衡陽樞紐GSM-R系統網絡優化實施方案

呂蒙

【摘要】 本文通過對衡陽樞紐內衡柳鐵路與京深高鐵共線段GSM-R系統網絡優化的具體案例分析，通過對是否承載CTCS-3列控應用，以及GSM-R系統對網絡覆蓋、QoS的具體要求等實際情況的探討，提出了類似工程實踐中的解決無線系統干擾和網絡優化的實踐和經驗。

【關鍵詞】 GSM-R 網絡優化 鐵路樞紐 共線區段

一、引言

衡柳線東起湖南省衡陽市已建成的衡陽東站，南止廣西壯族自治區柳州市，是廣西、海南、粵西地區聯系華中、華北、華東等地區的重要運輸通道。

衡柳線在衡陽樞紐同時接入京深高鐵衡陽東站和京廣線衡陽站，新建基站與京港高鐵空間距離較近，衡柳線GSM-R系統基站信號有可能覆蓋至京深高鐵區段，極端情況下有可能影響京深高鐵行車安全，因此必須對衡陽樞紐內的GSM-R系統進行網絡優化。

二、衡陽樞紐地區GSM-R網絡情況分析

衡陽鐵路樞紐為湖南省第二大鐵路樞紐，京廣鐵路、湘桂鐵路、衡柳鐵路、京深高鐵、衡茶吉鐵路在這里交匯。其中，應用到GSM-R網絡的線路主要為衡柳線和京深高鐵。兩條鐵路在衡陽站以南、衡陽東站以南區段存在并線及相互交越的情況，兩條鐵路的走向及部分基站布置見圖1。

圖1中黑色部分為衡柳鐵路在衡陽站以南部分及衡陽東站以西線路區段，天線圖案代表基站位置，箭頭代表天線覆蓋方向。本段設置HengLiu05及HengLiu06兩個基站，接入到本工程新設在長沙南的衡柳線BSC，并接入到廣州核心網節點。紅色部分代表京深高鐵在衡陽東站以南線路區段，天線圖案代表基站位置，箭頭代表天線覆蓋方向。本段WG1903基站為武廣高鐵工程建設，本工程新增朝向衡柳線方向天線，接入到長沙南的京深高鐵BSC，并接入到廣州核心網節點。

由于京深高鐵GSM-R系統需要承載CTCS-3列控系統應用，對GSM-R系統的QoS指標要求非常高；同時在極端情況下，走行于京深高鐵的列車移動臺可能因小區服務質量劣化等原因，經過小區重選，接入衡柳線GSM-R系統，危及到行車安全。因此必須針對衡柳線和京深高鐵的GSM-R網絡覆蓋具體情況，對GSM-R網絡進行優化。

三、具體網絡優化方案

在進行GSM-R系統網絡優化時，必須統籌考慮GSM-R系統的場強覆蓋強度和QoS指標等要素，并保證GSM-R系統的正常使用。

衡柳線試運行初期，監測到京深高鐵出現GSM-R頻段內干擾，經定位干擾源為HengLiu05站。由于HengLiu05站與京深高鐵基站不存在鄰區關系，且京深高鐵為雙網覆蓋，網絡質量優于衡柳線干擾信號，正常情況下不會發生京深高鐵列車移動臺切換或重選到衡柳線GSM-R小區的情況。但在極端情況下，如果京深高鐵GSM-R網絡由于某種原因出現質量嚴重劣化，同時京深高鐵列車移動臺發生掉網或重啟，移動臺通過小區重選，有可能選到衡柳線的GSM-R網絡，從而影響行車安全。因此，必須將HengLiu05站對京深高鐵的覆蓋降低到門限電平以下。

根據廣州鐵路集團公司的意見，由于京深高鐵已經運營多年，并且對GSM-R系統的QoS指標高于新建的衡柳線，因此此次優化主要對衡柳線進行，同時根據需要重新配置WG1903站。根據HengLiu05站和HengLiu06站的不同情況，分別制定以下優化方案：

