提高GSM-R無線切換成功率案例分析

馬 捷 上海鐵路局上海通信段

提高GSM-R無線切換成功率案例分析

馬 捷 上海鐵路局上海通信段

越區切換對于無線通信質量的影響是十分顯著的。特別是在運行C3控車區段，越區切換的參數設置會影響C3控車的CSD指標，不恰當地調整了切換參數，會直接影響到切換位置，同時也會影響切換中斷時間，間接影響CSD指標中的CSD連接建立時延、越區切換成功率、越區切換中斷時間、CSD傳輸干擾時間等，嚴重的會導致掉話、C3降級的發生。

GSM-R；無線切換；C3降級

1　引言

上海局GSM-R無線側設備主要采用諾基亞及華為兩家公司的設備。本文以華為BTS3012型基站為例，介紹了無線側切換參數作用、關系以及相互作用后對現網運用質量的效果。

列車運行過程中，在呼叫期間，基站定時對移動臺的信號進行測量和評估，當檢測到異常情況時，基站立即向BSC發出切換信號，BSC會尋找一個新的小區或新信道，找到后出發一個切換；否則通信會在原來的信道上繼續進行，同時，嘗試切換的過程周期性地重復進行。如果完成切換，原來的信道就被釋放。切換的目的是在移動中保持通話的連續性，降低擁塞率及掉話率。GSM-R系統中切換發起的原因主要有緊急切換和普通切換。切換流程中，主要步驟有：測量及測量報告上報、測量報告預處理、切換判決、切換執行。

當前解決切換掉話的方法主要分為兩種，一種為對硬件設備進行調整，滿足覆蓋、切換要求，另一種為調整基站軟件參數。本文主要分析了在杭長線的基站覆蓋區通過調整華為基站設備的軟件參數，例如PBGT、P/N、磁滯，來實現網絡的優化，提高切換成功率，降低切換原因造成C3掉話次數，保障列車安全、高效運行。

本文主要通過杭長高鐵諸暨至義烏間一個典型案例的分析，簡單闡述切換參數對于無線網絡優化的影響。

2　華為基站切換相關參數簡述

華為BTS3012型基站涉及到切換關系的主要參數有基站發射功率、PBGT、P/N、切換磁滯以及小區優先級等參數。這些參數之間相互作用影響著基站間的切換關系。基站發射功率調整由于會影響兩個方向的覆蓋，所以一般單方向網絡優化時不建議修改基站發射功率。

2.1PBGT

PBGT切換算法是一種基于路徑損耗的切換。它和其他切換算法的最大區別在于--以路徑損耗而不是接收功率作為切換的觸發條件。為了避免乒乓切換，PBGT只在同層同級的小區之間進行。

鄰近小區的下行電平和服務小區下行電平之差大于PBGT切換門限時，才進行向鄰近小區的PBGT切換。當取值小于64時，則意味著切換可以向比服務小區電平低的鄰小區進行切換。取值范圍：0～127，對應（－64～63）dB。

PBGT是華為內部的一種切換算法，通俗來說，PBGT的值減去64即相當于諾西的HOM值。例如A基站向B基站的PBGT切換門限設置為66，則只有當B基站的電平值比A基站好2 dB以上時才滿足切換發生條件（此處的好是指電平值負值的高）。

2.2P/N

P/N是華為切換參數之一，為統計/持續時間。它與PBGT是2個相互獨立的參數，同時對小區切換起作用。

P/N表示的是統計/持續時間，例如P/N值設置為6/4，表示當鄰小區電平在6個測量報告中，有4個比當前服務小區電平值高（所謂的高其實應該是以PBGT為基準），則滿足切換條件，反之則不滿足。改變P/N值，可以改變切換發起的采樣時間。可以有效避免在電平交疊區乒乓切、回切的發生。

2.3切換磁滯

華為基站內部有一個16位的小區排序碼，關系到切換時候選小區的優先級，這16位的排序碼中，1至3位為相鄰小區電平值，第四位為磁滯比較位。5-14位為小區分層服務，該功能在專網取值統一，無需比較。關于第四位磁滯比較位取值：鄰小區大于等于服務小區電平加磁滯取0，反之取1。小區優先級大小主要就是看這4位。在第四位相同時才比較前三位。

3　實際案例分析

3.1故障現象

4月20日，G1452次列車在行駛至ZJ-YW12（K263+661）處降級。通過Abis口看切換詳情，本次降級是由于列車附著在YiWu基站時發生切換失敗導致。在降級之前總共發生2次切換，第一次是由YiWu站正常切換至ZJ-YW13，第二次切換是由ZJ-YW13回切至YiWu站，隨后列車行駛至K263+ 661處，從YiWu站至ZJ-YW12切換失敗，導致通信中斷后降級（見圖1）。

圖1 G1452切換詳情圖

（1）第一次切換原因：

ABIS口信令：

第一次切換在K267+237處，從YiWu正常切換至ZJYW13，隨后在11∶42∶22.1180（K264+282）回切至YiWu，從電平上看，切換發生前，鄰區BCCH1009與1013電平值存在交疊區，同時ZJ-YW13向YiWu基站的P/N至為3/2，是導致回切發生的主要原因（見圖2）。

圖2 列車在ZJ-YW13基站的測量報告

（2）第二次切換原因

在從ZJ-YW13回切至YiWu后，Abis口顯示NB0為ZJYW12的1013，電平值-47，與華為廠家聯系后，發送切換時候選小區有一個排序，關系到不止電平值一個參數。小區排序遵循一個16 Bit準則，即用華為內部有一個16位的小區排序碼，1至3位為相鄰小區電平值，第四位為磁滯比較位。5-14位為小區分層服務，該功能在專網取值統一，無需比較。關于第四位磁滯比較位取值：鄰小區大于等于服務小區電平加磁滯取0，反之取1。小區優先級大小主要就是看這4位。由于ZJ-YW12的磁滯比較位比ZJ-YW13低，即使電平值高，用戶也不會向ZJ-YW12切換（見圖3）。

圖3 列車在YiWu基站覆蓋下的測量報告

當列車行駛至K263+661處時，下行通信質量至7，發生質差切，但此時ZJ-YW12上行電平弱至-110，導致無法成功切換至ZJ-YW12。

從Abis口信令中看，存在T200計時器超時。T200計時器是為了防止車載臺吊死而設置的，周而復始的計時，當T200計時器超時后會釋放通信鏈路。

在11∶42∶41.1470時，由于列車運行距離服務基站逐漸拉遠，下行質量至7，T200計時器超時，導致通信中斷后降級（見圖4）。

圖4 Abis口測量報告下行通信質量至7

3.2故障分析

在2015年4月20日10∶00至12∶：00之間GSM-R核心設備、基站控制器及相關基站無相關告警。 G1452由于切換失敗導致列車降級。切換失敗原因有：1.YiWu站覆蓋范圍有效電平與ZJ-YW12的有重疊區。2.ZJ-YW13至YiWu的P/N值設置過小，為3/2，即3個測量報告中，2個滿足PBGT切換門限即發生切換，尤其是在電平交疊區，3/2的P/N值很容易滿足，使得在電平交疊區過早的發生切換，從而導致回切的發生。

3.3處理方案

如果要對于本次切換進行調整，一方面可以從基站硬件進行調整，例如調整天線俯仰角和方位角來對切換位置進行調整，另一方面可以從網管參數上對切換位置進行調整。軟件方面的參數調整與基站硬件調整相比，優點在于易實現，網優效率高，如若因調整后引起了不可預計的故障，也可快速還原。所以對于本次故障，主要思路是從網管軟件參數上進行調整。

（1）處理思路

目前國內外對于CKD-MBD療效尚無統一判定標準，本次臨床研究參照第三版《腎臟病學》［11］（王海燕主編）、2013年中華醫學會腎臟病學分會頒布的《慢性腎臟病礦物質和骨異常診治指導》［8］及《中藥新藥臨床研究指導原則》中“中藥新藥治療慢性腎功能衰竭臨床研究指導原則”［9］而制定。CKD-MBD療效判定標準：顯效：臨床癥狀積分減少在60%及以上，且血清Ca、P、iPTH至少有兩項在目標范圍［12］之內。有效：臨床癥狀積分減少在30%～60%，且血清Ca、P、iPTH只有一項在目標范圍［12］之內。無效：臨床癥狀積分減少在30%及以下，且血清Ca、P、iPTH均不在目標范圍［12］之內。

方案一：

為避免切換失敗的發生，對ZJ-YW13至ZJ-YW12小區切換參數PBGT與切換磁滯、P/N值進行修改，減小ZJ-YW13至ZJ-YW12的切換門限值（PBGT）與P/N值，使得ZJ-YW13至ZJ-YW12的切換難度減小，切換條件更容易滿足。

但這種操作容易對切換位置發生影響，導致CSD指標中切換間隔時間不滿足20s一次。由于該區段存在電平交疊區，更改ZJ-YW13至ZJ-YW12小區切換參數效果可能不明顯。修改之后回切的問題還是沒有解決，如若問題再次出現，可能還要牽涉到調整YiWu基站的俯仰角、方位角及參數調整，所以本次優化不采用方案一。

方案二：

上述案例中，首要問題是在ZJ-YW13時回切至YiWu，這個回切是由于該區段存在電平交疊區而導致的。故可調整ZJ-YW13對YiWu的切換門限PBGT和P/N值，使ZJ-YW13對YiWu的切換條件提高，從而避免回切的發生。避免了回切，同時也不會對切換位置造成改變，不會出現到回切之后導致的切換失敗問題。故本次優化采用方案二較好。

（2）故障處理

采用了上述方案中的方案二，方案二不涉及到硬件上的調整，即可解決回切與切換失敗的發生。

具體調整如下：將ZJ-YW13向YiWu基站的PBGT切換門限由68改為69，P/N值由3/2改為8/6。

ZJ-YW13向YiWu基站的PBGT切換門限由68改為69，使得切換發生的條件從原先的目標小區比服務小區電平值高4dB提高至5dB，P/N值由3/2改為8/6則增加了切換時的采樣點，同時在電平交疊區域，切換發生時的判決時間增加，目的在于等列車駛過電平交疊區，至電平相對穩定的區域再發生切換。

4　無線網絡優化的建議

YiWu至ZJ-YW12區間GSM-R網絡優化工作經過大家的共同努力，該區段無線質量、切換、測量報告指標有了顯著提升。在工作過程中我們提高了工作經驗，也遇到了不少問題。今后需要注意主要有以下幾點：

（1）切換順序要嚴格按照設計規劃的要求，對不滿足切換順序的基站可通過先修改PBGT參數HOM值等方法，后調整天線方位角、俯仰角，或者來滿足切換要求。

（2）利用C3接口監測網管分析C3降級車輛，各線路應該定時隨機抽樣列車仔細分析其切換位置、電平等參數。對于因切換門限模糊等現象要通過C3接口監測系統ABIS口數據及時分析、日常巡檢等方式早期發現，以解決切換關系復雜難題。避免列車因切換原因在此降級，做到預防修，以提升列車運行質量。

（3）加強網絡優化分析，合理制定網優工單，最終形成測試-分析-調整-再測試-再分析-再調整的循環過程。

責任編輯：王 華

來稿日期：2016-06-01