Mätrapport för verifieringsmätning Samexistens 3G/4G och ... · PDF filesignalen från 3G/4G-näten var ca -20 dBm/5 MHz. Radiomoduler ... Antennerna är 0dBd antenner, typ Kathrein

Bidragande till detta dokument

Trafikverket

Post och Telestyrelsen, PTS

Mobiloperatörerna Hi3G, Tele2, Telenor och Teliasonera

Branschorganisationen Tågoperatörerna, BTO

Mätrapport för verifieringsmätning Samexistens 3G/4G och GSM-R

TRV 2015/48832 5 juni 2015

2015-06-05 Sida 2 (51)

Innehållsförteckning:

Sammanfattning av resultatet: ..................................................................................................3

Syfte: ...........................................................................................................................................4

Utförande: ...................................................................................................................................4

Utrustning: ....................................................................................................................................4

Antenner: ......................................................................................................................................5

Mätuppställning: .........................................................................................................................6

Utvärdering av mätresultaten: ..................................................................................................7

Körning 1 och 2: ...........................................................................................................................7

Körning 3 och 4: ...........................................................................................................................7

Körning 5 och 6: ...........................................................................................................................7

Körning 7 och 8: ...........................................................................................................................7

Sammanfattning: ........................................................................................................................8

Bilaga 1: Predikterade signalnivåer i Trafikverkets GSM-R-nät ...................................................9

Bilaga 2: Predikterade signalnivåer från 3:s nät (Hi3G) ............................................................ 11

Bilaga 3: Predikterade signalnivåer från N4M:s nät .................................................................. 15

Bilaga 4: Mätdata från Trafikverkets analysverktyg. ................................................................. 17

Bilaga 5: Underlag för rapport angående GSM-R, Mätningar i 900 bandet 2015-05-11/12 ..... 32

Bilaga 6: Mätprotokoll förda ombord ......................................................................................... 40

Bilaga 7: Deltagare under mätningen ........................................................................................ 51

2015-06-05 Sida 3 (51)

Sammanfattning av resultatet:

Denna rapport är inget godkännande av någon skyddsutrustning, vare sig filter eller

förbättrade radiomoduler, utan endast en mätning som visar resultatet under de

förutsättningar som fanns just vid genomförandet av detta test. De förhållanden som

rådde under denna mätning kommer troligen inte att vara representativa för de

framtida förhållandena då uteffekterna höjs i mobilnäten.

Man kan alltså inte dra några slutsatser i hur dessa skyddsutrustningar kommer att

fungera i framtiden då mobiloperatörerna höjer uteffekten på basstationerna till de

maximalt tillåtna enligt frekvenstillstånden.

Nivåerna på de ”störande” basstationerna var förhållandevis låga och har en bra bit kvar

(ca 15-20 dB) till den maximalt tillåtna gränsen på -5 eller 0 dBm/5 MHz. Den starkaste

signalen från 3G/4G-näten var ca -20 dBm/5 MHz.

Radiomoduler (CAB-radio eller TiGR350R) som var anslutna med skyddsfilter, i det här

fallet MIC Nordic eller Kaleus, klarade sig mycket bra. Detta stämmer också bra överens

med tidigare utförda laboratorietester.

De förbättrade radiomodulerna från Funkwerk och Sierra Wireless klarade sig också

bra. De hade lite mera kvalitetsstörningar än de som var skyddade med filter men de

höll samtalen.

Referens MESA 23 samt TiGR350R, båda utan skydd, hade stora kvalitetsproblem och

tappade samtal vid flera tillfällen. Det är tydligt att oskyddad utrustning tappar samtal

och får dålig samtalskvalité.

2015-06-05 Sida 4 (51)

Syfte:

Genomföra fältmätning med järnvägsfordon och olika skyddsåtgärder för GSM-R

terminaler, som filter och förbättrade radiomoduler, för att verifiera funktion och

prestanda på dessa under verkliga förhållanden.

Utförande:

Natten mellan den 11-12 maj skedde mätningen. Spårtid hade sökts för fyra tur- och

returkörningar Solna-Upplands Väsby, de sista två körningarna gick endast till Häggvik

pga. spårarbeten. Ett antal CAB-terminaler placerades i Trafikverkets konferensvagn

PMV 2000 anslutna till 220V samt yttre antenn. Vagnen har antenner för 900 MHz

samt GPS. Till CAB-terminalerna anslöts externa filter alternativt att den interna

radiomodulen var ersatt med radiomoduler med bättre radioprestanda. En MESA 23

var referens och hade inget skydd inkopplat.

