GSM-R網外干擾問題的分析處理及經驗

■ 李繼元 趙建國 于東旭 閆慧霞

GSM-R網外干擾問題的分析處理及經驗

■ 李繼元 趙建國 于東旭 閆慧霞

GSM-R網絡作為鐵路專用移動通信系統，承載著調度通信、CTCS-3級列控系統（C3）數據傳送、調度命令信息傳送、無線車次號信息校核等諸多重要行車業務。GSM-R網絡的服務質量關系到列車的行車安全。但由于GSM-R網絡與公眾電信網絡共用900 MHz（E-GSM）頻段，容易受網外電磁干擾影響服務質量，因此需要針對網外干擾開展密切監測，發現疑似干擾要迅速、果斷采取措施，以保障高速鐵路行車通信業務的正常使用。

1 案例分析

1.1 案例描述

自2013年7月15日10：08開始，北京鐵路局GSM-R核心節點GSM-R接口監測系統（GIMS）和列控設備動態監測系統（DMS）終端分別陸續報某高速鐵路C3業務連接中斷和無線超時告警，均發生在該高速鐵路K19—K20附近，且均為上行列車。截至17：30，造成當日GXXX等9列高速列車由C3降級至CTCS-2級列控系統（C2）運行，對當日該高速鐵路C3業務的正常運用構成較大影響。

通過分析監測系統數據、現場測試將問題逐步鎖定為網外干擾，通過迅速采取一系列應對措施，及時排除了網外干擾。

1.2 GIMS系統數據分析

GIMS系統Abis接口數據顯示，發生C3降級C2運行的上行列車均在該高速鐵路DJKXLS-ZZD03小區內發起了下行鏈路質量差（連續5級以上）引起的緊急性質量切換，而非正常情形下的功率預算切換（即好小區切換），最終切換超時引起掉線，Abis接口監測數據見表1。

通過上述Abis接口監測數據分析，在10：08之前切換均正常，DJKXLS-ZZD03向DJKXLS-ZZD02切換良好，切換時間在毫秒級別；自10：08開始，切換原因及切換的順序均發生了改變，大部分切換原因為下行質量差，且DJKXLS-ZZD03小區的大部分切換都向DJKXLSZZD01進行，切換時間均在5 s左右，最終超時導致切換掉線。初步判斷下行質量切換掉線可能為外來電磁干擾所致。

1.3 GSM-R無線網管（RC）數據分析

通過RC對該高鐵DJKXLS-ZZD03、DJKXLSZZD02、DJKXLS-ZZD01三個基站進行相關查詢，確認基站硬件無任何告警，提取相關上行干擾帶測量日志數據見表2。

從上述上行干擾帶測量日志數據分析發現，該區段在10：00后，DJKXLS-ZZD02、DJKXLS-ZZD04基站的上行干擾帶測量值未見明顯變化，而DJKXLS-ZZD01、DJKXLS-ZZD03基站的上行干擾帶測量值大于Band3的數據明顯增多。初步判斷DJKXLS-ZZD01、DJKXLSZZD03基站范圍內存在外來電磁干擾。

1.4 現場測試

當日12：30左右，現場維護人員到達DJKXLSZZD01、DJKXLS-ZZD03基站附近區域，隨即利用測試手機對該區域GSM-R網絡信號進行掃頻測試，測試結果顯示DJKXLS-ZZD03基站BCCH頻點CH1007場強（電平）正常，DJKXLS-ZZD02基站BCCH頻點CH1001場強（電平）正常，DJKXLS-ZZD01基站BCCH頻點CH1016場強（電平）正常。繼續對該區域進行不間斷的往復持續掃頻，14：20左右發現在DJKXLS-ZZD03基站下CH1016頻點場強存在非規律性突發增強現象，即正常情況下場強在-90 dBm左右，而非規律性的場強變化最高值可達-57 dBm，遠大于DJKXLS-ZZD02基站CH1001頻點在該處的場強。后續發現CH1015、1017、1020、1021頻點也存在非規律性增強的相似現象。測試結果與上述網管分析結果吻合，即終端切換時，未能正常自DJKXLSZZD03基站的CH1007頻點切至DJKXLS-ZZD02基站的CH1001頻點，而是由于CH1016頻點場強突發增強導致DJKXLS-ZZD03基站的CH1007頻點異常切至DJKXLSZZD01基站的CH1016頻點。

經過上述測試和分析，重點查找CH1016頻點場強非規律性增強的原因。通過在DJKXLS-ZZD01、DJKXLSZZD02基站下測試，CH1016頻點場強未見明顯或異常變化，基本排除了DJKXLS-ZZD01、DJKXLS-ZZD02基站附近存在外來電磁干擾的可能，將外來電磁干擾基本定位在DJKXLS-ZZD03基站附近。后續發現在DJKXLSZZD03基站下對CH 1016頻點進行鎖頻時不能解碼，可初步確認電磁干擾為網外信號源。

