青藏鐵路GSM-R系統(tǒng)硬件維護及網(wǎng)絡優(yōu)化

■ 宋黨國

GSM-R鐵路通信技術的應用在我國是一個全新的領域、一個全新的系統(tǒng)。青藏鐵路處在高原的特殊環(huán)境，增加了GSM-R系統(tǒng)設備故障處理和維護難度。雖然GSM-R系統(tǒng)與公共無線網(wǎng)絡GSM系統(tǒng)的維護有相似之處，但GSM-R系統(tǒng)的指標遠高于GSM系統(tǒng)，并與列控系統(tǒng)密切相關，給維護工作增加了難度。針對青藏鐵路GSM-R系統(tǒng)設備日常維護、網(wǎng)絡優(yōu)化進行分析與探討。

1 核心網(wǎng)的故障分析及處理

日常維護中發(fā)現(xiàn)GSM-R系統(tǒng)硬件故障較多，硬件故障處理主要采用查看資料、請教專家和借助積累的經(jīng)驗。以基站控制器（BSC）上SUP2板時鐘告警故障處理和更換M S接口板NT9X20W為例，介紹GSM-R系統(tǒng)硬件的日常維護。

1.1 SUP2板時鐘告警

1.1.1 故障現(xiàn)象

OMC-R網(wǎng)管告警：

No tific a tio n num be r：13447703 - Even t：BEGINNING OF M AJOR HARDWARE FAULT Ob ject：BSC CHAIN

BSC 21 Instance：Chain B

Fault Num ber：20

ALARM ON CLOCKSHIP OF THE SUP BOARD Transm ission Date：01/02/95 00：14：59

Reception Date：24/01/02 22：46：38

Postm ortem Indication：Norm al

Supp lem entary Inform ation：

1.1.2 故障分析

fault num ber 20保留在OMC-R并不意味著硬件發(fā)生故障。如果是硬件原因?qū)е鹿收现苯痈鼡Q相關板件即可。如果出現(xiàn)以下原因：

diagnostic = cause 03：drift threshold overcross.

diagnostic = cause 04：hour received from locked clock chip

主要是晶體石英時鐘的頻偏等問題導致。

1.1.3 處理方法（硬件故障）

（1）SUP2板件更換流程的詳細過程可參照北電網(wǎng)絡有限公司 NTP手冊的41章節(jié)步驟進行。

（2）板件處于正常工作狀態(tài)，從OM C-R網(wǎng)管上手動清除故障即可。

1.1.4 日常預防性檢查

為了徹底清除OM C-R網(wǎng)管告警，必須對BSC chain進行重新切換。

1.2 替換MS模塊接口板卡NT9X20

1.2.1 更換前的準備

（1）核對替換板卡與被替換板卡的序列號是否一致。

（2）記錄更換板卡的詳細原因。

（3）從北電網(wǎng)絡有限公司NTP手冊或其他維護資料中查找更換板卡的詳細步驟。

1.2.2 更換步驟

確認所要替換的接口板卡是不是在主時鐘平面上，如果是在主時鐘平面，則需要進行主從時鐘倒換（主從時鐘倒換后兩個平面要達到SYNC同步狀態(tài)）。

（1）將從時鐘平面屏蔽和掉電；

（2）更換板卡；

（3）重新給從時鐘平面加電；

（4）重新裝載從時鐘平面；

（5）測試從時鐘平面運行情況；

（6）恢復服務。

1.2.3 換卡操作步驟及告警清理

（1）確定需要更換的接口板卡，查看PEC是否一致。查看PEC及軟件裝載版本（新卡的軟件裝載版本應高于舊卡），在M AP終端上輸入：＜che ck re l m s pec re lease命令。

（2）查看M AP終端，確保所需更換的板卡位于從時鐘平面：＜m ap ci；m tc；m s。如果需要替換的板卡不在從時鐘平面上則運行下條指令：＜swm ast。

