探討GSM-R 接口監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化意義

曾永偉

（中鐵二十一局集團(tuán)電務(wù)電化工程有限公司，蘭州 730000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，鐵路工程增多，實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)的穩(wěn)定性，才能創(chuàng)造安全的運(yùn)行環(huán)境。GSM-R 技術(shù)起源于歐洲，符合通信信號(hào)一體化技術(shù)的發(fā)展需求，于2000年正式確定為我國(guó)鐵路專用通信技術(shù)，可以傳送列車運(yùn)行信息、調(diào)度命令、區(qū)間移動(dòng)公務(wù)通信、應(yīng)急指揮等。以下結(jié)合個(gè)人實(shí)踐和以往研究成果，探討了GSM-R 接口監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化意義。

1 GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成和應(yīng)用

1.1 系統(tǒng)組成

GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)、操作維護(hù)子系統(tǒng)、分組無(wú)線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)、智能網(wǎng)子系統(tǒng)、固定接入交換子系統(tǒng)和無(wú)線終端系統(tǒng)組成。GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與其他通信網(wǎng)絡(luò)電路域業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通；通過(guò)分組無(wú)線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與其他數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)的分組域業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通。

1.2 系統(tǒng)應(yīng)用

結(jié)合GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)，目前承載的鐵路業(yè)務(wù)為：①列車控制，調(diào)度語(yǔ)音指揮行車，鐵路應(yīng)急指揮通信；如：C3列控業(yè)務(wù)；高級(jí)語(yǔ)音業(yè)務(wù)（語(yǔ)音組呼、語(yǔ)音廣播、優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆）②無(wú)線車次號(hào)信息、調(diào)度命令、近路預(yù)告信息；③智能業(yè)務(wù)；如：功能尋址和位置的尋址業(yè)務(wù)，功能號(hào)注冊(cè)、注銷與管理業(yè)務(wù)，增強(qiáng)型接入矩陣業(yè)務(wù)。作為鐵路系統(tǒng)通信工作的基礎(chǔ)，GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)系到鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩浴榱诉M(jìn)一步提高運(yùn)輸效率和服務(wù)質(zhì)量，必須對(duì)該技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

2 GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的常見(jiàn)問(wèn)題和改進(jìn)措施

2.1 跨區(qū)域切換

列車在運(yùn)行期間，會(huì)經(jīng)過(guò)多個(gè)基站服務(wù)區(qū)，要想獲得連續(xù)性的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，要求不同服務(wù)區(qū)的交接點(diǎn)可以及時(shí)切換?？紤]到列車運(yùn)行的距離長(zhǎng)，基站服務(wù)區(qū)數(shù)量多，會(huì)有頻繁性的跨區(qū)切換動(dòng)作。再加上列車運(yùn)行速度快，在各個(gè)服務(wù)區(qū)的邊界處停留時(shí)間短，必須對(duì)跨區(qū)域切換進(jìn)行優(yōu)化。

跨區(qū)域切換時(shí)，常見(jiàn)問(wèn)題主要包括：①不切換；②切換失?。虎矍袚Q延遲等。分析其原因，主要是硬件故障，或者參數(shù)設(shè)置不合理。對(duì)此，優(yōu)化措施如下：第一，分析GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的配置，尤其是了解MSC、BSC 軟件的運(yùn)行特點(diǎn)，依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，掌握硬件參數(shù)、版本特征、切換計(jì)算方法、歷史運(yùn)行信息、參數(shù)變更資料等。第二，通過(guò)檢查，明確異常切換的范圍，如果只是相鄰區(qū)域發(fā)生異常，要重點(diǎn)查看該區(qū)域的基站硬件；如果是同一個(gè)BSC 下的區(qū)域發(fā)生異常，要查看BSC、MSC 的數(shù)據(jù)兼容配置情況。第三，如果參數(shù)設(shè)置無(wú)誤，應(yīng)利用網(wǎng)管系統(tǒng)查看告警信息，例如載頻告警、駐波比告警、光傳輸系統(tǒng)告警等。第四，結(jié)合告警記錄，統(tǒng)計(jì)話務(wù)狀態(tài)，了解切換性能，看掉話率是否平穩(wěn)，計(jì)算出入切換成功率，并明確切換失敗的原因。第五，提升切換性能時(shí)，除了調(diào)整硬件設(shè)備，還應(yīng)該調(diào)整設(shè)備參數(shù)，掌握系統(tǒng)切換算法，對(duì)切換優(yōu)先級(jí)、切換門限進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且模擬相關(guān)程序，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)狀態(tài)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)布局

從鐵路通信系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)看，是以鐵軌的延伸方向?yàn)闇?zhǔn)，將通信系統(tǒng)劃分為多個(gè)小區(qū)域。但是，考慮到鐵路通信系統(tǒng)的整體性，網(wǎng)絡(luò)布局時(shí)要分析各個(gè)區(qū)域之間的影響，以及GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)之間的影響。

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)布局問(wèn)題，改進(jìn)措施如下：①了解整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、基站安裝的位置、天線的設(shè)定情況，從而評(píng)估信號(hào)傳輸質(zhì)量，針對(duì)低質(zhì)量信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化。②針對(duì)外部環(huán)境對(duì)系統(tǒng)造成的干擾，應(yīng)該采取有效的控制措施，創(chuàng)設(shè)出多個(gè)系統(tǒng)共存的環(huán)境，以便提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量。

