南京鐵路樞紐內GSM-R系統網絡優化解決方案

胡昌桂

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司,武漢 430063)

1 南京鐵路樞紐GSM-R網絡現狀

南京樞紐內由于滬寧城際鐵路在南京站以東部分線路區段與合寧線南京以東區段存在鐵路線路并線和相互交越的情況,2條線路的走向及GSM-R系統基站設置情況如圖1所示。

圖1 GSM-R網絡現狀示意

圖1中粗線為滬寧城際鐵路線路走向,鐵塔形狀表示新建GSM-R基站位置,基站無線覆蓋方向與鐵路走向一致。該區段共設置了NanJing、HN1、HN2、HN3、HN4共5個基站,這些基站接入到該工程設置在虹橋站BSC,并接入到京滬高速鐵路工程所建設的上海核心網節點。

圖1中細線為合寧鐵路線路走向, 鐵塔形狀表示合寧線工程中已建設的GSM-R基站位置,基站無線覆蓋方向與鐵路走向一致共設置了NanJingZhan、NanJing1、NanJing2、 XinWeiCun、NanJingDong共5個基站。這5個基站接入到合肥通信站BSC,并接入到濟南核心網節點；GSM-R設備供貨商與滬寧城際鐵路供貨商為同一廠家。目前合寧線南京以東區段GSM-R網絡現狀是基站已經安裝完畢并開通。

由于滬寧城際鐵路GSM-R系統需要承載CTCS-3列控系統應用,對GSM-R網絡的QOS指標要求非常高,同時還涉及到行車安全；因此,針對上述南京樞紐內滬寧城際鐵路GSM-R網絡情況,必須對南京樞紐內GSM-R網絡進行優化。

2 網絡優化方案的選擇

在進行南京樞紐內GSM-R網絡優化時,必須統籌考慮GSM-R系統的場強覆蓋、QOS指標，并保證GSM-R系統正常使用。有以下幾種網絡優化方案。

2.1 優化合寧線GSM-R網絡

由于合寧線GSM-R系統不承載CTCS-3列控數據,對網絡的服務質量要求比滬寧城際鐵路低,可以通過調整合寧線GSM-R基站設置,采用滬寧城際鐵路GSM-R基站設備來覆蓋合寧線。該方案需要關閉既有NanJing1、NanJing2、 XinWeiCun共3處基站,關閉基站的這些線路區段可以由滬寧城際鐵路基站HN1、HN2和HN3覆蓋；由圖1中可以看出,南京東站已經離滬寧城際鐵路較遠,通過在電子地圖上仿真看出NanJingDong基站可能會干擾滬寧城際鐵路GSM-R系統,考慮為了盡量利用既有GSM-R設備及配套設施,如果通過現場勘察測試既有NanJingDong基站信號不造成對滬寧城際鐵路GSM-R系統的干擾,則可以保留NanJingDong基站。

該方案的優點是可實施性強,能保障滬寧城際鐵路CTCS-3列控的需求,同時也滿足了既有線GSM-R話音業務的要求。關閉后的基站及配套設備可以作為備品備件,如果可能也可以在滬寧城際鐵路上使用,做到可以設備利舊,減少工程重復投資。但是關閉合寧線4處基站后,需要確認NanJing2、NanJingDong兩處線路區間的場強覆蓋,同時,需要對既有線GSM-R網絡進行參數調整,并需要相關部門的協調和配合。

2.2 優化滬寧城際鐵路GSM-R網絡

根據2條線路并線、交越的實際情況,通過采取對既有NanJing1、NanJing2、 XinWeiCun、NanJingDong基站的天線加大增益,調整方位角或者增加天線等措施來實現對相鄰的滬寧城際鐵路覆蓋,同時在網絡質量上應滿足滬寧城際鐵路GSM-R系統承載CTCS-3列控數據傳輸的要求；本方案不需要新建HN1、HN3及HN4基站。

本方案的優點是充分考慮了設備利舊,能減少重復建設和工程投資。但該方案的缺點是改造合寧線既有不承載CTCS-3系統的GSM-R網絡來滿足滬寧城際鐵路要求,必然需要對既有GSM-R網絡進行較大調整,在工程實施上難度也非常大,加之工期緊張,并且不一定能保證改造后的網絡能夠滿足滬寧城際鐵路運行CTCS-3的要求；同時還需要協調兩線共用的基站接入到滬寧城際鐵路設置的BSC。

