高速移動(dòng)場(chǎng)景下FemtoCell覆蓋解決方案

圖8 切換/重選場(chǎng)景示意圖

車(chē)內用戶(hù)向車(chē)外小區切換/重選

需要將車(chē)外宏小區配置成車(chē)內FemtoCell小區的鄰區，可以利用HNB現有的自動(dòng)監聽(tīng)檢測功能進(jìn)行鄰區檢測，選擇合適的車(chē)外宏小區作為鄰區。但是考慮到車(chē)體穿透損耗，車(chē)內HNB對鄰區的檢測可能不夠準確，這個(gè)是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。

同時(shí)列車(chē)在運行過(guò)程中不可能有用戶(hù)上下車(chē)，此時(shí)希望車(chē)內終端用戶(hù)能夠一直駐留在車(chē)內FemtoCell小區內，此時(shí)鄰區列表中只需要配置車(chē)上相鄰的FemtoCell。因此車(chē)內FemtoCell小區的鄰區也可以靈活地進(jìn)行配置。

車(chē)外用戶(hù)向車(chē)內小區切換/重選

由于經(jīng)過(guò)一個(gè)站臺的車(chē)輛及停留時(shí)間都不固定，若將所有可能經(jīng)過(guò)列車(chē)的所有FemtoCell小區都添加為鄰區，則一是可能會(huì )超出鄰區數限制，二是會(huì )增加終端的測量上報的負荷;若FemtoCell鄰區只是在列車(chē)進(jìn)站時(shí)添加，出站時(shí)刪除，則會(huì )引起宏小區廣播頻繁更新，導致眾多終端頻繁讀取廣播。上述問(wèn)題同樣存在于室內FemtoCell組網(wǎng)場(chǎng)景，需要進(jìn)一步的研究。

網(wǎng)絡(luò )尋呼

對TrainGW的尋呼

車(chē)外宏小區對TrainGW的尋呼應遵循車(chē)外宏小區對一般終端的尋呼方式和流程，不需要特殊調整。并且TrainGW在工作過(guò)程中承載大量真實(shí)終端數據，一般不會(huì )處于空閑狀態(tài)，發(fā)起尋呼次數很少，因為尋呼導致的TrainGW與車(chē)外宏小區連接建立時(shí)延對FemtoCell內終端業(yè)務(wù)的影響可以忽略。

對用戶(hù)終端(User-UE)的尋呼

3G網(wǎng)絡(luò )對用戶(hù)終端的尋呼消息，作為用戶(hù)面數據，以IP包的形式傳輸給TrainGW eUE的SGW/PGW，此時(shí)TrainGW eUE的SGW/PGW相當于一個(gè)數據路由器，在LTE回傳網(wǎng)絡(luò )中最終傳輸給TrainGW eUE，在TrainGW內部把這些IP包數據傳遞給HNB GW，至此完成了尋呼數據在Iu口上的傳輸。

TrainGW可以通過(guò)現有尋呼方式對服務(wù)的用戶(hù)終端進(jìn)行尋呼：當TrainGW收到CN 下發(fā)的尋呼消息時(shí)，根據尋呼消息中的UE 標識，通過(guò)查詢(xún)UE Context，找到UE 所附著(zhù)的FemtoCell 小區，并在該FemtoCell 范圍內實(shí)現精確尋呼。

同步

由于終端在列車(chē)內外的移動(dòng)性的需要，要求車(chē)內FemtoCell之間，車(chē)內FemtoCell與車(chē)外宏小區之間保持同步。采用的方法可以有：空口同步、GPS同步。

空口同步：利用eUE得到的3G車(chē)外宏小區同步參考，進(jìn)行同步調整。

優(yōu)點(diǎn)：可以在任何存在3G網(wǎng)絡(luò )的地方獲取同步參考。

缺點(diǎn)：需要TrainGW eUE同時(shí)支持3G網(wǎng)絡(luò )同步信號的接收。

GPS同步：利用車(chē)上安裝的GPS設備獲取同步參考信號。

優(yōu)點(diǎn)：不需要TrainGW eUE同時(shí)支持3G網(wǎng)絡(luò )同步信號的接收。

缺點(diǎn)：列車(chē)進(jìn)站后，可能不能隨時(shí)接收GPS信號。

QoS保證

TrainGW作為一個(gè)大容量、高速移動(dòng)的終端，匯集了來(lái)自大量用戶(hù)終端多種QoS等級的業(yè)務(wù)數據。LTE車(chē)外宏小區作為業(yè)務(wù)數據的中轉，需要分別保證不同業(yè)務(wù)的QoS要求。同時(shí)在不能為高速鐵路提供專(zhuān)網(wǎng)組網(wǎng)的情況下，需要保證車(chē)上用戶(hù)和車(chē)外直接接入車(chē)外宏小區的用戶(hù)能得到公平調度。

