高速鐵路區段GSM-R冗余覆蓋方式下的網絡測試方法

隋秀玉

(武漢鐵路局電務處，武漢 430071)

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高速鐵路區段GSM-R冗余覆蓋方式下的網絡測試方法

隋秀玉

(武漢鐵路局電務處，武漢 430071)

摘要：以京廣高速鐵路（簡稱高鐵）鄭武段開通前單基站故障導致的無線超時故障高發問題的解決方法為切入點，通過對管內基站逐個單基站故障模擬試驗的方法，對既有高鐵區段在GSM-R網絡覆蓋方式為冗余覆蓋情況時的測試方法進行了補充探討。

關鍵詞：GSM-R；高鐵；單網交織

Abstract:From the solution to single ZMDX-MGD03 base station (BS) failure in Zhengzhou-Wuhan district of Beijing-Guangzhou high-speed railway, the paper discusses the testing methods of redundant GSM-R networking mode for existing high-speed railway sections through simulation tests of single BS failures one by one in the sections managed.

Keywords:GSM-R; high-speed railway; single network interwoven

近幾年，我國鐵路正朝著高速鐵路、客運專線方向發展，鐵路通信技術也實現了一個跨越式的發展。而對移動通信系統來說，網絡運行的穩定性和持久性必然會受到各種因素和網絡參數的影響，目前國內新建客運專線（300 km/h以上速度）均采用GSM-R移動通信系統承載高速運行條件下的列控業務,為了確保行車通信暢通，高鐵區段GSM-R網絡基本采用單網交織覆蓋方式。按照鐵路總公司相關規定，高鐵開通前均進行了聯調聯試及動態檢測，按照聯調聯試大綱完成全業務測試，目前國內采用CTCS-3列控方式的高鐵區段，GSM-R網絡無線覆蓋均采用了單網交織覆蓋方式。從原理上講，該區段內發生單基站故障情況下，不應該影響正常行車通信。本文從武漢鐵路局管內鄭武開通前單個基站異常斷電故障對業務的影響和后期處理方式，指出高鐵區段GSM-R網絡單網交織覆蓋情況下，僅采用目前的奇、偶數基站測試方法的弊端，并結合實際案例提出優化方案。

1　概述

2012年9月，武漢局京廣高鐵石武段通信系統已經完成聯調聯試，GSM-R網絡測試大綱采用斷奇數站、偶數站、全基站3種方式進行測試，均滿足指標。網絡情況如圖1所示。

9月18日管內駐馬店西至明港區間ZMDXMGD03基站異常斷電，導致當天在該處發生6起無線超時。而在單網交織的覆蓋方式下，網絡中單基站故障時不應該影響通信業務。為此，對該基站附近網絡數據進行分析，發現無線超時原因均為ZMDX-MGD03基站斷電期間，車載設備在ZMDX-MGD02基站與ZMDX-MGD01基站間切換異常導致。根據現場地形判斷，ZMDXMGD03基站處于駐馬店西上行進站大彎道處，該處ZMDX-MGD01、ZMDX-MGD05在此處覆蓋電平均較高，導致部分車載在此處會產生反向異常切換造成無線超時而引發CTCS-3級轉CTCS-2級。在關閉ZMDX-MGD01、ZMDX-MGD03、ZMDX-MGD05等連續奇數基站時，不存在從ZMDX-MGD02往ZMDX-MGD01、ZMDXMGD03基站的切換問題，因此測試時并未發現網絡存在單基站故障時會影響業務的隱患。為了徹底查清整條線是否都存在單基站故障時影響的情況，在正式開通前對石武段武漢局管內所有基站進行單基站故障模擬試驗，主要目的一是查找全線故障隱患；二是探討新的聯調聯試測試方法，保證線路開通后GSM-R通信的系統可靠性。

2　試驗方案

對石武高鐵武漢局管內所有GSM-R基站共121個分四批進行基站鎖閉測試，鎖閉的基站為每隔3個基站鎖閉1個基站，鎖閉基站視為故障基站，通過聯調聯試試驗車測試單基站故障后用戶的切換關系及對CTCS-3列控業務的影響，測試的主要步驟如下。

1）第一步凌晨天窗點內鎖閉第一批基站。

2）第二步開啟第一批基站后鎖閉第二批基站。

3）第三步鎖閉開啟第二批基站后鎖閉第三批基站。

4）第四步鎖閉第四批基站。

5）試驗結束開啟全部基站。

鎖閉基站序列如表1、2所示。

表1　鎖閉基站序列一

續上表

表2　鎖閉基站序列二

3　試驗數據分析

通過以上的針對性單基站故障模擬關閉基站試驗，階段性關閉單點基站共121個，通過接口監測統計關閉基站期間內發生的無線鏈路異常中斷80起，其中與通信相關異常中斷74起。其中在執行關閉第二組基站測試時，由于是非天窗點執行的操作，鄭武線仍有列車在CTCS-3控車模式運行，在14：15關閉第二組基站時，正好處于測試基站下的5輛列車發生無線鏈接中斷情況。去掉5起操作造成的無線超時，3天四階段測試期間，小區切換異常造成的CTCS-3無線鏈接中斷，共計69起，其中集中發生的情況分類如圖2所示。