（3）置忙從時鐘平面：＜bsy m s_num ber。

（4）將從時鐘平面掉電。

（5）更換板卡。帶上防靜電手環(huán)；斷開光纖連接；撥開手柄，拔出電路卡；確認新舊卡PEC一致，按原方式插回卡；重新接上光纖（按斷開前正確連接）；板卡加電；重新裝載從時鐘平面：＜m ap c i；m tc；m s和＜loadm s m s_num ber；測試從時鐘平面運行情況：＜tst m s_num ber；恢復服務：＜rts m s_num ber。

GSM-R系統(tǒng)的日常維護應根據(jù)網(wǎng)管監(jiān)測情況，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，其核心網(wǎng)的維護應依靠網(wǎng)管監(jiān)測掌握設備運行狀態(tài)，做到提前預防，早發(fā)現(xiàn)、早分析、早處理，不留任何故障隱患。

2 BTS的日常維護及故障處理

在青藏鐵路GSM-R系統(tǒng)的基站收發(fā)信機（BTS）維護過程中，容易出現(xiàn)故障的硬件是DRX板卡。出現(xiàn)故障時，先在網(wǎng)管上進行軟鎖放，讓設備單板重啟，如軟鎖放不成功，維護人員需到現(xiàn)場，并根據(jù)實際情況進行故障排查處理。例如QZ120基站（楚瑪爾河車站）多次出現(xiàn)BTS A網(wǎng)或B網(wǎng)DRX板卡告警情況，處理方法：一是傳輸室從GSM-R網(wǎng)管對DRX板卡進行軟鎖放，成功率在50％左右；二是遠程啟動無效情況下，工區(qū)人員攜帶DRX備板到現(xiàn)場進行設備掉電重啟，如故障不能恢復則更換備板。處理此類故障應特別注意在單板啟動時，基站覆蓋區(qū)域內(nèi)應無列車運行；整機啟動時，基站整個環(huán)網(wǎng)內(nèi)應無通過列車運行。其余板件的故障率較低，損壞后更換備板即可。PCM板卡較穩(wěn)定，4年使用中只出現(xiàn)過一次故障。

3 饋線部分的日常維護及故障處理

饋線部分的維護應根據(jù)鐵道部通信新維規(guī)要求，定期對GSM-R系統(tǒng)的饋線部分進行檢查，4年的維護工作積累了大量的維護經(jīng)驗。2009年4月，QZ100 A網(wǎng)直放站信號突然變?nèi)?，功率輸?85 d Bm，現(xiàn)場反復測試和排查分析，發(fā)現(xiàn)問題出在直放站近端機天線饋線部分。處理方法：一是采用故障定位方法測試近端機到天線的駐波比，發(fā)現(xiàn)近端機到天線45 m駐波比為10（天饋駐波比要求小于1.5），駐波比性能遠遠低于要求指標；二是檢查發(fā)現(xiàn)饋線與天線接頭處發(fā)生斷裂，更換后恢復；三是饋線維護時，饋線與各連接部分的接頭不要頻繁打開，因接頭部分極易損壞而造成故障，饋線不要彎折，尤其是塔上的饋線要綁扎牢固，若出現(xiàn)松動，格拉段頻繁的大風極易導致饋線接頭部分損壞。

4 天線的日常維護

天線維護包括天線俯仰角、方位角，應與工程設計參數(shù)一致，板狀天線要固定牢靠。俯仰角和方位角的調(diào)整采用方位儀及角度儀精確測試后確定。儀表測試發(fā)現(xiàn)與工程設計參數(shù)值及網(wǎng)絡優(yōu)化后的結果不一致時，需要及時調(diào)整，確保網(wǎng)絡正常覆蓋。

基站天線在35～45 m高的鐵塔上，長時間受大風和雨雪天氣影響，角度難免發(fā)生微小變化。針對青藏鐵路的特殊環(huán)境，在日常維護和網(wǎng)絡優(yōu)化中發(fā)現(xiàn)，GSM-R系統(tǒng)場強覆蓋受天線角度變化影響較大。針對此類現(xiàn)象，青藏鐵路采取對天線加固方式，確保天線不被大風吹歪或角度發(fā)生變化。

