GSM-R網外干擾問題的分析處理及經驗

■ 李繼元 趙建國 于東旭 閆慧霞

GSM-R網外干擾問題的分析處理及經驗

■ 李繼元 趙建國 于東旭 閆慧霞

GSM-R網絡作為鐵路專用移動通信系統(tǒng)，承載著調度通信、CTCS-3級列控系統(tǒng)（C3）數(shù)據(jù)傳送、調度命令信息傳送、無線車次號信息校核等諸多重要行車業(yè)務。GSM-R網絡的服務質量關系到列車的行車安全。但由于GSM-R網絡與公眾電信網絡共用900 MHz（E-GSM）頻段，容易受網外電磁干擾影響服務質量，因此需要針對網外干擾開展密切監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)疑似干擾要迅速、果斷采取措施，以保障高速鐵路行車通信業(yè)務的正常使用。

1 案例分析

1.1 案例描述

自2013年7月15日10：08開始，北京鐵路局GSM-R核心節(jié)點GSM-R接口監(jiān)測系統(tǒng)（GIMS）和列控設備動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)（DMS）終端分別陸續(xù)報某高速鐵路C3業(yè)務連接中斷和無線超時告警，均發(fā)生在該高速鐵路K19—K20附近，且均為上行列車。截至17：30，造成當日GXXX等9列高速列車由C3降級至CTCS-2級列控系統(tǒng)（C2）運行，對當日該高速鐵路C3業(yè)務的正常運用構成較大影響。

通過分析監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場測試將問題逐步鎖定為網外干擾，通過迅速采取一系列應對措施，及時排除了網外干擾。

1.2 GIMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析

GIMS系統(tǒng)Abis接口數(shù)據(jù)顯示，發(fā)生C3降級C2運行的上行列車均在該高速鐵路DJKXLS-ZZD03小區(qū)內發(fā)起了下行鏈路質量差（連續(xù)5級以上）引起的緊急性質量切換，而非正常情形下的功率預算切換（即好小區(qū)切換），最終切換超時引起掉線，Abis接口監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。

通過上述Abis接口監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，在10：08之前切換均正常，DJKXLS-ZZD03向DJKXLS-ZZD02切換良好，切換時間在毫秒級別；自10：08開始，切換原因及切換的順序均發(fā)生了改變，大部分切換原因為下行質量差，且DJKXLS-ZZD03小區(qū)的大部分切換都向DJKXLSZZD01進行，切換時間均在5 s左右，最終超時導致切換掉線。初步判斷下行質量切換掉線可能為外來電磁干擾所致。

1.3 GSM-R無線網管（RC）數(shù)據(jù)分析

通過RC對該高鐵DJKXLS-ZZD03、DJKXLSZZD02、DJKXLS-ZZD01三個基站進行相關查詢，確認基站硬件無任何告警，提取相關上行干擾帶測量日志數(shù)據(jù)見表2。

從上述上行干擾帶測量日志數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)段在10：00后，DJKXLS-ZZD02、DJKXLS-ZZD04基站的上行干擾帶測量值未見明顯變化，而DJKXLS-ZZD01、DJKXLS-ZZD03基站的上行干擾帶測量值大于Band3的數(shù)據(jù)明顯增多。初步判斷DJKXLS-ZZD01、DJKXLSZZD03基站范圍內存在外來電磁干擾。

1.4 現(xiàn)場測試

當日12：30左右，現(xiàn)場維護人員到達DJKXLSZZD01、DJKXLS-ZZD03基站附近區(qū)域，隨即利用測試手機對該區(qū)域GSM-R網絡信號進行掃頻測試，測試結果顯示DJKXLS-ZZD03基站BCCH頻點CH1007場強（電平）正常，DJKXLS-ZZD02基站BCCH頻點CH1001場強（電平）正常，DJKXLS-ZZD01基站BCCH頻點CH1016場強（電平）正常。繼續(xù)對該區(qū)域進行不間斷的往復持續(xù)掃頻，14：20左右發(fā)現(xiàn)在DJKXLS-ZZD03基站下CH1016頻點場強存在非規(guī)律性突發(fā)增強現(xiàn)象，即正常情況下場強在-90 dBm左右，而非規(guī)律性的場強變化最高值可達-57 dBm，遠大于DJKXLS-ZZD02基站CH1001頻點在該處的場強。后續(xù)發(fā)現(xiàn)CH1015、1017、1020、1021頻點也存在非規(guī)律性增強的相似現(xiàn)象。測試結果與上述網管分析結果吻合，即終端切換時，未能正常自DJKXLSZZD03基站的CH1007頻點切至DJKXLS-ZZD02基站的CH1001頻點，而是由于CH1016頻點場強突發(fā)增強導致DJKXLS-ZZD03基站的CH1007頻點異常切至DJKXLSZZD01基站的CH1016頻點。

經過上述測試和分析，重點查找CH1016頻點場強非規(guī)律性增強的原因。通過在DJKXLS-ZZD01、DJKXLSZZD02基站下測試，CH1016頻點場強未見明顯或異常變化，基本排除了DJKXLS-ZZD01、DJKXLS-ZZD02基站附近存在外來電磁干擾的可能，將外來電磁干擾基本定位在DJKXLS-ZZD03基站附近。后續(xù)發(fā)現(xiàn)在DJKXLSZZD03基站下對CH 1016頻點進行鎖頻時不能解碼，可初步確認電磁干擾為網外信號源。