第一階段：9月21日凌晨00：00—14：15，共關閉31個單點基站，造成12起無線鏈接中斷。

故障發生最多的位于信陽東—許昌東17，半天測試時間中共降級4起。斷點與相鄰關閉基站的關系如表3所示。

表3　第一階段無線超時發生基站與關閉基站關系表

第二階段：9月21日14：15—24：00，共關閉30個單點基站，造成10起無線鏈接中斷，如圖3所示。

故障發生最多的位于駐馬店西站附近降級3起，許昌東—漯河西02站降級2起。斷點與相鄰關閉基站的關系如表4所示。

表4　第二階段無線超時發生基站與關閉基站關系表

第三階段：9月22日凌晨00：00—24：00，共關閉30個單點基站，造成17起無線鏈接中斷，如圖4所示。

故障發生最多的位于駐馬店西站與駐馬店西—明港東01基站，半天測試時間共中斷5次，明港東—信陽東07、08基站中斷3次。斷點與相鄰關閉基站的關系如表5所示。

表5　第三階段無線超時發生基站與關閉基站關系表

第四階段：9月24日凌晨00：00—24：00，共關閉29個單點基站，造成31起無線鏈接中斷，如圖5所示。

本階段故障發生地點較為集中，故障發生最多的位于駐馬店西—明港東17、18號基站，全天測試時間共中斷17次，均為ZMDX-MGD17 至ZMDX-MGD19乒乓切換導致；明港東—信陽東01、02基站中斷7次，均為MGD、MGDXYD01、02間切換異常導致；斷點與相鄰關閉基站的關系如表6所示。

表6　第四階段無線超時發生基站與關閉基站關系表

4　試驗結果

在上述試驗分4批發生的39起降級中，發生中斷較為集中的有：LHX-ZMDX21、ZMDX站內、ZMDX-MGD01基站，共發生8起；MGDXYD07-08基站，共發生7起；XYD-XGB17、XGB站內、XGB-HDD02基站，共發生6起；ZMDX-MGD13-18站共發生6起；XCDLHX06-08基站，共發生3起。根據模擬單基站故障試驗對行車通信影響情況判斷，武漢局管內8個重點區段需要進行網絡優化，分別為LHX-ZMD20基站至ZMDX-MGD03基站間、MGD-XYD06基站至MGD-XYD08基站間、XYD-XGB17基站至XGB-HDD02基站間、ZMDX-MGD11基站至ZMDX-MGD18基站間、XCD-LHX06基站至XCD-LHX08基站間；XYD-XGB17、XGB站內、XGB-HDD02基站；XinYangDong站內。

針對本次測試中發現的問題，為解決單基站故障環境下GSM-R業務受影響隱患，根據試驗數據對石武線8個重點區段16個基站22個參數進行了調整，要點到現場對4個基站的天線俯仰角進行了調整。調整后，再依次關閉8個重點基站對進行驗證，未發現無線網絡異常，開啟全部基站測試驗證，無線網絡無異常。至此，京廣高鐵石武段單基站故障試驗工作全部完成。

可見，通信系統聯調聯試在完成奇數基站、偶數基站、全基站環境下GSM-R網絡各項指標測試時，GSM-R網絡并未發現任何異常，測試期間未發生因通信發生的無線超時故障。而在發生個別基站故障時，GSM-R網絡存在大量用戶發生乒乓切換問題，導致重要CTCS-3列控業務大量發生，在關閉四分之一基站情況下，半天密集行車達到30至40起無線超時，嚴重影響CTCS-S列控業務。

5　建議和經驗教訓

從本次單基站故障試驗結果來看，在GSM-R網絡采用單網交織覆蓋方式的高鐵區段，傳統的GSM-R聯調聯試測試方法存在以下弊端。

1）無線網絡覆蓋通過奇數基站、偶數基站、全基站的網絡環境下進行測試，可以滿足GSM-R網絡的各項業務指標，但是實際維護工作中出現這種規律性的基站故障可能性非常低。

2）實際維護工作中可能發生的個別基站故障時通信網絡質量未得到很好的測試。

3）在聯調聯試階段結束進入正式運營以后，實際運營中若發現故障再重新進行網絡優化的工作難度大，要點困難，且影響范圍大。

為此，筆者提出以下建議：

1）新開線路在前期聯調聯試階段除測試全基站、奇偶站情況下網絡指標外，應該增加單基站故障情況下指標測試，提高網絡可靠性；

2）運營單位應該提早介入網絡優化工作，避免正式開通后被動整改工作。

收稿日期：（2015-11-13）

DOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2016.01.008