探討GSM-R 接口監測技術對GSM-R 無線網絡優化意義

曾永偉

（中鐵二十一局集團電務電化工程有限公司，蘭州 730000）

隨著社會經濟快速發展，鐵路工程增多，實現通信技術的穩定性，才能創造安全的運行環境。GSM-R 技術起源于歐洲，符合通信信號一體化技術的發展需求，于2000年正式確定為我國鐵路專用通信技術，可以傳送列車運行信息、調度命令、區間移動公務通信、應急指揮等。以下結合個人實踐和以往研究成果，探討了GSM-R 接口監測技術對GSM-R 無線網絡的優化意義。

1 GSM-R 無線網絡系統的組成和應用

1.1 系統組成

GSM-R 無線網絡系統由網絡交換子系統、基站子系統、操作維護子系統、分組無線業務子系統、智能網子系統、固定接入交換子系統和無線終端系統組成。GSM-R 無線網絡系統，通過網絡交換子系統實現與其他通信網絡電路域業務的互聯互通；通過分組無線業務子系統實現與其他數據信息網絡的分組域業務的互聯互通。

1.2 系統應用

結合GSM-R 無線網絡系統的特點，目前承載的鐵路業務為：①列車控制，調度語音指揮行車，鐵路應急指揮通信；如：C3列控業務；高級語音業務（語音組呼、語音廣播、優先級與強拆）②無線車次號信息、調度命令、近路預告信息；③智能業務；如：功能尋址和位置的尋址業務，功能號注冊、注銷與管理業務，增強型接入矩陣業務。作為鐵路系統通信工作的基礎，GSM-R 無線網絡系統關系到鐵路運輸的安全性。為了進一步提高運輸效率和服務質量，必須對該技術進行優化。

2 GSM-R 無線網絡的常見問題和改進措施

2.1 跨區域切換

列車在運行期間，會經過多個基站服務區，要想獲得連續性的數據傳輸服務，要求不同服務區的交接點可以及時切換。考慮到列車運行的距離長，基站服務區數量多，會有頻繁性的跨區切換動作。再加上列車運行速度快，在各個服務區的邊界處停留時間短，必須對跨區域切換進行優化。

跨區域切換時，常見問題主要包括：①不切換；②切換失敗；③切換延遲等。分析其原因，主要是硬件故障，或者參數設置不合理。對此，優化措施如下：第一，分析GSM-R 無線網絡的配置，尤其是了解MSC、BSC 軟件的運行特點，依據系統設計要求，掌握硬件參數、版本特征、切換計算方法、歷史運行信息、參數變更資料等。第二，通過檢查，明確異常切換的范圍，如果只是相鄰區域發生異常，要重點查看該區域的基站硬件；如果是同一個BSC 下的區域發生異常，要查看BSC、MSC 的數據兼容配置情況。第三，如果參數設置無誤，應利用網管系統查看告警信息，例如載頻告警、駐波比告警、光傳輸系統告警等。第四，結合告警記錄，統計話務狀態，了解切換性能，看掉話率是否平穩，計算出入切換成功率，并明確切換失敗的原因。第五，提升切換性能時，除了調整硬件設備，還應該調整設備參數，掌握系統切換算法，對切換優先級、切換門限進行調節，并且模擬相關程序，以實現最優狀態。

2.2 網絡布局

從鐵路通信系統的特點來看，是以鐵軌的延伸方向為準，將通信系統劃分為多個小區域。但是，考慮到鐵路通信系統的整體性，網絡布局時要分析各個區域之間的影響，以及GSM-R 無線網絡系統和社會系統之間的影響。

針對網絡布局問題，改進措施如下：①了解整個通信網絡的結構、基站安裝的位置、天線的設定情況，從而評估信號傳輸質量，針對低質量信號進行優化。②針對外部環境對系統造成的干擾，應該采取有效的控制措施，創設出多個系統共存的環境，以便提高數據傳輸的效率和質量。

2.3 信號干擾

GSM-R 無線網絡系統的干擾，分為網內干擾、網外干擾兩種類型，其中網內干擾是系統自身形成的干擾；網外干擾是GSM 系統、CDMA 系統形成的干擾。

分析網內干擾的原因，一是多徑干擾，即同一個信號源發生信號后，采用多種傳輸途徑，導致不同傳輸途徑的反射不同、用時不同，信號接收端就會產生信號疊加效應。對此，應該分析當地的信號傳輸特點，合理設置基站的位置和天線角度。二是異區干擾，主要是相鄰通信區域，受到地理位置的影響，相鄰區域可能出現重合頻段，繼而造成干擾。對此，應該結合地理特征，合理劃分小區域，科學分配頻段，以保證通信暢通。

針對網外干擾，鐵路通信工作期間，GSM 系統和GSM-R 系統的頻帶相鄰，雖然規范要求鐵路兩側2km 處，作為通信服務的分水嶺，但實際施工中難以落實，繼而產生干擾問題。例如：CDMA 系統的擴頻過濾技術，會對GSM-R 系統信號產生干擾。對此，應該在沿線測定接收到的信號，分析干擾源，并和當地GSM 系統或CDMA 系統運營商協調，調整基站參數或天線方向。

3 GSM-R 接口監測技術的應用及優化意義

3.1 技術應用

GSM-R 接口監測技術，是利用CTCS-3業務鏈路中的部分接口，開展監測和分析工作。具體來說，包括實時采集信令、在線監視用戶、監視網絡狀況、異常數據分析查詢等功能，從而優化GSM-R 無線網絡。接口示意圖如下：

其中，Abis 口負責連接基站BTS 和控制器BSC；A 口負責連接控制器BSC 和移動交換中心MSC；PRI 口負責連接移動交換中心MSC 和無線閉塞中心RBC。利用這3個接口，一方面能了解鏈路信令、信息，另一方面可以監測網絡狀況，以便及時發現問題、解決問題。

3.2 結構體系

GSM-R 接口監測技術系統，分為采集層、處理層、分析層三個層次，其中采集層在最下端，分析層在最上端。采集層的采集板卡會接收數據；然后轉發給處理層的接口服務器；最后匯總到分析層的服務器、網管終端，為工作人員的決策提供依據。該監測系統，可以實現覆蓋分析，包括交織覆蓋分析、鄰區覆蓋分析、頻組覆蓋分析等，先判斷信號的強度，然后優化網絡；也可以分析無線質量，統計傳輸質量分布、監測用戶上下行接收電平分布，明確干擾信號并采取優化措施。

3.3 實際案例

以國內某高鐵線路為例，高速列車在某次運行期間，發生超時降級問題。工作人員查看接口監測系統，發現上行電平值正常，但通信質量明顯變差；沒有下行電平值；Abis 接口信令顯示無線鏈路中斷。對此，系統發起物理層拆線，在BSC管網查詢干擾情況，結果顯示64頻點突發強干擾，明確了故障發生原因。后來維修人員查明干擾源，清除后優化了網絡。總結來看，正是因為使用了GSM-R 接口監測技術，實現了故障的快速診斷和處理，保證了列車運行的安全性。

4 結束語

GSM-R 無線網絡系統，是鐵路運輸通信應用的標準體系，主要由基站子系統、網絡交換子系統、操作維護子系統、通用分組無線業務子系統四個部分構成。文中指出GSM-R 無線網絡的常見問題，提出相應的改進措施，并結合案例闡述了GSM-R 接口監測技術的應用及優化意義。結果顯示：應用GSM-R 接口監測技術，可以對通信故障進行快速診斷、快速處理，保證列車安全運行。