鑒于上述過程的初步結論和該區(qū)域基站單網交織冗余的實際情況，采取了預案措施，于當日15：08通過RC確定當時無業(yè)務占用的條件下，對DJKXLS-ZZD01基站（BCCH1016）進行了閉鎖。閉鎖后在DJKXLS-ZZD03基站下，仍然能夠測到CH1016頻點，場強仍可達-57 dBm。在截屏（錄像）取證后，于15：20通過RC對DJKXLS-ZZD01基站（BCCH1016）進行解鎖。至此確認在DJKXLS-ZZD03基站附近存在較大功率的外來電磁干擾。此后又通過一系列干擾源定位測試，基本確定干擾源位于DJKXLS-ZZD03基站正北約1 km處。

表2 GSM-R無線網管上行干擾帶測量數(shù)據(jù)

1.5 處理措施

通過上述分析和測試工作，可以確認該外來電磁干擾可對該高速鐵路DJKXLS-ZZD03、DJKXLS-ZZD01基站的通信業(yè)務產生影響，并且由于距離等因素，對DJKXLS-ZZD03基站通信業(yè)務的正常運用產生的影響較大。在未消除干擾之前，為了保證GSM-R網絡通信業(yè)務的正常運用，于當日15：26通過RC確定當時無業(yè)務占用的條件下，對DJKXLS-ZZD03基站進行了閉鎖，此后至此次事件結束，該區(qū)域未再發(fā)生列車CTCS-3降級運行。與此同時，于當日15：35按相關流程向當?shù)責o線電管理局進行了申告，通報了有關現(xiàn)象及DJKXLS-ZZD03基站地理信息等事項。

1.6 處理結果

當日17：30左右，當?shù)責o線電管理局反饋，已通過有關渠道查明 當?shù)啬畴娦胚\營商當日在該區(qū)域安排有施工作業(yè)，并已勒令其停工并撤離。為確保干擾已消除，開展了對DJKXLS-ZZD03基站的復測，發(fā)現(xiàn)CH1016頻點的場強已降至-90 dBm，并通過鎖頻解碼方式判斷CH1016頻點信號為DJKXLS-ZZD01基站頻點。CH1015、1017、1020、1021頻點的非規(guī)律性增強現(xiàn)象也相應消失。在初步確認此前外來電磁干擾已消除的情況下，于17：36通過RC對DJKXLS-ZZD03基站進行解鎖，恢復該高速鐵路該區(qū)域的基站單網交織冗余保護。

2 經驗總結和改進思路

通過對網外干擾案例的分析，總結分析處理網外干擾問題的流程見圖1。

GSM-R核心節(jié)點網管人員在日常值守和數(shù)據(jù)分析的基礎上，如發(fā)現(xiàn)GIMS和DMS系統(tǒng)終端所報C3業(yè)務連接中斷或無線超時告警存在地點集中的統(tǒng)計規(guī)律，應立即結合RC開展聯(lián)合分析，首先排除設備硬件問題，綜合分析各接口監(jiān)測和硬件日志數(shù)據(jù)，迅速判斷是否可能系外來電磁干擾造成異常。

圖1 分析處理網外干擾流程

當懷疑存在外來電磁干擾影響行車通信業(yè)務時，應立即安排現(xiàn)場維護人員在網管指揮、配合下，對事發(fā)區(qū)域開展往復式、多批次現(xiàn)場測試。當事發(fā)區(qū)域基站具備單網交織等冗余方式時，可利用RC確定無業(yè)務占用的時機下，對單一基站進行短時間閉鎖，期間開展針對性現(xiàn)場測試，以迅速確定干擾頻點的相關信息，確認并取證干擾現(xiàn)象。

當確定外來電磁干擾相對穩(wěn)定的影響單一基站的行車通信業(yè)務且事發(fā)區(qū)域基站具備單網交織等冗余方式時，可利用RC確定無業(yè)務占用的時機下，對該基站（或指定載頻）進行閉鎖，臨時規(guī)避使用受干擾頻點，以實現(xiàn)臨時恢復或保障該基站的行車通信業(yè)務。

充分利用并完善鐵路無線電頻率保護長效機制溝通平臺，進一步加強與地方無線電管理部門的協(xié)作，當基本確定系外來電磁干擾影響鐵路行車通信業(yè)務時，應迅速啟動向地方無線電管理部門的申告、執(zhí)法配合等流程，以迅速排除干擾從而恢復鐵路行車通信業(yè)務。

充分利用并完善鐵路沿線通信基礎設施共建共享溝通協(xié)調機制平臺，逐步開展與相關公眾電信運營商的溝通聯(lián)系，逐步銜接雙方接口部門（或單位）并建立互信，逐步實現(xiàn)公眾電信運營商在鐵路沿線開展網絡建設、調整、優(yōu)化等工作前通報鐵路相關部門。從而實現(xiàn)在心中有數(shù)的基礎上，通過提前準備相關應急預案或應對措施，最大程度降低其干擾鐵路行車通信的安全風險。

[1] 鐘章隊，李旭，蔣文怡. 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.

[2] 龍騰. GSM/GSM-R網絡干擾檢測技術研究與實現(xiàn)[D].北京：北京交通大學，2007.

李繼元：北京鐵路局電務處，工程師，北京，100860

趙建國：北京鐵路局電務處，工程師，北京，100860

于東旭：北京鐵路局電務處，工程師，北京，100860

閆慧霞：北京鐵路局北京通信段，工程師，北京，100069

責任編輯 陳曉云