Tåget åkte sträckan Solna – Upplands Väsby 2 gånger samt sträckan Solna – Häggvik 2

gånger och olika filter och radiomoduler testades under de olika turerna.

Längs sträckan hade mobiloperatörerna 3 och N4M, tillfälligt under natten, ökat till

max uteffekt på fyra basstationer UMTS900 respektive driftsatt 19 celler LTE900 med

simulerad last som ger full uteffekt. Dock medförde inte detta att någon uppmätt signal

kom upp till den nivå som frekvenstillstånden maximalt tillåter. (Bilaga 2 och 3)

Trafikverkets GSM-R-nät hade predikterad signalnivå enligt bifogade kartor. (Bilaga 1)

Under körningarna spelades hela 900 MHz frekvensspektrum in och signalerna

positionsbestämdes med GPS samt tidsstämplades. (Bilaga 5)

Under körningarna skedde följande:

900 MHz spektrum och position spelades in (921-960 MHz)

samtalen loggades i Trafikverkets analysverktyg GEM

varje radiooperatör loggade och noterade händelser under mätningen

Utrustning:

Instrument för spektruminspelning samt positionering

3 st MESA 23 med nätaggregat

1 st Sagem TiGR med kassett och nätaggregat (handhållen terminal)

1 st skyddsfilter MIC Nordic, AFGR902 (dual bandpass 7 MHz)

1 st skyddsfilter Kaleus, DDF9007F1V1-1 (dual bandpass 7 MHz)

1 st förbättrad radiomodul Funkwerk, MT5E (uppfyller ETSI TS102 933-1)

1 st förbättrad radiomodul Sierra Wireless, HPRM1-E (uppfyller ETSI

TS102 933-1)

4 st SIM-kort för Trafikverkets GSM-R-nät

2015-06-05 Sida 5 (51)

Antenner:

Antennerna är 0dBd antenner, typ Kathrein 87010003, monterade på taket på

PMV2000 vagnen. Isolationen mellan antennerna uppmättes till mellan 24 – 26 dB

beroende på mellan vilka antenner man mätte. Detta är tillräckligt för att inte

telefonerna ska påverka varandra.

Kabelförlusten för dessa tre antenner är ca 2 dB vid 900 MHz. Antennen för

spektrummätningen är placerad längre bort på taket, 6 meter från övriga antenner, och

har ännu bättre isolation. Den antennen är en 0 dBd antenn med en kabelförlust (ca 16

meter RG224 antennkabel) på ca 5 dB vid 900 MHz.

2015-06-05 Sida 6 (51)

Mätuppställning:

Fältmätning med PMV2000

Körning Sträcka Antenn 1 Antenn 2 Antenn 3 Antenn 4

1 Solna-Upplands Väsby Referens MESA 23 07838 8000191

MESA 23 med bandpassfilter (MIC Nordic) 07838 8000190

MESA 23 med Funkwerk förbättrad radiomodul 07838 8000192

PTS Spektruminspelning

2 Upplands Väsby-Solna Referens MESA 23 07838 8000191

MESA 23 med bandpassfilter (MIC Nordic) 07838 8000190



3 Solna-Upplands Väsby Referens MESA 23 07838 8000191

MESA 23 med bandpassfilter (Kaleus) 07838 8000190

MESA 23 med Sierra förbättrad radiomodul 07838 8000015


4 Upplands Väsby-Solna Referens MESA 23 07838 8000191

MESA 23 med bandpassfilter (Kaleus) 07838 8000190



5 Solna-Häggvik TiGR350R i kassett med MIC Nordic filter 07838 8000188




6 Häggvik-Solna TiGR350R i kassett med MIC Nordic filter 07838 8000188




7 Solna-Häggvik TiGR350R i kassett utan filter 07838 8000188




8 Häggvik-Solna TiGR350R i kassett utan filter 07838 8000188




2015-06-05 Sida 7 (51)

Utvärdering av mätresultaten:

Ur Trafikverkets analysverktyg kan man samla in de radioparametrarna som

rapporteras till GSM-R nätets centrala system. (Bilaga 4) Det som är mest intressant är

de röda staplarna som anger samtalskvalitet (RXQuality), en skala mellan 0-7 där 7 är

sämst. Vid RXQuality 6-7 tappar man normalt samtalet. Den signalnivå (RXLev) som

rapporteras från GSM-R terminalenoch presenteras av analysverktyget kan vara lägre

än den predikterade, basstationen reglerar uteffekten till lägsta behövliga för att minska

störningar.