2.3 信號(hào)干擾

GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的干擾，分為網(wǎng)內(nèi)干擾、網(wǎng)外干擾兩種類型，其中網(wǎng)內(nèi)干擾是系統(tǒng)自身形成的干擾；網(wǎng)外干擾是GSM 系統(tǒng)、CDMA 系統(tǒng)形成的干擾。

分析網(wǎng)內(nèi)干擾的原因，一是多徑干擾，即同一個(gè)信號(hào)源發(fā)生信號(hào)后，采用多種傳輸途徑，導(dǎo)致不同傳輸途徑的反射不同、用時(shí)不同，信號(hào)接收端就會(huì)產(chǎn)生信號(hào)疊加效應(yīng)。對(duì)此，應(yīng)該分析當(dāng)?shù)氐男盘?hào)傳輸特點(diǎn)，合理設(shè)置基站的位置和天線角度。二是異區(qū)干擾，主要是相鄰?fù)ㄐ艆^(qū)域，受到地理位置的影響，相鄰區(qū)域可能出現(xiàn)重合頻段，繼而造成干擾。對(duì)此，應(yīng)該結(jié)合地理特征，合理劃分小區(qū)域，科學(xué)分配頻段，以保證通信暢通。

針對(duì)網(wǎng)外干擾，鐵路通信工作期間，GSM 系統(tǒng)和GSM-R 系統(tǒng)的頻帶相鄰，雖然規(guī)范要求鐵路兩側(cè)2km 處，作為通信服務(wù)的分水嶺，但實(shí)際施工中難以落實(shí)，繼而產(chǎn)生干擾問(wèn)題。例如：CDMA 系統(tǒng)的擴(kuò)頻過(guò)濾技術(shù)，會(huì)對(duì)GSM-R 系統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生干擾。對(duì)此，應(yīng)該在沿線測(cè)定接收到的信號(hào)，分析干擾源，并和當(dāng)?shù)谿SM 系統(tǒng)或CDMA 系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商協(xié)調(diào)，調(diào)整基站參數(shù)或天線方向。

3 GSM-R 接口監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用及優(yōu)化意義

3.1 技術(shù)應(yīng)用

GSM-R 接口監(jiān)測(cè)技術(shù)，是利用CTCS-3業(yè)務(wù)鏈路中的部分接口，開(kāi)展監(jiān)測(cè)和分析工作。具體來(lái)說(shuō)，包括實(shí)時(shí)采集信令、在線監(jiān)視用戶、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀況、異常數(shù)據(jù)分析查詢等功能，從而優(yōu)化GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。接口示意圖如下：

其中，Abis 口負(fù)責(zé)連接基站BTS 和控制器BSC；A 口負(fù)責(zé)連接控制器BSC 和移動(dòng)交換中心MSC；PRI 口負(fù)責(zé)連接移動(dòng)交換中心MSC 和無(wú)線閉塞中心RBC。利用這3個(gè)接口，一方面能了解鏈路信令、信息，另一方面可以監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。

3.2 結(jié)構(gòu)體系

GSM-R 接口監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)，分為采集層、處理層、分析層三個(gè)層次，其中采集層在最下端，分析層在最上端。采集層的采集板卡會(huì)接收數(shù)據(jù)；然后轉(zhuǎn)發(fā)給處理層的接口服務(wù)器；最后匯總到分析層的服務(wù)器、網(wǎng)管終端，為工作人員的決策提供依據(jù)。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)覆蓋分析，包括交織覆蓋分析、鄰區(qū)覆蓋分析、頻組覆蓋分析等，先判斷信號(hào)的強(qiáng)度，然后優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)；也可以分析無(wú)線質(zhì)量，統(tǒng)計(jì)傳輸質(zhì)量分布、監(jiān)測(cè)用戶上下行接收電平分布，明確干擾信號(hào)并采取優(yōu)化措施。

3.3 實(shí)際案例

以國(guó)內(nèi)某高鐵線路為例，高速列車在某次運(yùn)行期間，發(fā)生超時(shí)降級(jí)問(wèn)題。工作人員查看接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)上行電平值正常，但通信質(zhì)量明顯變差；沒(méi)有下行電平值；Abis 接口信令顯示無(wú)線鏈路中斷。對(duì)此，系統(tǒng)發(fā)起物理層拆線，在BSC管網(wǎng)查詢干擾情況，結(jié)果顯示64頻點(diǎn)突發(fā)強(qiáng)干擾，明確了故障發(fā)生原因。后來(lái)維修人員查明干擾源，清除后優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)?？偨Y(jié)來(lái)看，正是因?yàn)槭褂昧薌SM-R 接口監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了故障的快速診斷和處理，保證了列車運(yùn)行的安全性。

4 結(jié)束語(yǔ)

GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是鐵路運(yùn)輸通信應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)體系，主要由基站子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)、操作維護(hù)子系統(tǒng)、通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)四個(gè)部分構(gòu)成。文中指出GSM-R 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的常見(jiàn)問(wèn)題，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，并結(jié)合案例闡述了GSM-R 接口監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用及優(yōu)化意義。結(jié)果顯示：應(yīng)用GSM-R 接口監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以對(duì)通信故障進(jìn)行快速診斷、快速處理，保證列車安全運(yùn)行。