GSM-R網(wǎng)絡(luò)常見問題優(yōu)化

■ 趙君超

趙君超：安捷信技術(shù)有限公司，高級(jí)工程師，河北 廊坊，065001

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一個(gè)長期、周而復(fù)始的過程。雖然GSM-R網(wǎng)絡(luò)本身變化不大，但是鐵路沿線電磁環(huán)境變化、無源器件老化、新建鐵路對(duì)接等都會(huì)引入一些新的網(wǎng)絡(luò)問題，加之鐵路業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求非常高，因此GSM-R網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)優(yōu)化非常重要。切換、掉話、干擾是GSM-R網(wǎng)絡(luò)中3個(gè)最常見的問題，三者都會(huì)直接降低網(wǎng)絡(luò)性能，威脅鐵路運(yùn)營安全。結(jié)合華為技術(shù)有限公司（以下簡稱華為）基站控制器（BSC）特有功能，匯總以往優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，給出優(yōu)化以上3個(gè)問題的方法和流程，通過案例把優(yōu)化方法具體化、真實(shí)化，以供維護(hù)人員借鑒。

1 切換優(yōu)化

1.1 切換優(yōu)化流程

切換問題常表現(xiàn)為：不切換、頻繁（乒乓）切換、切換失敗、切換慢延遲等。切換失敗的常見原因有：硬件傳輸故障（載頻壞、合路天饋問題）、數(shù)據(jù)配置不合理、干擾、網(wǎng)絡(luò)和終端兼容性問題等。一般優(yōu)化流程見圖1。

1.2 硬件和傳輸故障

硬件故障一般都伴隨告警出現(xiàn)，但是無源器件和直放站故障往往不出現(xiàn)告警，這兩個(gè)薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)特別注意。當(dāng)小區(qū)出現(xiàn)上下行極不平衡或接收質(zhì)量極差時(shí)應(yīng)考慮硬件問題。

1.3 數(shù)據(jù)配置不合理

數(shù)據(jù)配置不當(dāng)常表現(xiàn)為：移動(dòng)終端（MS）不發(fā)起切換或切換延遲。常見的切換參數(shù)有：切換統(tǒng)計(jì)時(shí)間、切換持續(xù)時(shí)間、切換門限、小區(qū)層級(jí)信息等。不切換一般是BSC或核心網(wǎng)鄰區(qū)信息有誤導(dǎo)致。切換延遲應(yīng)結(jié)合華為GSM-R系統(tǒng)切換算法，檢測影響鄰區(qū)排序的參數(shù)。

1.4 干擾問題

目前較為常見的干擾是中國電信CDMA干擾和中國移動(dòng)E頻段盜用造成的干擾。光纖直放站與施主基站之間容易造成同頻干擾，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，直放站與施主基站之間的距離要小于1.5 km，避免直放站時(shí)延導(dǎo)致的同頻干擾。干擾通過路測、話統(tǒng)、掃頻都能發(fā)現(xiàn)，華為BSC具備上行頻點(diǎn)掃描功能，能夠精準(zhǔn)測量外界干擾的強(qiáng)度曲線，從而大體估計(jì)干擾類型。

1.5 網(wǎng)絡(luò)和終端兼容性問題

網(wǎng)絡(luò)和終端兼容性問題主要是網(wǎng)絡(luò)和終端所遵循的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議不同，需要多廠家聯(lián)合定位。

圖1 切換問題優(yōu)化流程圖

1.6 切換優(yōu)化案例

（1）現(xiàn)象描述：北京鐵路局與濟(jì)南鐵路局邊界，北京鐵路局小區(qū)向濟(jì)南鐵路局小區(qū)可順利切換，而濟(jì)南鐵路局小區(qū)向北京鐵路局小區(qū)切換存在嚴(yán)重滯后現(xiàn)象（見圖2）。

（2）分析：2個(gè)鐵路局間小區(qū)切換可以發(fā)生，說明有線網(wǎng)元沒有問題，切換受到無線參數(shù)影響可能性較大，尤其是鄰區(qū)優(yōu)先級(jí)排序相關(guān)參數(shù)。通過對(duì)濟(jì)南鐵路局BSC數(shù)據(jù)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)外部小區(qū)的小區(qū)優(yōu)先級(jí)設(shè)為“優(yōu)先級(jí)-3”，導(dǎo)致目標(biāo)小區(qū)排序非常靠后，只能觸發(fā)緊急切換，致使切換明顯延遲（見圖3）。