Från PTS spektruminspelning kan man se signalnivåerna i 900 MHz-bandet (921-960

MHz) Där signalerna från 3G/4G-näten är starka är också där GSM-R terminalerna får

kvalitetsstörningar och tappar samtal.

Körning 1 och 2:

Referens MESA 23 har en hel del kvalitetsstörningar och tappar samtalet vid N4M:s

basstation i Silverdalen i ena riktningen.

MESA 23 med MIC Nordic filter har betydligt mindre kvalitetsstörningar och dom som

förekommer är troligen från andra GSM-R basstationer. Inga tappade samtal.

MESA 23 med Funkwerk förbättrad radiomodul har något mera kvalitetsstörningar än

den med filter. Inga tappade samtal

Körning 3 och 4:

Referens MESA 23 har även denna gång en hel del kvalitetsstörningar och tappar

samtalet vid N4M:s basstation i Silverdalen i båda riktningar.

MESA 23 med Kaleus filter har betydligt mindre kvalitetsstörningar och dom som


MESA 23 med Sierra Wireless förbättrad radiomodul har något mera

kvalitetsstörningar än den med filter. Inga tappade samtal.

Körning 5 och 6:

TiGR350R i kassett med MIC Nordic filter har få kvalitetsstörningar och dom som


MESA 23 med Sierra Wireless förbättrad radiomodul har få kvalitetsstörningar. Inga

tappade samtal.

MESA 23 med Funkwerk förbättrad radiomodul har få kvalitetsstörningar. Inga tappade

samtal.

Körning 7 och 8:

TiGR350R i kassett utan skyddsfilter, har mycket kvalitetsstörningar och det är på

gränsen att den tappar samtal vid ett par tillfällen. Den klarar att hålla samtalen pga. att

den har en dämpning av signalen i övergången mellan kassett och radio på ca 5 dB. Inga

tappade samtal.

2015-06-05 Sida 8 (51)

MESA 23 med Sierra Wireless förbättrad radiomodul har få kvalitetsstörningar. Inga

tappade samtal.

MESA 23 med Funkwerk förbättrad radiomodul har något få kvalitetsstörningar. Inga

tappade samtal.

Sammanfattning:

Nivåerna på de ”störande” basstationerna är förhållandevis låga och det är en bra bit

kvar till den maximalt tillåtna gränsen på -5 eller 0 dBm/5 MHz. Den starkaste signalen

från 3G/4G-näten är ca -20 dBm/5 MHz, vilket är långt ifrån det maximalt tillåtna.

CAB-radio eller TiGR350R i kassett som är anslutna med skyddsfilter, i det här fallet

MIC Nordic eller Kaleus, klarar sig mycket bra. Detta stämmer också bra överens med

tidigare gjorda laboratorietester.

De förbättrade radiomodulerna från Funkwerk och Sierra Wireless klarar sig också bra.

Dom har lite mera kvalitetsstörningar än de som är skyddade med filter men dom håller

samtalen.

Referens MESA 23 samt TiGR350R, båda utan skydd, har stora kvalitetsproblem och

tappar samtal vid flera tillfällen.

Resultatet ifrån analysverktyget stämmer bra med noteringarna i mätprotokollen förda

ombord.

2015-06-05 Sida 9 (51)

Bilaga 1: Predikterade signalnivåer i Trafikverkets GSM-R-nät

2015-06-05 Sida 10 (51)

Predikterade signalnivåer i dBm

2015-06-05 Sida 11 (51)

Bilaga 2: Predikterade signalnivåer från 3:s nät (Hi3G)

Effekthöjningar för fältprover 2015-05-11

Under natten mellan den 11-12 maj kommer effekten tillfälligt att höjas på följande siter:

3 SW2048 Tureberg

Uppskattning av effekt längs banvallen efter effekthöjning: ca -20dBm/5MHz

Koordinater för effekthöjd basstation: 1621551/6591371

2015-06-05 Sida 12 (51)

3 SW2305 Häggvik



2015-06-05 Sida 13 (51)

3 SW2320 Rotsunda

Från dagens nivå kommer höjningen att vara: 3 dB



2015-06-05 Sida 14 (51)

3 SW2335 Stora Väsby



2015-06-05 Sida 15 (51)

Bilaga 3: Predikterade signalnivåer från N4M:s nät

N4M signalstyrka vid GSM-R fältprov 11-12 maj 2015

Kartorna visar var N4M kommer att generera signalstyrka >= -23 dBm/5 MHz genom att tillfälligt aktivera LTE900-celler som är avstängda enligt restriktionerna i tillståndsvillkoret.