5 網(wǎng)絡優(yōu)化

網(wǎng)絡優(yōu)化是根據(jù)網(wǎng)絡性能變化采取一定的優(yōu)化措施。網(wǎng)絡優(yōu)化過程中首先要掌握現(xiàn)網(wǎng)基本信息，了解網(wǎng)絡設備類型；其次是整理分析網(wǎng)絡基礎數(shù)據(jù)，如OBS性能數(shù)據(jù)、3個接口數(shù)據(jù)（PRI接口、Abis接口、A接口）、GSM-R網(wǎng)絡場強覆蓋測試數(shù)據(jù)、GSM-R網(wǎng)絡Qos測試數(shù)據(jù)；第三是通過以上基礎數(shù)據(jù)分析，制定可行有效的網(wǎng)絡優(yōu)化方案，在優(yōu)化工作實施后密切關注優(yōu)化效果；第四是微調(diào)和及時總結有效優(yōu)化經(jīng)驗，創(chuàng)建故障庫以備日后查閱。

5.1 掌握現(xiàn)網(wǎng)基本信息

（1）掌握GSM-R系統(tǒng)運行的協(xié)議版本。

（2）掌握基站工程參數(shù)：基站、直放站、小區(qū)、天饋系統(tǒng)、環(huán)境等信息。

（3）掌握無線參數(shù)：小區(qū)、網(wǎng)絡、切換門限、功率控制、接入電平、鄰區(qū)等參數(shù)，以及GSM-R系統(tǒng)設定的計數(shù)器和計時器等。

（4）掌握話務統(tǒng)計數(shù)據(jù)：話統(tǒng)原始數(shù)據(jù)、KPI公式，以及KPI統(tǒng)計說明；了解全網(wǎng)一定時間內(nèi)的忙時話務量、無線業(yè)務信道（TCH）掉話率、TCH擁塞率、獨立專用控制信道（SDCCH）擁塞率、SDCCH分配成功率、切換成功率、無線接入性、干擾情況和PCU擁塞率。

（5）掌握網(wǎng)絡規(guī)劃原則：頻率規(guī)劃、小區(qū)名規(guī)劃、全球小區(qū)識別碼（CGI）規(guī)劃、基站識別碼（BSIC）規(guī)劃等原則。

（6）掌握信道配置：公共控制信道（CCCH）、SDCCH信道和分組數(shù)據(jù)信道（PDCH）的配置原則，以及半速率和AMR的使用情況。

（7）掌握移動交換中心（M SC）相關信息：M SC尋呼方式、網(wǎng)絡側(cè)位置更新時間、位置更新成功率、尋呼成功率、M SC間切換成功率、M SC側(cè)關于支持半速率和全速率之間切換的控制參數(shù)、語音版本和加密算法、T305和T308計時器等設置。

（8）掌握現(xiàn)網(wǎng)各硬件設備之間的連接，以及電路配置情況。

5.2 掌握網(wǎng)絡設備類型

（1）掌握現(xiàn)網(wǎng)設備所支持的協(xié)議版本。

（2）掌握各網(wǎng)元的型號和軟件版本信息：M SC、BSC、BTS的型號和軟件版本。

（3）掌握BSC配置信息：廠家、下掛基站數(shù)量、載頻數(shù)、半速率載頻數(shù)量、覆蓋區(qū)域、從屬MSC情況。

（4）掌握基站基本配置信息：基站型號、傳輸模式、E1數(shù)量、從屬BSC、MSC情況。

（5）掌握基站覆蓋能力：基站型號、載頻配置、合路器類型、合路方式、合路損耗、機頂功率、避雷器、濾波器。

（6）掌握塔放信息：塔放種類、頻段、塔放增益、工作電壓、工作電流、供電方式。

（7）掌握饋線信息和規(guī)格：對7/8，5/4，13/8 3種直徑饋線的使用規(guī)則、饋線長度。

（8）掌握室內(nèi)覆蓋信息：室內(nèi)覆蓋方式及饋線布置原則。

（9）掌握直放站信息：直放站的類型、站址、施主基站、發(fā)射功率、增益、底噪放、頻點設置、天線配置。

5.3 整理分析基礎數(shù)據(jù)

