淺析高速鐵路GSM-R覆蓋與切換

鄭偉

【摘要】 本文介紹了高速鐵路GSM-R的覆蓋方式，分析了GSM-R越區(qū)切換的優(yōu)化方法。

【關(guān)鍵詞】 高速鐵路 GSM-R 覆蓋方式 越區(qū)切換

前言：近年來(lái)隨著鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，高速鐵路的運(yùn)營(yíng)，大大提升了鐵路的運(yùn)行速度。高速鐵路運(yùn)行過(guò)程中，采用專(zhuān)用的移動(dòng)通信GSM-R，以GSM Phanse2+為協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，承擔(dān)調(diào)度、指揮任務(wù)，目的在于保證列車(chē)安全運(yùn)行。

一、高速鐵路GSM-R覆蓋方式

1.1單基站覆蓋

GSM-R系統(tǒng)中，包含多種覆蓋方式，其中最為基本的即為單基站覆蓋，在鐵路沿線設(shè)置基站，安裝定向天線時(shí)，與鐵路線方向相同，沿著鐵路線，形成橢圓形小區(qū)，實(shí)際的使用需求應(yīng)能夠滿足無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)充分覆蓋，一個(gè)GSM-R小區(qū)包含一個(gè)基站，每個(gè)基站上安裝的定向天線數(shù)量為2根，經(jīng)功率合成器，合成2根定向天線，之后與基站內(nèi)部的收發(fā)信機(jī)相連接，保證列控通信業(yè)務(wù)的順利開(kāi)展[1]。

1.2冗余覆蓋

冗余覆蓋也是GSM-R無(wú)線覆蓋中常用的方式，分為兩種：一種為同站址冗余覆蓋。在同一站點(diǎn)上并列設(shè)置兩個(gè)基站，這兩個(gè)基站完全相同，覆蓋的地理區(qū)域也相同，形成兩個(gè)一模一樣的GSM-R無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。設(shè)置單個(gè)基站時(shí)，方法相同于單基站覆蓋。對(duì)于同站址冗余覆蓋來(lái)說(shuō)，互為冗余形成的兩個(gè)GSM-R無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)其中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障導(dǎo)致通信無(wú)法進(jìn)行時(shí)，移動(dòng)臺(tái)即可開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)切換操作，啟用另一個(gè)相同的網(wǎng)絡(luò)，保證通話及數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼＿M(jìn)行[2]；另一種為交織站址冗余覆蓋，在同站址冗余覆蓋方式中，容災(zāi)問(wèn)題并未考慮，為了解決這一問(wèn)題，組建出交織站址形式，設(shè)置冗余基站時(shí)，以原有相鄰基站為基礎(chǔ)，在其中間部位設(shè)置，相當(dāng)于交織的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了兩套，而且兩套相互獨(dú)立，業(yè)務(wù)可由雙層網(wǎng)絡(luò)同時(shí)分擔(dān)，執(zhí)行通信時(shí)，可在一層網(wǎng)絡(luò)中鎖定，避免GSM-R停止通信的問(wèn)題。

1.3頻率分配

冗余覆蓋中，方案不同，頻率分配也存在差異。頻率分配效果良好，能提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。GSM-R網(wǎng)絡(luò)中，工作頻段為900MHz，上行頻段為885～889MHz，下行頻段為930～934MH，頻率帶寬4MHz。配置方法為間隔頻道配置時(shí)，載頻共包含21個(gè)。分配頻率的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)同頻道干擾、鄰頻道干擾等因素做出充分的考慮，載干比若為同頻道，控制信道及列控業(yè)務(wù)信道C/I應(yīng)在12dB以上，其他的C/I在9dB以上，若為鄰頻道，C/I在-6dB以上。規(guī)劃頻率時(shí)，同頻頻點(diǎn)不允許存在于同基站內(nèi)，在同一小區(qū)內(nèi)，BCCH、TCH之間最佳的頻率間隔應(yīng)超過(guò)400MHz。以單小區(qū)雙方向?yàn)槔O(shè)計(jì)頻率覆蓋方案時(shí)，相當(dāng)于同一組頻點(diǎn)被兩個(gè)同基站小區(qū)使用，如圖1。

二、高速鐵路GSM-R越區(qū)切換優(yōu)化方法

GSM-R網(wǎng)絡(luò)中，BTS系統(tǒng)消息發(fā)送通過(guò)SACCH信道實(shí)現(xiàn)，將相鄰小區(qū)BCCH的BA列表等發(fā)送移動(dòng)臺(tái)，移動(dòng)臺(tái)以此為依據(jù)，完成BCCH上接收電平的測(cè)量，同時(shí)，形成測(cè)量報(bào)告，反饋至BTS處。

單基站覆蓋中，列車(chē)運(yùn)行方向上前面鄰小區(qū)即為目標(biāo)小區(qū)，可以采取預(yù)先制定目標(biāo)小區(qū)方式，移動(dòng)臺(tái)監(jiān)測(cè)時(shí)，對(duì)象包含本小區(qū)上下行鏈路、目標(biāo)小區(qū)下行鏈路，根據(jù)門(mén)限值，通過(guò)比較確定切換要求是否達(dá)到。若達(dá)到，越區(qū)切換命令由BSC發(fā)出切換執(zhí)行，選擇過(guò)程被省略，簡(jiǎn)化切換過(guò)程，縮短切換時(shí)間。在冗余覆蓋中，新建鄰小區(qū)列表中包含3個(gè)小區(qū)，為有效節(jié)省存儲(chǔ)空間，采取預(yù)先存儲(chǔ)相鄰小區(qū)切換信息方式，使移動(dòng)臺(tái)預(yù)同步鄰小區(qū)過(guò)程省略。

切換前，移動(dòng)臺(tái)預(yù)處理工作僅包含兩項(xiàng)，一是測(cè)量本小區(qū)上下行鏈路，二是測(cè)量預(yù)存儲(chǔ)鄰小區(qū)的下行鏈路，完成后將結(jié)果反饋給BTS，若小區(qū)符合條件，方能進(jìn)入切換列表中。但需要注意，切換鄰小區(qū)列表包含的小區(qū)中，目標(biāo)小區(qū)并非一定為條件最優(yōu)的小區(qū)，原因是新建列表中，兩層網(wǎng)絡(luò)中共同包含鄰小區(qū)。

三、結(jié)論

鐵路通信中，GSM-R無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮重要的作用，高速鐵路具有更為特殊的環(huán)境。規(guī)劃GSM-R無(wú)線覆蓋方式，應(yīng)以鐵路沿線實(shí)際情況為根本，科學(xué)設(shè)立基站，采取簡(jiǎn)化越區(qū)切換過(guò)程的方式縮短切換時(shí)間，保證GSM-R系統(tǒng)能夠正常通信，保障行車(chē)安全。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]趙留俊.鐵路交匯區(qū)域GSM-R無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案研究[J].高速鐵路技術(shù)，2014，（05）：38-42.

[2]高云波.基于高速鐵路的GSM-R通信無(wú)線覆蓋的可靠性分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2015，（02）：113-117.