-16 dBm

-18 dBm

-18 dBm

-17 dBm

-21 dBm

-19 dBm -19 dBm

c

-16 dBm

c c c

-15 dBm

-19 dBm -16 dBm

c c

-17 dBm

-13 dBm

2015-06-05 Sida 16 (51)

-23 dBm

-17 dBm

-17 dBm

-21 dBm

-13 dBm

-12 dBm

2015-06-05 Sida 17 (51)

Bilaga 4: Mätdata från Trafikverkets analysverktyg.

Mesa23 med MIC filter körning 1-2 So-Upv-So Spår U2/N2 IMEI 3521450001128900 kl 22:05-22:45

2015-06-05 Sida 18 (51)

Mesa23 med Funkwerk körning 1-2 So-Upv-So Spår U2/N2 IMEI 3522960500066601 kl 22:05-22:45

2015-06-05 Sida 19 (51)

Mesa23 Referens körning 1 So-Hel Spår U2 IMEI 3521450001371000 kl 22:05-22:13

2015-06-05 Sida 20 (51)

Mesa23 Referens körning 1-2 Hel-Upv-Hel Spår U2/N2 IMEI 3521450001371000 kl 22:14-22:40

2015-06-05 Sida 21 (51)

Mesa23 Referens körning 2 Hel-Udl Spår N2 IMEI 3521450001371000 kl 22:40-22:43

2015-06-05 Sida 22 (51)

Mesa23 med Kaelusfilter körning 3-4 So-Upv-So Spår U2/N2 IMEI3521450001128900 kl 22:51-23:38

2015-06-05 Sida 23 (51)

Mesa23 Sierra körning 3-4 So-Hgv-So Spår U2/N2 IMEI 3517310203159201 kl 22:51-23:38

2015-06-05 Sida 24 (51)

Mesa23 Referens körning 3 So-Udl Spår U2 IMEI 3521450001371000 kl 22:51-22:56

2015-06-05 Sida 25 (51)

Mesa23 Referens körning 3-4 Udl-Upv-Hel Spår U2/N2 IMEI 3521450001371000 kl 22:56-23:36

2015-06-05 Sida 26 (51)

Mesa23 Sierra körning 5-6 So-Hgv-So Spår U2/N2 IMEI 3517310203159201 kl 23:53-00:20

2015-06-05 Sida 27 (51)

Mesa23 med Funkwerk körning 5-6 So-Hgv-So Spår U2/N2 IMEI 3522960500066601 kl 23:53-00:20

2015-06-05 Sida 28 (51)

TigR350 med MIC filter körning 5-6 So-Hgv-So Spår U1 IMEI 3595600001890801 kl 23:53-00:20

2015-06-05 Sida 29 (51)

TigR350 utan filter körning 7-8 So-Hgv-So Spår U1 IMEI 3595600001890801 kl 00:24-00:45

2015-06-05 Sida 30 (51)

Mesa23 Sierra körning 7-8 So-Hgv-So Spår U1 IMEI 3517310203159201 kl 00:24-00:45

2015-06-05 Sida 31 (51)

Mesa23 med Funkwerk körning 7-8 So-Hgv-So Spår U2 IMEI 3522960500066601 kl 00:24-00:45

2015-06-05 Sida 32 (51)

Bilaga 5: Underlag för rapport angående GSM-R, Mätningar i 900 bandet 2015-05-11/12

Mätning uppsatt av Henrik Tibbling (PTS)

Mätning utförd av Patrik Thornemo (PTS)

Underlaget skrivet av Henrik Tibbling(PTS)

Utrustning:

R&S TSMW

Romes 4.71

Kathrein 870 10003 (monterad på tågtak)

16 meter RG214 med N kontakter

Uppmätt förlust i kabel och kontakter:

Inte möjlig då antenn sitter svåråtkomlig. Estimerad kabelförlust mellan TSMW och

antenn är 5 dB@900 MHz inklusive kontakter.

Polarisation:

Notera att mätningar är gjorda med vertikalpolariserad antenn, eventuell

kompensation för polarisationsförlust +/-45 till 0 grader (typ 2,6 dB) är inte gjord

Följande mätvärden har kompenserats enligt nedanstående i graferna:

LTE RSSI (5 MHz): Rapporterat mätvärde+2,2dB (3 MHz-5 MHz)+5 dB(kabelförlust) – 2,14 dB (antenngain) = rapporterat mätvärde + 5,06 dB LTE RSRP +25 dB: Rapporterat mätvärde + 25 dB (skillnad mellan 0-100 % last för 5 MHz kanal+MIMO) + 5 dB(kabelförlust)-2,14 dB(antenngain) = rapporterat mätvärde + 27,86 dB W-CDMA Ptotal oavsett kod (5 MHz): Rapporterat mätvärde+5 dB(kabelförlust) -2,14 dB(antenngain) = Rapporterat mätvärde + 2,86 dB W-CDMA RSCP 927,6 MHz: Rapporterat mätvärde+5 dB(kabelförlust) -2,14 dB(antenngain) = Rapporterat mätvärde + 2,86 dB GSM-R RxLevDL starkaste BCCH (200 kHz): Rapporterat mätvärde+5 dB(kabelförlust) -2,14 dB(antenngain) = Rapporterat mätvärde + 2,86 dB

2015-06-05 Sida 33 (51)

Följande 7 signaler redovisas i detta underlag med färger enligt nedan, med

bandbredd och ursprung för signalen redovisat:

GSM-R RxLevDL starkaste BCCH (200 kHz), ROMES: Mottagen nivå i scanner för starkaste GSM-R signalen (dBm)

GSM-R RxLevDL uppkopplat(200 kHz), GEM: Mottagen nivå i GSM-R terminal (dBm)

GSM-R RxQualDL uppkopplat, GEM: Kvalitet nedlänksignal hos GSM-R terminal (0-7)

W-CDMA Ptotal oavsett kod (5 MHz), ROMES: Mottagen nivå i scanner

(inklusive interferens, trafik och effekt från andra koder) för kanal 2938 (dBm)

W-CDMA RSCP 927,6MHz, ROMES: Mottagen nivå i scanner av pilotsignalen,

3,84 MHz (dBm)

LTE RSSI (5 MHz), ROMES: Mottagen nivå i scanner (inklusive interferens, trafik

och effekt från andra celler) med en centerfrekvens på 936,2MHz (dBm)

LTE RSRP+25dB (5 MHz), ROMES: mottagen nivå i scanner (dBm) för den

starkaste signalen RSRP på kanal 3562 centerfrekvens 936,2MHz. Signalen är

flyttad +25dB för att visa den totala nivån i en 5 MHz kanal inklusive full last på

bägge MIMO grenarna.

Övriga noteringar:

Bakgrund till att visa LTE RSPR +25 beror på en för låg samplingsrate på signalen LTE

RSSI (5 MHz), därför ger LTE RSPR +25 en bättre bild av hur signalen varierar över tid.

Anledning till att LTE RSPR +25 och LTE RSSI (5 MHz) skiljer sig åt vissa perioder beror

på att N4M inte körde simulerad last på alla basstationer längs sträckan.

Kompensation för antennförstärkning på 2,14 dBi har gjorts enligt tidigare förklaring,

dock bör det tilläggas att denna förstärkning inte gäller när man är nära en

operatörsmast, beroende på att infallande vinkel mot antenn blir >> 0 grader vilket ger

lägre förstärkning. Ingen kompensation för detta är gjort i graferna.

Henrik Tibbling 2015-06-04

2015-06-05 Sida 34 (51)

2015-06-05 Sida 35 (51)

2015-06-05 Sida 36 (51)

2015-06-05 Sida 37 (51)

2015-06-05 Sida 38 (51)

2015-06-05 Sida 39 (51)

2015-06-05 Sida 40 (51)

Bilaga 6: Mätprotokoll förda ombord

2015-06-05 Sida 41 (51)

2015-06-05 Sida 42 (51)

2015-06-05 Sida 43 (51)

2015-06-05 Sida 44 (51)

2015-06-05 Sida 45 (51)

2015-06-05 Sida 46 (51)

2015-06-05 Sida 47 (51)

2015-06-05 Sida 48 (51)

2015-06-05 Sida 49 (51)

2015-06-05 Sida 50 (51)

2015-06-05 Sida 51 (51)

Bilaga 7: Deltagare under mätningen

Deltagare på tåget

Namn Företag

Förare Swedtrac

Patrik Thornemo PTS

Bo Bergström Trafikverket

Kjell Israelsson Trafikverket

Jon Malmström SL

Erik Alriksson SL

Per-Johan Wedell Green- Cargo

Peter Östling Green-Cargo

Karl-Arne Markström Transitio (ÅF)

Håkan Tillander N4M

Tillgängliga under natten

Namn Företag

Joakim Lundqvist Hi3G

Henrik Andersson N4M

Jonas Lindh Trafikverket

Documents

Mätrapport för verifieringsmätning Samexistens 3G/4G och ... · PDF filesignalen från 3G/4G-näten var ca -20 dBm/5 MHz. Radiomoduler ... Antennerna är 0dBd antenner, typ Kathrein