2.3 合理頻率規劃

從圖1中可以看出,2條線路南京樞紐內各設置了5處基站,并且這些基站類型有O4/O3/O2。根據GSM-R設計暫規要求,為了滿足滬寧城際鐵路單基站宕機后同頻C/I值大于12 dB、鄰頻C/I值大于-6 dB的要求,在進行基站頻率規劃時可以采取統籌配置2條線路中各基站的BCCH,TCH載頻,保證同小區、相鄰小區話音信道頻道間隔不小于400 kHz、控制信道頻道間隔不小于600 kHz。

本方案的優點是不需要對既有GSM-R系統做任何改造,滬寧城際鐵路可以按照設計方案進行實施。但是由于GSM-R系統頻率資源有限,為了保證網絡覆蓋質量,減少2條線路GSM-R系統間干擾,通過軟件仿真后根本無法分配各基站的頻率,即使能夠分配頻率也存在鄰頻關系和大量干擾,在工程上不具備可實施性。

2.4 優化方案確定

上述3種網絡優化方案各有優缺點,根據上海鐵路局及相關部門的意見, 合寧線GSM-R網絡除Nan JingZhan、NanJingDong基站提供GSM-R業務外,其余基站暫時沒有GSM-R業務；同時通過現場勘測,滬寧城際鐵路HN4基站可以覆蓋南京東區域,可以關閉合寧線NanJingDong基站。因此,采用優化合寧線GSM-R網絡來保障滬寧城際鐵路GSM-R系統的正常使用。

3 網絡優化技術解決方案

在確定滬寧城際鐵路GSM-R網絡優化方案后,需要根據GSM-R網絡的應用情況合理調整基站設置情況和配置參數及基站傳輸鏈路并修改GSM-R系統編號方案。

3.1 調整基站參數設置

滬寧城際鐵路在南京站附近區域采用合寧線設置的NanJingZhan基站,并對該基站擴容1個載頻配置為O4基站，以滿足南京站GSM-R系統業務容量需求,同時關閉合寧線NanJing1、NanJing2、 XinWeiCun、NanJingDong共4處基站,用滬寧城際鐵路HN1、HN2 、HN3和HN4來覆蓋合寧線南京至南京東線路區域。

由于合寧線與滬寧城際鐵路GSM-R系統都是采用同一廠家的設備,因此BTS與BSC設備之間不存在設備兼容性問題。通過調查了解到合寧線GSM-R系統基站與合肥BSC之間既有的2M環路是：NanJingZhan基站與XinWeiCun基站和LinCang1基站組成了1個2M環路；NanJing1基站、NanJing2基站和NanJingDong基站組成了1個2M環路。根據基站設置的調整情況,取消NanJingZhan基站與XinWeiCun基站與合肥BSC之間的2M電路,而將NanJingZhan基站接入到滬寧城際鐵路設置在虹橋站BSC中；取消NanJing1基站、NanJing2基站和NanJingDong基站3個基站與合肥BSC之間的2M電路。

3.2 修改編號方案

由于優化了合寧線GSM-R網絡導致了系統基站設置變化,需要相應調整合寧線GSM-R編號方案。在基站基礎數據表中,需要取消NanJing、NanJing1、NanJing2、XinWeiCun和NanJingDong 5個基站的編號數據,將NanJing基站納入到滬寧城際鐵路GSM-R編號方案中。

4 結論

滬寧城際鐵路GSM-R網絡已安全投入運營,在南京樞紐內GSM-R系統按照上述解決方案進行了網絡優化并取得了較好效果,驗證了該網絡優化方案的正確性和可實施性。針對目前鐵路樞紐內GSM-R網絡優化的問題,提出以下幾點建議供參考。

(1)網絡優化前應收集樞紐內既有、正在建設及將來建設的GSM-R系統網絡情況,包括BSC/基站設置情況、傳輸鏈路情況和既有編號方案。

(2)網絡優化時需要在電子地圖上進行軟件仿真,建議對鐵路樞紐單獨制作電子地圖,并將所有鐵路線路含既有線、正在建設的鐵路和即將建設的鐵路數據全部完成,以便進行樞紐內GSM-R網絡的整體規劃和優化。

(3)網絡優化應在技術上、投資上、可實施性等方面進行綜合比較,合理確定網絡優化解決方案。

(4)網絡優化工作涉及到各個相關部門,需要鐵道部、鐵路局、相關公司等部門和領導的大力支持和協調才能進行。

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