3.1 HengLiu05站的網絡優化

HengLiu05站下行方向天線主要為覆蓋衡柳線衡陽聯絡線而設置。基站設備采用華為BTS 3012設備，基站功率46dBm，天線增益17dBi，相鄰小區為HengLiu04站和HengLiu06站。

方案一：增加天線下傾角

按照原設計，HengLiu05站下行方向天線下傾角為4°，降低至7°后，成功消除了對京深高鐵的干擾。但由于衡陽聯絡線上行側LSK7+600至LSK8+150段為曲線段，且位于低洼地段，兩邊為高度10-15m左右的高地。天線下傾角增大后，本段覆蓋電平為劣化至-97dBm左右，不能滿足驗收要求，因此此方案被否決。

方案二：降低基站發射功率

將HengLiu05站發射功率降至43 dBm后，多次調整天線俯仰角，都因為低洼段的場強無法達到要求而未能實施。

方案三：降低天線高度

HengLiu05站鐵塔為35m四管塔。將下行側天線降至20m處，重新調整俯仰角至3°后，LSK7+400至LSK+750段場強恢復至-87dBm，同時，京深高鐵的干擾電平降至-102dBm以下，已低于移動臺的靜態參考靈敏度，滿足衡柳線場強覆蓋及京深高鐵的覆蓋要求，HengLiu05站網絡優化任務至此完成。

3.2 WG1903站和HengLiu06站的網絡優化

衡柳線開通后，將加開由衡陽東站方向至南寧方向的動車組。列車走行于衡柳線后，移動臺將由GSM-R網絡WG1903站切換至HengLiu06站，同時向MSC報告位置更新。因此需要對WG1903站做相應配置。

在工程實際實施過程中，對WG1903站擴容一個載頻配置為O3基站，以滿足衡柳線GSM-R系統容量要求。在鄰區配置中增加HengLiu06站，同時增加一組朝向衡柳線方向的天線。相應的，在HengLiu06站的鄰區配置中增加WG1903站并通過調整天線俯仰角確定切換區域。WG1903站與HengLiu06站間線路較順直，不存在大的障礙物，且GSM-R為帶狀覆蓋，不用過多考慮俯仰角引起的天線半功率角的變化，比較容易通過調整俯仰角確定合適的切換區域。

四、結論

衡柳線GSM-R系統已安全投入運營，在衡陽樞紐地區按上述方法進行的GSM-R網絡優化取得了良好的效果，體現了該方案的科學性和可實施性。由于我國高速鐵路的快速發展，匯聚多條線路的鐵路大樞紐越來越多，對GSM-R網絡的可靠性、QoS指標要求也越來越高。如何解決鐵路樞紐內GSM-R系統網絡優化已成為GSM-R系統建設過程中的難點和關鍵點。針對鐵路樞紐內GSM-R系統的網絡優化，提出以下建議：

（1）網絡優化前，要收集樞紐內既有的、在建的和規劃的所有線路的GSM-R系統情況，包括BSC、基站設備、載頻設置情況，2M鏈路配置情況、編號方案等；

（2）網絡優化往往存在多種方案，在實際實施過程中，要從技術、投資、可實施性等多方面進行比較，以確定最優方案；

（3）網絡優化工作涉及到鐵路局、電信運營商、無委會等多個部門和單位，需要加強協調，確保工作順利實施；

（4）網絡優化是一個長期的過程，隨著樞紐建設、新線開通、線路擴能等情況，GSM-R網絡環境也會不斷變化，需要定期對GSM-R網絡進行測試，根據需要對網絡覆蓋、容量和質量進行再平衡。

參 考 文 獻

[1]鐘章隊.鐵路數字移動通信系統（GSM-R）應用基礎理論[M].北京：清華大學出版社.2009.

[2]戴美泰，等.GSM移動通信網絡優化[M].北京：人民郵電出版社.2003.

[3]胡昌桂.鐵路并線區段GSM -R系統無線覆蓋方案探討[J].鐵路通信信號工程技術，2010（2）.

[4]鐵建設[2007] 163號，鐵路GSM -R數字移動通信工程施工質量驗收暫行標準[S].北京：中國鐵道出版社.