整理分析基礎數(shù)據(jù)包括3部分。一是OM C-R的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析：每天統(tǒng)計OBS數(shù)據(jù)、掉話率、切換掉話率、TCH的擁塞率、SDCCH的擁塞率、TCH的業(yè)務量和SDCCH的業(yè)務量等指標。二是整理地圖和頻率規(guī)劃：包括頻率配置、切換關系、基站結構、經(jīng)緯度、俯仰角、方位角、高度，歸屬BSC和LAC區(qū)等信息。三是撥打和實地SDCCH的業(yè)務量等指標。二是整理地圖和頻率規(guī)劃：包括頻率配置、切換關系、基站結構、經(jīng)緯度、俯仰角、方路測：重點對列車故障區(qū)域進行測試，分析天線覆蓋、基站切換、鄰頻和同頻干擾程度，初步掌握惡化區(qū)域的主要問題。通過對OBS性能數(shù)據(jù)、3個接口數(shù)據(jù)，以及實地路測數(shù)據(jù)進行綜合分析，掌握目前網(wǎng)絡運行中存在的問題，提出合理優(yōu)化方案。

5.4 優(yōu)化實施階段

制定優(yōu)化方案主要采取基站告警排障、基站檢查、直放站檢查、頻率規(guī)劃優(yōu)化、天線調(diào)整、切換關系修改、干擾排查措施。通過這些措施，達到優(yōu)化目的，降低擁塞率和掉話率，提高接通率，改善網(wǎng)絡覆蓋，提高通話質(zhì)量和網(wǎng)絡性能等。

基站故障排除后，網(wǎng)絡指標大幅度提高。通過路測和性能統(tǒng)計分析驗證優(yōu)化方案實際效果，分析存在的問題，發(fā)現(xiàn)新問題。在優(yōu)化實施階段，應每天統(tǒng)計網(wǎng)絡運行報告，用于評估每日優(yōu)化效果，發(fā)現(xiàn)和分析當日網(wǎng)絡存在的問題。

為了便于掌握網(wǎng)絡參數(shù)設置的整體情況，在慎重確定合理的取值后，統(tǒng)一各小區(qū)參數(shù)。優(yōu)化實施階段必須建立詳細完整的優(yōu)化日志，有利于整理優(yōu)化思路和結合統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析評估每項工作效果。

5.5 微調(diào)和總結

在優(yōu)化效果的基礎上，通過優(yōu)化系統(tǒng)控制參數(shù)和小區(qū)選擇參數(shù)等方案進行網(wǎng)絡微調(diào)，了解整體網(wǎng)絡優(yōu)化，包括網(wǎng)絡結構與無線參數(shù)設置。

網(wǎng)絡結構調(diào)整建議主要是對LAC區(qū)的劃分，應結合目前LAC區(qū)的規(guī)模、LAC區(qū)邊界及現(xiàn)場情況合理劃分。無線參數(shù)檢查包括基礎參數(shù)的設定、優(yōu)化區(qū)域頻點檢查、優(yōu)化區(qū)域鄰區(qū)檢查等。

優(yōu)化區(qū)域的路測環(huán)節(jié)包括優(yōu)化前和優(yōu)化后的多次測試。根據(jù)路測數(shù)據(jù)分析提出調(diào)整建議，如鄰區(qū)設置、天線調(diào)整等。多次測試可以確定哪些優(yōu)化手段適應優(yōu)化區(qū)域的網(wǎng)絡特點。

網(wǎng)絡監(jiān)測環(huán)節(jié)是對每天存在TOPN的小區(qū)進行處理，同時關注話務量變化大的小區(qū)。對出現(xiàn)告警的小區(qū)應及時通知相關部門進行處理。

微調(diào)應在第五階段實施，評估前期工作，確認是否需要進行LAC重新分區(qū)、調(diào)整BSC的基站和微調(diào)直放站參數(shù)等。對比以上各項工作優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)，完成優(yōu)化報告和總結經(jīng)驗。