（3）處理措施：將外部小區(qū)中濟(jì)南鐵路局鄰區(qū)的“小區(qū)優(yōu)先級(jí)”修改為“優(yōu)先級(jí)-1”，北京鐵路局與濟(jì)南鐵路局之間切換正常。

2 業(yè)務(wù)信道掉話優(yōu)化

2.1 掉話處理流程

對(duì)于新建網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)信道掉話一般是綜合性問題，參數(shù)、硬件、工程質(zhì)量、干擾覆蓋等因素都可能存在影響。對(duì)于一個(gè)已經(jīng)穩(wěn)定的交付網(wǎng)絡(luò)突發(fā)掉話問題，更多的是與網(wǎng)絡(luò)近期變化情況相關(guān)，尤其是外界電磁環(huán)境的變化。一般掉話問題的定位方法及流程見圖4。

2.2 掉話問題分析

首先要明確掉話位置，找出掉話小區(qū)，依次進(jìn)行覆蓋、干擾、鄰區(qū)參數(shù)等排查。切換掉話多是由于目標(biāo)小區(qū)存在問題，穩(wěn)態(tài)掉話多是由于服務(wù)小區(qū)存在問題，常見的掉話原因和分析手段見表1。

3 干擾排查

3.1 干擾分類

3.1.1 互調(diào)干擾

互調(diào)干擾在GSM-R網(wǎng)絡(luò)中越來越常見?；フ{(diào)干擾是由于天線、接頭、微波器件等老化，線性指標(biāo)下降導(dǎo)致。鐵路周邊電信運(yùn)營商天線老化也會(huì)發(fā)生互調(diào)，產(chǎn)生帶外干擾，干擾信號(hào)落在930～934 MHz內(nèi)，干擾GSM-R系統(tǒng)。

3.1.2 網(wǎng)外干擾

當(dāng)CDMA與GSM-R基站在鄰近建設(shè)，CDMA發(fā)射機(jī)雜散后，帶外泄漏信號(hào)落在GSM-R上行接收頻段內(nèi)，干擾GSM-R上行；移動(dòng)公司使用GSM-R頻段，直接干擾GSM-R正常通信；鐵路周邊大功率發(fā)射機(jī)雜散或天線老化，使發(fā)射信號(hào)擴(kuò)散到GSM-R頻段內(nèi)，造成對(duì)GSM-R系統(tǒng)的干擾。

圖2 路測數(shù)據(jù)分析

圖3 網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)優(yōu)先級(jí)設(shè)置不合理

圖4 掉話問題分析流程

表1 常見的掉話原因和分析手段

3.2 干擾排查相關(guān)數(shù)據(jù)

要解決干擾，首先要發(fā)現(xiàn)干擾，定位干擾類型，然后排除或降低干擾。干擾排查是非常復(fù)雜的過程，通常遵循先后臺(tái)分析后現(xiàn)場掃頻的策略。華為BSC具有豐富的干擾相關(guān)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)功能，為干擾后臺(tái)分析提供數(shù)據(jù)資源。常用數(shù)據(jù)有：上下行接收質(zhì)量、上行干擾帶指標(biāo)、上行頻點(diǎn)掃描數(shù)據(jù)。各指標(biāo)具體說明如下。

3.2.1 上下行接收質(zhì)量數(shù)據(jù)

（1）含義：按照GSM協(xié)議規(guī)定，不同誤碼率對(duì)應(yīng)不同的接收質(zhì)量等級(jí)，具體等級(jí)見表2。

（2）測量對(duì)象：載頻。

（3）優(yōu)點(diǎn)：能夠區(qū)分上下行接收質(zhì)量的差異，從而明確接收質(zhì)量的短板是在下行通道還是上行通道；能夠區(qū)分不同頻點(diǎn)接收質(zhì)量的差異，從而確定受干擾的頻點(diǎn)；自動(dòng)長期統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)量較大，規(guī)律性明顯且一致。

（4）缺點(diǎn)：GSM-R話務(wù)量較小，每小時(shí)內(nèi)統(tǒng)計(jì)的數(shù)值較少。

3.2.2 上行干擾帶指標(biāo)數(shù)據(jù)

（1）含義：基站子系統(tǒng)（BSS）計(jì)算并上報(bào)空閑信道的干擾狀況，為BSC指配信道提供判斷依據(jù)。把干擾強(qiáng)度分為5個(gè)等級(jí)。各干擾等級(jí)對(duì)應(yīng)的干擾強(qiáng)度為：-105 dBm、-98 dBm、-90 dBm、-87 dBm和-85 dBm。