鑒于上述過程的初步結論和該區域基站單網交織冗余的實際情況，采取了預案措施，于當日15：08通過RC確定當時無業務占用的條件下，對DJKXLS-ZZD01基站（BCCH1016）進行了閉鎖。閉鎖后在DJKXLS-ZZD03基站下，仍然能夠測到CH1016頻點，場強仍可達-57 dBm。在截屏（錄像）取證后，于15：20通過RC對DJKXLS-ZZD01基站（BCCH1016）進行解鎖。至此確認在DJKXLS-ZZD03基站附近存在較大功率的外來電磁干擾。此后又通過一系列干擾源定位測試，基本確定干擾源位于DJKXLS-ZZD03基站正北約1 km處。

表2 GSM-R無線網管上行干擾帶測量數據

1.5 處理措施

通過上述分析和測試工作，可以確認該外來電磁干擾可對該高速鐵路DJKXLS-ZZD03、DJKXLS-ZZD01基站的通信業務產生影響，并且由于距離等因素，對DJKXLS-ZZD03基站通信業務的正常運用產生的影響較大。在未消除干擾之前，為了保證GSM-R網絡通信業務的正常運用，于當日15：26通過RC確定當時無業務占用的條件下，對DJKXLS-ZZD03基站進行了閉鎖，此后至此次事件結束，該區域未再發生列車CTCS-3降級運行。與此同時，于當日15：35按相關流程向當地無線電管理局進行了申告，通報了有關現象及DJKXLS-ZZD03基站地理信息等事項。

1.6 處理結果

當日17：30左右，當地無線電管理局反饋，已通過有關渠道查明 當地某電信運營商當日在該區域安排有施工作業，并已勒令其停工并撤離。為確保干擾已消除，開展了對DJKXLS-ZZD03基站的復測，發現CH1016頻點的場強已降至-90 dBm，并通過鎖頻解碼方式判斷CH1016頻點信號為DJKXLS-ZZD01基站頻點。CH1015、1017、1020、1021頻點的非規律性增強現象也相應消失。在初步確認此前外來電磁干擾已消除的情況下，于17：36通過RC對DJKXLS-ZZD03基站進行解鎖，恢復該高速鐵路該區域的基站單網交織冗余保護。

2 經驗總結和改進思路

通過對網外干擾案例的分析，總結分析處理網外干擾問題的流程見圖1。

GSM-R核心節點網管人員在日常值守和數據分析的基礎上，如發現GIMS和DMS系統終端所報C3業務連接中斷或無線超時告警存在地點集中的統計規律，應立即結合RC開展聯合分析，首先排除設備硬件問題，綜合分析各接口監測和硬件日志數據，迅速判斷是否可能系外來電磁干擾造成異常。

圖1 分析處理網外干擾流程

當懷疑存在外來電磁干擾影響行車通信業務時，應立即安排現場維護人員在網管指揮、配合下，對事發區域開展往復式、多批次現場測試。當事發區域基站具備單網交織等冗余方式時，可利用RC確定無業務占用的時機下，對單一基站進行短時間閉鎖，期間開展針對性現場測試，以迅速確定干擾頻點的相關信息，確認并取證干擾現象。

當確定外來電磁干擾相對穩定的影響單一基站的行車通信業務且事發區域基站具備單網交織等冗余方式時，可利用RC確定無業務占用的時機下，對該基站（或指定載頻）進行閉鎖，臨時規避使用受干擾頻點，以實現臨時恢復或保障該基站的行車通信業務。

充分利用并完善鐵路無線電頻率保護長效機制溝通平臺，進一步加強與地方無線電管理部門的協作，當基本確定系外來電磁干擾影響鐵路行車通信業務時，應迅速啟動向地方無線電管理部門的申告、執法配合等流程，以迅速排除干擾從而恢復鐵路行車通信業務。

充分利用并完善鐵路沿線通信基礎設施共建共享溝通協調機制平臺，逐步開展與相關公眾電信運營商的溝通聯系，逐步銜接雙方接口部門（或單位）并建立互信，逐步實現公眾電信運營商在鐵路沿線開展網絡建設、調整、優化等工作前通報鐵路相關部門。從而實現在心中有數的基礎上，通過提前準備相關應急預案或應對措施，最大程度降低其干擾鐵路行車通信的安全風險。

[1] 鐘章隊，李旭，蔣文怡. 鐵路綜合數字移動通信系統（GSM-R）[M]. 北京：中國鐵道出版社，2003.

[2] 龍騰. GSM/GSM-R網絡干擾檢測技術研究與實現[D].北京：北京交通大學，2007.

李繼元：北京鐵路局電務處，工程師，北京，100860

趙建國：北京鐵路局電務處，工程師，北京，100860

于東旭：北京鐵路局電務處，工程師，北京，100860

閆慧霞：北京鐵路局北京通信段，工程師，北京，100069

責任編輯 陳曉云