6 網(wǎng)絡優(yōu)化的應用

6.1 Z490A直放站區(qū)域問題分析及處理方案

2010年某日11：31分，T166/57在當雄發(fā)生通信超時。PRI接口顯示原因值是38（無線鏈路失敗）。通過對Abis接口信令分析，通信中斷因QZ490A直放站區(qū)域radio link failu re造成。針對故障情況，及時從OM C-R網(wǎng)管和傳輸網(wǎng)管進行檢查。檢查直放站網(wǎng)管并查看機房網(wǎng)管告警信息：當日 QZ490A_R1基站傳輸無告警，Abis測量報告顯示中斷前電平值-58 dB，有7級上行質(zhì)量鏈路。將經(jīng)過此處故障車和正常車的Ab is測量報告進行對比，確定QZ490A_R1基站在此處的覆蓋電平?jīng)]有變化。對OBS性能數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)當日11：30—11：45QZ490基站非解碼電平不正常，band4嚴重異常。

6.2 QZ490A質(zhì)量分析

QZ490A覆蓋區(qū)域地形復雜，溝塹縱橫，設計采用附加一個直放站對其盲區(qū)進行覆蓋。設計將QZ490A基站朝向QZ482A基站，可覆蓋2 504 m，兩個直放站間可覆蓋1 700 m，通過板狀天線與QZ483A基站共同覆蓋690 m。為了確定測量報告中上行質(zhì)量存在的區(qū)域，明確QZ490A基站實際覆蓋和使用情況，采用Ca llPath Trace 工具對QZ490A基站發(fā)生的所有業(yè)務進行統(tǒng)計分析。其結果表明，上行質(zhì)量發(fā)生在電平-37～-60 d B，下行質(zhì)量集中在-70 dB，QZ490A基站鏈路預算平衡。上行質(zhì)量問題主要發(fā)生在TA〉4 之后，根據(jù)TA 的計算，上行干擾主要集中在QZ490A與QZ483A直放站共同覆蓋的690 m之間，設計圖上的R1離基站2 504 m，同時考慮板狀天線最少覆蓋330 m，因此懷疑上行質(zhì)量問題是在隧道漏纜覆蓋的550 m與板狀天線覆蓋的330 m內(nèi)。

6.3 分析結果及處理方案

根據(jù)分析結果懷疑直放站區(qū)域上行質(zhì)量問題由干擾造成，為此采取以下處理方案。

（1）更換QZ490A_R1直放站板狀天線及板狀天線到漏纜處接頭。

（2）攜帶測試手機，在GSM-R系統(tǒng)加call trace數(shù)據(jù)，天線更換后在QZ490A_R1直放站板狀天線覆蓋區(qū)域進行撥打測試，查看問題區(qū)域通信過程中無線鏈路通信質(zhì)量劣化情況是否好轉(zhuǎn)。

（3）如果QZ490A_R1直放站板狀天線覆蓋區(qū)域質(zhì)量劣化依然嚴重，更換QZ490直放站A，B網(wǎng)到板狀天線耦合器的信號線纜，更換后在QZ490A_R1直放站板狀天線覆蓋區(qū)域進行撥打測試，查看問題區(qū)域通信過程中無線鏈路通信質(zhì)量。

（4）如果QZ490A_R1直放站板狀天線覆蓋區(qū)域質(zhì)量劣化依然嚴重，斷開QZ490A_R1直放站漏纜與板狀天線的鏈接。在質(zhì)量劣化嚴重區(qū)域，在高于軌面3～4 m位置進行同頻干擾掃頻。

（5）采用以上處理方案沒有發(fā)現(xiàn)故障問題，將Q Z490A_R 1直放站的上行增益降低，由50 d B降至45 dB。

（6）上行增益降低后，通過查看過往車輛數(shù)據(jù)和CallPathTrace 的跟蹤數(shù)據(jù)，QZ490A_R1直放站的上行質(zhì)量問題得到解決，達到優(yōu)化效果。

[1] 韓斌杰. GSM原理及其網(wǎng)絡優(yōu)化[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001

[2] 鐘章隊，李旭，蔣文怡，等. 鐵路綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng)（GSM-R）[M]. 北京：中國鐵道出版社，2003