Mobildekning i tunneler

Transkript

1 Mobildekning i tunneler TEKNA: Teleforum på Kursdagene januar 2014, Rica Nidelven Hotel, Trondheim Presentert av: Kenneth Andersen Site Service AS kenneth.andersen@siteservice.no Telekom tjenester med kvalitet basert på erfaringer med egne ansatte Enkelt raskt - fleksibelt

2 Agenda Kort presentasjon av Site Service AS Forventninger og krav til radiodekning i tunnel Hvordan oppnå radiodekning i tunnel? Forskjellige metoder for å oppnå dekning Strålekabel kontra antenne Redundans og sikkerhet Utfordringer

3 Site Service AS Selskapet etablert 2007 Norsk eid (AP holding) 100 ansatte 150 mill i omsetning Hovedkontor på Skytta Industriområde (Oslo Nord) Avdelingskontor i hele Norge med lager

4 Site Service sine produkter Site acquisition Siter Befaring Planlegging Tegning/dokumentasjon Søknader/avtaler Installasjon Fiberskjøting/legging I driftsettelse Civil works Kvalitetsjekk/oppgraderinger/dokumentasjon Dokumentasjon Tunnel /Innendørsdekning C Design Installasjon Prosjektledelse Dokumentasjon/målinger Field service Beredskap 24/7 Landsdekkende feltservice Reservedels lager Reperasjonslogistikk Preventivt vedlikehold Prosjektledelse / Byggeledelse Byggeledelse Planlegging Rapportering Oppfølging Logistikk/lager Leveranser av RF- produkter Lagerhold Logistikk til site Transport Komplett leverandør av telekom tjenester

5 Forventninger og krav til dekning i tunnel 1/2 Normal bruker med dagens «smart» telefon forventer: Alltid være på nett for å sjekke , nyheter osv. Datahastighet er forventet å være høy selv i en tunnel. Kunne snakke på telefon uten å bli brutt. Nød- og togoperatørenes krav: Togoperatør må ha GSM-R nettet sitt oppe til enhver tid for å kunne ha en normal sikker trafikk avvikling. Nødetatene må til enhver tid ha et operativt nett for å kunne gjøre sin jobb under enhver situasjon.

6 Forventninger og krav til dekning i tunnel 2/2 KONKLUSJON: 1. Den vanlige forbruker forventer at telefonen fungerer like godt inne i en tunnel som utenfor tunnel. 2. Tog- og nødoperatørene forventer at nettet deres skal være funksjonelt under enhver situasjon. For eksempel ved en togavsporing, brann eller bilulykke. Dette vil kreve at man i lengre tunneler må ha redundans for å sikre et funksjonelt nett til enhver tid. Uansett hendelse i tunnel.

7 Hvordan oppnå dekning i tunnel? Korte tunneler (0m ~ 250m) Radiosignalet fra utendørs stasjoner trenger godt inn i tunnelen, og kan være tilstrekkelig. I noen tilfeller setter man opp RF repeatere for å sikre dekning i disse tunnelene. Middels lange tunneler (100 m ~ 1 km) Forlenge dekning fra utendørs basestasjon RF-Repeater plukker opp signal utendørs, forsterker det og sender det inn i tunnel via antenne eller strålekabel Lange tunneler (~1 km ~ 20 km) Omfattende fiberoptiske repeatersystemer Matet fra RF-repeater eller fra dedikerte basestasjoner for tunnelen

8 Hvordan oppnå dekning i tunnel? Dekning direkte fra utendørs basestasjon

9 Hvordan oppnå dekning i tunnel? Bruk av RF Repeater

10 Hvordan oppnå dekning i tunnel? Bruk av fiberoptiske repeatersystemer Gir fleksibilitet med tanke på sektorisering/utøkning kapasitet i tunnel ved bruk av BTS som donor. Celle 1 Celle 2

11 Antenne kontra Strålekabel: Antenne Antenne Fordeler: Billig (innkjøp, montasje, vedlikehold) Kan dekke langt ved gode forhold Antenne Ulemper: Blokkeringseffekt Vanskelig å forutse dekning (avhenger av tunnelens karakteristikk) Bør gjennomføre målinger Vanskelig å ha kontroll over handover mellom basestasjoner Antenne/Tunnel - Frekvensavhengighet: Tunneler leder lave frekvenser dårlig Tunneler leder høye frekvenser godt

12 Antenne kontra Strålekabel: Strålekabel Strålekabel Fordeler: (Nesten) Ingen blokkeringseffekt Stabil og definerbar dekning og handover (uavhengig av tunnelens karakteristikk) Lettere å kombinere flere systemer (forskjellige frekvenser) Strålekabel Ulemper: Høy kostnad (innkjøp, montasje, drift) Strålekabel - Frekvensavhengighet: Lav dempning ved lave frekvenser Høy dempning ved høye frekvenser

