GSM-R網絡常見問題優化

■ 趙君超

趙君超：安捷信技術有限公司，高級工程師，河北 廊坊，065001

網絡優化是一個長期、周而復始的過程。雖然GSM-R網絡本身變化不大，但是鐵路沿線電磁環境變化、無源器件老化、新建鐵路對接等都會引入一些新的網絡問題，加之鐵路業務對網絡要求非常高，因此GSM-R網絡的持續優化非常重要。切換、掉話、干擾是GSM-R網絡中3個最常見的問題，三者都會直接降低網絡性能，威脅鐵路運營安全。結合華為技術有限公司（以下簡稱華為）基站控制器（BSC）特有功能，匯總以往優化經驗，給出優化以上3個問題的方法和流程，通過案例把優化方法具體化、真實化，以供維護人員借鑒。

1 切換優化

1.1 切換優化流程

切換問題常表現為：不切換、頻繁（乒乓）切換、切換失敗、切換慢延遲等。切換失敗的常見原因有：硬件傳輸故障（載頻壞、合路天饋問題）、數據配置不合理、干擾、網絡和終端兼容性問題等。一般優化流程見圖1。

1.2 硬件和傳輸故障

硬件故障一般都伴隨告警出現，但是無源器件和直放站故障往往不出現告警，這兩個薄弱環節應特別注意。當小區出現上下行極不平衡或接收質量極差時應考慮硬件問題。

1.3 數據配置不合理

數據配置不當常表現為：移動終端（MS）不發起切換或切換延遲。常見的切換參數有：切換統計時間、切換持續時間、切換門限、小區層級信息等。不切換一般是BSC或核心網鄰區信息有誤導致。切換延遲應結合華為GSM-R系統切換算法，檢測影響鄰區排序的參數。

1.4 干擾問題

目前較為常見的干擾是中國電信CDMA干擾和中國移動E頻段盜用造成的干擾。光纖直放站與施主基站之間容易造成同頻干擾，在網絡規劃時，直放站與施主基站之間的距離要小于1.5 km，避免直放站時延導致的同頻干擾。干擾通過路測、話統、掃頻都能發現，華為BSC具備上行頻點掃描功能，能夠精準測量外界干擾的強度曲線，從而大體估計干擾類型。

1.5 網絡和終端兼容性問題

網絡和終端兼容性問題主要是網絡和終端所遵循的標準協議不同，需要多廠家聯合定位。

圖1 切換問題優化流程圖

1.6 切換優化案例

（1）現象描述：北京鐵路局與濟南鐵路局邊界，北京鐵路局小區向濟南鐵路局小區可順利切換，而濟南鐵路局小區向北京鐵路局小區切換存在嚴重滯后現象（見圖2）。

（2）分析：2個鐵路局間小區切換可以發生，說明有線網元沒有問題，切換受到無線參數影響可能性較大，尤其是鄰區優先級排序相關參數。通過對濟南鐵路局BSC數據仔細檢查，發現外部小區的小區優先級設為“優先級-3”，導致目標小區排序非常靠后，只能觸發緊急切換，致使切換明顯延遲（見圖3）。

（3）處理措施：將外部小區中濟南鐵路局鄰區的“小區優先級”修改為“優先級-1”，北京鐵路局與濟南鐵路局之間切換正常。

2 業務信道掉話優化

2.1 掉話處理流程

對于新建網絡，業務信道掉話一般是綜合性問題，參數、硬件、工程質量、干擾覆蓋等因素都可能存在影響。對于一個已經穩定的交付網絡突發掉話問題，更多的是與網絡近期變化情況相關，尤其是外界電磁環境的變化。一般掉話問題的定位方法及流程見圖4。

2.2 掉話問題分析

首先要明確掉話位置，找出掉話小區，依次進行覆蓋、干擾、鄰區參數等排查。切換掉話多是由于目標小區存在問題，穩態掉話多是由于服務小區存在問題，常見的掉話原因和分析手段見表1。

3 干擾排查

3.1 干擾分類

3.1.1 互調干擾

互調干擾在GSM-R網絡中越來越常見。互調干擾是由于天線、接頭、微波器件等老化，線性指標下降導致。鐵路周邊電信運營商天線老化也會發生互調，產生帶外干擾，干擾信號落在930～934 MHz內，干擾GSM-R系統。

3.1.2 網外干擾

當CDMA與GSM-R基站在鄰近建設，CDMA發射機雜散后，帶外泄漏信號落在GSM-R上行接收頻段內，干擾GSM-R上行；移動公司使用GSM-R頻段，直接干擾GSM-R正常通信；鐵路周邊大功率發射機雜散或天線老化，使發射信號擴散到GSM-R頻段內，造成對GSM-R系統的干擾。

圖2 路測數據分析

圖3 網絡中小區優先級設置不合理

圖4 掉話問題分析流程

表1 常見的掉話原因和分析手段

3.2 干擾排查相關數據

要解決干擾，首先要發現干擾，定位干擾類型，然后排除或降低干擾。干擾排查是非常復雜的過程，通常遵循先后臺分析后現場掃頻的策略。華為BSC具有豐富的干擾相關指標統計功能，為干擾后臺分析提供數據資源。常用數據有：上下行接收質量、上行干擾帶指標、上行頻點掃描數據。各指標具體說明如下。

3.2.1 上下行接收質量數據

（1）含義：按照GSM協議規定，不同誤碼率對應不同的接收質量等級，具體等級見表2。

（2）測量對象：載頻。

（3）優點：能夠區分上下行接收質量的差異，從而明確接收質量的短板是在下行通道還是上行通道；能夠區分不同頻點接收質量的差異，從而確定受干擾的頻點；自動長期統計，數據量較大，規律性明顯且一致。

（4）缺點：GSM-R話務量較小，每小時內統計的數值較少。

3.2.2 上行干擾帶指標數據

（1）含義：基站子系統（BSS）計算并上報空閑信道的干擾狀況，為BSC指配信道提供判斷依據。把干擾強度分為5個等級。各干擾等級對應的干擾強度為：-105 dBm、-98 dBm、-90 dBm、-87 dBm和-85 dBm。

（2）測量對象：載頻。

（3）優點：能夠區分不同頻點受干擾情況，從而確定受干擾的頻點；自動長期統計，數據量很大，規律性明顯且一致；在空閑態進行統計，更適合GSM-R網絡話務量低的特征。

網管提取的干擾帶數據見表3。

3.2.3 上行頻點掃描數據

（1）含義：華為GSM-R網管特有功能，能夠對上行干擾信號逐個頻點掃描，掃描精度1 dBm。上行頻點掃描是針對上行干擾電平進行的測試。

（2）優點：能夠全頻段逐頻點掃描，掃描精度達到1 dBm；能區分天線主集和分集通道受到干擾的情況。

掃頻結果見表4。

3.3 外界干擾排查案例

（1）現象：路測過程中，某GSM-R基站測試時切換成功率很低。

（2）分析：信號強度較高，下行質量很好，推斷為設備問題或上行干擾問題。設備無告警，上下行平衡正常，推斷為干擾問題。分析網管采集的質量、干擾、頻點掃描話統數據，上行接收質量明顯差于下行接收質量。提取該小區干擾帶指標，存在持續干擾，干擾強度約-95 dBm。對該小區進行上行頻點掃描，掃頻結果如下：可明顯看出CDMA的頻段內電平非常高，接近-40 dBm，電信800 M頻段的CDMA頻點主要使用了878.49 MHz、877.26 MHz及876.03 MHz。在這幾個頻點上接受電平都很高，且掃頻結果呈現出CDMA頻段兩端電平下降很快（見圖5）。綜合分析后，基本可以確定是CDMA干擾，現場掃頻發現在GSM-R基站附近存在中國電信的CDMA基站，且兩者天線基本為正對狀態，相距只有80～100 m。對CDMA基站現場掃頻，發現信號雜散嚴重（見圖6）。

表2 接收質量等級與誤碼率對應表

表3 網管提取的干擾帶數據

表4 上行頻點掃描結果

（3）干擾處理：與電信運營商協調，通過對CDMA基站加濾波器得以解決。

3.4 樞紐地區自干擾解決方案

（1）樞紐地區優化面臨的問題：傳統宏基站覆蓋小區數目多，頻率規劃難度大，容易造成網內自干擾；樞紐地區宏基站成面狀覆蓋，難以保證有序切換。

圖5 上行頻點掃描結果

圖6 現場勘測

（2）解決方案：華為分布式基站采用空口時延同步技術，從而避免光線傳輸產生的時延，并且分布式基站具備“共小區”功能，“共小區”的基站享有相同的小區信息和頻率。將樞紐區域作為一個“共小區”，不但避免直放站所面臨的時延干擾，增強覆蓋，而且保障切換秩序，便于頻率規劃。宏基站與分布式基站覆蓋效果示意圖見圖7。

采用“共小區”方式使頻率規劃相對寬松，避免網內同鄰頻干擾，是樞紐地區覆蓋的首選解決方案。圖8為分布式基站在鐵路應用的示意圖。

圖7 宏基站與分布式基站覆蓋效果示意圖

圖8 分布式基站鐵路應用案例

[1] 華為技術有限公司. GSM無線網絡規劃與優化[M]. 北京：人民郵電出版社，2004