可以采取如下方案：

TrainGW 根據車(chē)內UE傳輸數據的QoS類(lèi)型建立不同的優(yōu)先級承載，來(lái)自同一TrainGW不同UE相同QoS類(lèi)型的業(yè)務(wù)可以映射到同一條優(yōu)先級承載上。車(chē)外宏小區根據業(yè)務(wù)優(yōu)先級調度TrainGW 或車(chē)外宏小區其他終端?；蛘呖梢愿鶕?chē)載業(yè)務(wù)保證的需求，調整車(chē)載業(yè)務(wù)優(yōu)先級。

方案小結

根據上述分析，基于FemtoCell覆蓋高速移動(dòng)場(chǎng)景的方案，相對于傳統覆蓋方案可以解決一些實(shí)際的問(wèn)題：

HNB安裝在車(chē)廂內部，通過(guò)TrainGW與車(chē)廂外宏小區建立連接，解決了車(chē)廂穿透損耗對空口傳輸的影響。

采用LTE網(wǎng)絡(luò )作為無(wú)線(xiàn)寬帶回傳網(wǎng)絡(luò )，解決了高速場(chǎng)景下用戶(hù)密集，3G網(wǎng)絡(luò )容量受限的問(wèn)題。

移動(dòng)性管理方面，本方案中車(chē)廂外LTE宏小區組網(wǎng)時(shí)仍然可以采用多小區合并組網(wǎng)技術(shù)，可以解決TrainGW eUE終端在LTE宏小區中停留過(guò)短的問(wèn)題。并且TrainGW匯聚了大量用戶(hù)終端的數據，作為一個(gè)車(chē)外宏小區的終端在網(wǎng)絡(luò )中移動(dòng)，車(chē)廂內FemtoCell之間的用戶(hù)切換可以直接經(jīng)過(guò)TrainGW進(jìn)行，切換和小區重選等移動(dòng)性過(guò)程相當于在低速環(huán)境下進(jìn)行。

同時(shí)，該方案在諸多細節上還需要進(jìn)一步研究，如：

針對高速場(chǎng)景下用戶(hù)終端移動(dòng)和傳播環(huán)境特點(diǎn)，HNB鄰區配置策略和方法需要進(jìn)一步研究和優(yōu)化。

為了方便運營(yíng)商對用戶(hù)漫游計費的統計，針對HNB在隨著(zhù)列車(chē)移動(dòng)的特點(diǎn)，需要對HNB位置區/路由區的維護方案進(jìn)一步研究。

采用LTE空口回傳技術(shù)，空口傳輸速率受信道條件，網(wǎng)絡(luò )負荷等因素的影響，會(huì )引入數據回傳的時(shí)延。因此需要對車(chē)載用戶(hù)終端的業(yè)務(wù)質(zhì)量保證策略進(jìn)一步研究和優(yōu)化。

總結

高速移動(dòng)場(chǎng)景已經(jīng)成為3G移動(dòng)通信重要的組網(wǎng)場(chǎng)景，FemtoCell由于其靈活的組網(wǎng)方式，已經(jīng)在室內場(chǎng)景組網(wǎng)中得到了廣泛的應用。本文結合高速移動(dòng)場(chǎng)景的特點(diǎn)，提出了一種利用FemtoCell基站對高速鐵路車(chē)廂進(jìn)行覆蓋的組網(wǎng)方式，并給出實(shí)現的網(wǎng)絡(luò )架構，及干擾、移動(dòng)性管理、同步、QoS保證等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題分析。根據初步的研究分析，該方案結合現有的高速移動(dòng)場(chǎng)景覆蓋技術(shù)，可以解決高速移動(dòng)場(chǎng)景下移動(dòng)性管理、網(wǎng)絡(luò )容量受限及車(chē)廂穿透損耗等問(wèn)題，可以明顯提升終端用戶(hù)的業(yè)務(wù)體驗。同時(shí)，方案中還存在一些細節需要進(jìn)一步研究和優(yōu)化，需要后續關(guān)注。