13 Redundans og sikkerhet Design for sikkerhetsnett gjøres på bakgrunn av Worst case scenario. Hva skjer ved en ulykke? Redundans eksempler: Sikre dekning ved utfall av basestasjon, repeaterutstyr, brudd på fiber etc. Tiltak 1: Dobbel dekning. Annenhver repeater kan falle ut, uten at dette påvirker service-nivå i tunnelen. Tiltak 2: Mating av signaler fra begge ender av tunnelen, dvs. 2 uavhengige systemer som mater samme tunnel. Batteribackup ved strømutfall

14 Utfordringer Tunnelens utforming Profilareal Geometri Kurvatur Veggmateriale Treoverbygg/metalloverbygg

15 Utfordringer Design og Installasjon Tunnel som arbeidsplass og dens infrastruktur Tilgang til tunnelen for å arbeide. Sikkerhet under arbeid. Små feil eller mangler kan gi store trafikkforsinkelser eller forhindre livsviktig kommunikasjon. Miljø Fukt, støv og forurensning Hastighet/Vindlast Plassmangel Liten plass for utstyr. Trangt for antenne-/strålekabelmontasje. Strøm- og Fiberkapasitet Mange tunneler er gamle og er ikke dimensjonert for teknisk utstyr inne i tunnelen.

16 Utfordringer Handover soner Handover/overlappende dekning er nødvendig for at brukeren skal kunne holde en kontinuerlig kontakt med operatørens nett. Handover Sone Pickup Antenne Strålekabel Handover Antenne BTS 1 RF Repeater BTS 2

17 Utfordringer - Isolasjon Antenneisolasjon ved bruk av repeater: Feedback/rundsving vil oppstå dersom Pickup-antenne ser dekningsantenne Må skaffe tilstrekkelig isolasjon mellom antennene 15dB høyere isolasjon enn forsterkning i repeater Lav isolasjon => Dårlig signalkvalitet (call drop) Pickup Antenne Isolasjon Strålekabel Handover Antenne BTS 1 RF Repeater

18 Utfordringer Tidsforsinkelse (ISI) 1/2 Ved introduksjon av repeater så vil signalet tidsforsinkes. Tidsforsinkelse kan forårsake Inter Symbol Interferens hvis signalstyrken på et tidsforsinket og direkte signal nærmer seg hverandre i styrke samtidig som at tidsforsinkelsen er for stor. Tidsforsinkelse er noe man må tenke på ved design av radiodekning i tunnel.

19 Utfordringer Tidsforsinkelse (ISI) 2/2 L=5000m. BTS 1 Donor Innsjø B Repeatersite: Pickup Antenna+RFR+MU L=7000m. Tunnel Tunnel: Lengde: 4km System: Fiberoptisk anlegg med ca 600m Strålekabel fra siste repeater til handover antenne Fiberoptisk repeater A Differanse 23,5 [ms] GSM-R teori: Forsinkelse > 16mS med S/N <9dB Vil ikke fungere!

20 Utfordringer Passiv InterModulasjon (PIM) 1/3 PIM er et signal/produkt som genereres i et RF system med en ikke-lineær komponent. PIM har eksistert i all tid. Ikke et nytt fenomen. PIM produkter kan lett kalkuleres ut fra følgende formler: IM n+m = n*f1 m*f2 (nedre del) IM n+m = n*f2 m*f1 (øvre del) Eksempel: 3dje ordens IM product (F1 < F2): IM 3 = 2*F1 F2 (nedre del) IM 3 = F2 2*F1 (øvre del) Dekning i tunnel er ofte realisert med et felles RF anlegg for mange operatører => mange forskjellige teknologier og frekvenser på ett og samme RF anlegg. Stor sjanse for at PIM produkter kommer innenfor operatørenes frekvensområde i fellesanlegg og skaper problemer/støy.

21 Utfordringer Passiv InterModulasjon (PIM) 2/3 Eksempel på PIM produkt som vil skape et støyproblem: Frekvensene F1 = 925MHz og F2 = 960MHz er påtrykt med høy effekt i et RF anlegg med en ikke-lineær komponent. System DL / UL GSM GSM900 DL MHz UL MHz 7th 820 5th 855 3rd 890 3dje ordens IM produkt vil skape støy i UpLink båndet! F1 925 F rd 995 5th th th 5th 3rd F1 F2 3rd 5th 7th

22 Utfordringer Passiv InterModulasjon (PIM) 3/3 Mest vanlige årsaker til PIM: Feilkonnekteringer på coax kabler. Løse konnektorer (ikke skrudd til med korrekt moment). Korrosjon (Rust). Defekte komponenter som combinere, splittere, DC-Block etc. Feil plassering av antenner i forhold til ytre miljø. PIM verdier og avstand til PIM kilde kan enkelt måles med kommersielt tilgjengelige måleinstrumenter. Som for eksempel med Anritsu sin PIM Master.

23 Takk for oppmerksomheten! Du finner oss på vår hjemmeside: