定一次規(guī)劃、分步建設的高速鐵路覆蓋方案，在目前投資壓力較大，以及3G不同業(yè)務存在不同發(fā)展可能的情況下，不失為一種較經(jīng)濟實用的組網(wǎng)方案。