（2）測量對(duì)象：載頻。

（3）優(yōu)點(diǎn)：能夠區(qū)分不同頻點(diǎn)受干擾情況，從而確定受干擾的頻點(diǎn)；自動(dòng)長期統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)量很大，規(guī)律性明顯且一致；在空閑態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，更適合GSM-R網(wǎng)絡(luò)話務(wù)量低的特征。

網(wǎng)管提取的干擾帶數(shù)據(jù)見表3。

3.2.3 上行頻點(diǎn)掃描數(shù)據(jù)

（1）含義：華為GSM-R網(wǎng)管特有功能，能夠?qū)ι闲懈蓴_信號(hào)逐個(gè)頻點(diǎn)掃描，掃描精度1 dBm。上行頻點(diǎn)掃描是針對(duì)上行干擾電平進(jìn)行的測試。

（2）優(yōu)點(diǎn)：能夠全頻段逐頻點(diǎn)掃描，掃描精度達(dá)到1 dBm；能區(qū)分天線主集和分集通道受到干擾的情況。

掃頻結(jié)果見表4。

3.3 外界干擾排查案例

（1）現(xiàn)象：路測過程中，某GSM-R基站測試時(shí)切換成功率很低。

（2）分析：信號(hào)強(qiáng)度較高，下行質(zhì)量很好，推斷為設(shè)備問題或上行干擾問題。設(shè)備無告警，上下行平衡正常，推斷為干擾問題。分析網(wǎng)管采集的質(zhì)量、干擾、頻點(diǎn)掃描話統(tǒng)數(shù)據(jù)，上行接收質(zhì)量明顯差于下行接收質(zhì)量。提取該小區(qū)干擾帶指標(biāo)，存在持續(xù)干擾，干擾強(qiáng)度約-95 dBm。對(duì)該小區(qū)進(jìn)行上行頻點(diǎn)掃描，掃頻結(jié)果如下：可明顯看出CDMA的頻段內(nèi)電平非常高，接近-40 dBm，電信800 M頻段的CDMA頻點(diǎn)主要使用了878.49 MHz、877.26 MHz及876.03 MHz。在這幾個(gè)頻點(diǎn)上接受電平都很高，且掃頻結(jié)果呈現(xiàn)出CDMA頻段兩端電平下降很快（見圖5）。綜合分析后，基本可以確定是CDMA干擾，現(xiàn)場掃頻發(fā)現(xiàn)在GSM-R基站附近存在中國電信的CDMA基站，且兩者天線基本為正對(duì)狀態(tài)，相距只有80～100 m。對(duì)CDMA基站現(xiàn)場掃頻，發(fā)現(xiàn)信號(hào)雜散嚴(yán)重（見圖6）。

表2 接收質(zhì)量等級(jí)與誤碼率對(duì)應(yīng)表

表3 網(wǎng)管提取的干擾帶數(shù)據(jù)

表4 上行頻點(diǎn)掃描結(jié)果

（3）干擾處理：與電信運(yùn)營商協(xié)調(diào)，通過對(duì)CDMA基站加濾波器得以解決。

3.4 樞紐地區(qū)自干擾解決方案

（1）樞紐地區(qū)優(yōu)化面臨的問題：傳統(tǒng)宏基站覆蓋小區(qū)數(shù)目多，頻率規(guī)劃難度大，容易造成網(wǎng)內(nèi)自干擾；樞紐地區(qū)宏基站成面狀覆蓋，難以保證有序切換。

圖5 上行頻點(diǎn)掃描結(jié)果

圖6 現(xiàn)場勘測

（2）解決方案：華為分布式基站采用空口時(shí)延同步技術(shù)，從而避免光線傳輸產(chǎn)生的時(shí)延，并且分布式基站具備“共小區(qū)”功能，“共小區(qū)”的基站享有相同的小區(qū)信息和頻率。將樞紐區(qū)域作為一個(gè)“共小區(qū)”，不但避免直放站所面臨的時(shí)延干擾，增強(qiáng)覆蓋，而且保障切換秩序，便于頻率規(guī)劃。宏基站與分布式基站覆蓋效果示意圖見圖7。

采用“共小區(qū)”方式使頻率規(guī)劃相對(duì)寬松，避免網(wǎng)內(nèi)同鄰頻干擾，是樞紐地區(qū)覆蓋的首選解決方案。圖8為分布式基站在鐵路應(yīng)用的示意圖。

圖7 宏基站與分布式基站覆蓋效果示意圖

圖8 分布式基站鐵路應(yīng)用案例

[1] 華為技術(shù)有限公司. GSM無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化[M]. 北京：人民郵電出版社，2004