城市軌道交通無線車載電臺“未就緒”問題及解決方案

關(guān)國俊

（廣州市地下鐵道總公司運營事業(yè)總部，510380，廣州∥工程師）

色碼（Colour Code，簡為CC）是無線集群系統(tǒng)同步廣播參數(shù)之一，用于在同一個無線網(wǎng)絡(luò)中區(qū)分不同的基站。其取值范圍為1～63，默認值為1。色碼作為一種重要的無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，參與了小區(qū)選擇、小區(qū)重選及小區(qū)切換等事件過程。合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)中的色碼，對于網(wǎng)絡(luò)的正常運行十分重要。本文結(jié)合摩托羅拉無線集群網(wǎng)絡(luò)中車載電臺在列車折返過程中出現(xiàn)的“未就緒”現(xiàn)象進行分析，并對色碼規(guī)劃的重要性進行探討。

1 “未就緒”現(xiàn)象及分析

1.1 “未就緒”現(xiàn)象發(fā)生背景

城市軌道交通列車從線路的一端運行至另一端進行折返時，一般采用換端運行的方式。即：列車司機離開原來前進方向的列車車頭，進入另一端，再進行反向的運行操作。為了保障司機與行車調(diào)度之間的通信，在司機進行換端的同時，車載電臺也需要進行類似的換端操作。即：原前進方向車尾的車載電臺需調(diào)整為當前車頭狀態(tài)，稱之為“就緒”；而原前進方向車頭的車載電臺同步調(diào)整為車尾狀態(tài)。此過程成功完成后，當前車頭的車載電臺進入“就緒”狀態(tài)，可以正常與行車調(diào)度進行通信；若此過程失敗，當前車頭的車載電臺將不能與行車調(diào)度進行通信，稱之為“未就緒”。通常情況下，無線車載電臺的車頭車尾轉(zhuǎn)換動作由列車自動監(jiān)控（ATS）系統(tǒng)發(fā)送的折返報文觸發(fā)自動完成；但在某些特殊情況下，如設(shè)備故障或通信信號聯(lián)調(diào)未完成時，就需要司機在換端后人工對車載電臺進行換端操作。

在某線路的調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)列車在終點站折返后會出現(xiàn)“未就緒”的現(xiàn)象，對車載電臺的正常通信造成影響。通過統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)此類現(xiàn)象時，系統(tǒng)無異常告警，且無線手持臺在同一站點的通信正常，故基站故障或基站與中央交換機通信故障導(dǎo)致“未就緒”的可能性基本上可排除。對出現(xiàn)“未就緒”的車載電臺進行測試，其通信功能正常，二次開發(fā)設(shè)備的狀態(tài)也未見異常，且出現(xiàn)此類故障的車載電臺并非集中在某些列車上，因此，二次開發(fā)設(shè)備與原裝車載電臺之間通信異?；騿瘟熊囓囕d電臺故障導(dǎo)致此類故障的可能性也較小。為了找出導(dǎo)致此類異?，F(xiàn)象的原因，需對車載電臺“就緒”過程的每一個環(huán)節(jié)進行分析。

1.2 “未就緒”發(fā)生原因分析

1.2.1 “就緒”流程

如圖1所示，列車車載電臺“就緒”的過程如下：

（1）司機按壓車載電臺面板上的相關(guān)按鍵，車載電臺向短數(shù)據(jù)路由器（Short Data Router，簡為SDR）發(fā)送請求信息；

（2）SDR 將此信息發(fā)送至無線調(diào)度臺進行確認；

（3）無線調(diào)度臺反饋確認信息給SDR；

（4）SDR 將確認信息發(fā)送回車載電臺，車載電臺進入“就緒”狀態(tài)，成為當前車頭，同時原車頭的車載電臺成為當前車尾。

在多次的信令跟蹤過程中發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)“未就緒”現(xiàn)象時，上述步驟1～3均能正常完成，但步驟4中出現(xiàn)了“失敗”信息。由此可以判斷，導(dǎo)致“未就緒”的問題點出在SDR 下發(fā)信息到車載電臺的環(huán)節(jié)上。

圖1 車載電臺“就緒”流程圖

1.2.2 SDR 工作原理

為了對網(wǎng)絡(luò)中的無線用戶進行管理，無線集群系統(tǒng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫會記錄保存每一個無線用戶的用戶信息及狀態(tài)信息；同時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中無線用戶實時登記位置的變化，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫也會同步更新，以確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準確性，如表1所示。

表1 基站與用戶ID對應(yīng)表

SDR 主要負責處理無線集群系統(tǒng)的短信息業(yè)務(wù)。當SDR向車載電臺發(fā)送信息時，SDR 先在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫查詢目標車載電臺及其登記基站的對應(yīng)關(guān)系。如在某一時刻，SDR 要向ISSI為503004的車載電臺發(fā)送短信息，根據(jù)表1的對應(yīng)關(guān)系，SDR 查詢到此時該車載電臺登記在ID 為001的基站。根據(jù)查詢結(jié)果，SDR將短信息通過相關(guān)的接口及傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送到基站001，再由基站001在其覆蓋范圍內(nèi)對車載電臺進行信息發(fā)布。SDR信息發(fā)布如圖2所示。

圖2 SDR 信息發(fā)布

1.2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常

進一步對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)“未就緒”故障時，本來應(yīng)該登記在基站001 的車載電臺（如503004），卻登記在基站003，如表2所示。根據(jù)SDR的工作原理，系統(tǒng)發(fā)送給車載電臺503004的短信息將通過基站003發(fā)出，但車載電臺503004并不在此基站覆蓋范圍內(nèi)，接收不到相關(guān)信息。由此可見，正是由于這一數(shù)據(jù)異常，導(dǎo)致了“未就緒”現(xiàn)象的出現(xiàn)。

表2 異常的基站與用戶ID對應(yīng)表

如圖3所示，無線集群系統(tǒng)中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是一個實時更新的數(shù)據(jù)庫，正常情況下，當列車從小區(qū)003的覆蓋范圍運行至小區(qū)001的覆蓋范圍時，車載電臺會進行小區(qū)重選，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫隨小區(qū)重選的發(fā)生而更新。但在實際調(diào)試過程中，卻出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫未能實時更新的異常現(xiàn)象。因此，需對車載電臺的小區(qū)重選進行分析，看其是否出現(xiàn)異常。

1.2.4 小區(qū)重選

為了滿足隧道區(qū)間無線信號的連續(xù)覆蓋及系統(tǒng)容量的需求，一般地鐵線路采用“基站主覆蓋＋直放站補充覆蓋”的形式進行覆蓋，同一條線路中同時存在不同基站的無線信號。當列車從一個基站的覆蓋區(qū)進入另一個基站的覆蓋區(qū)時，車載電臺就會進行小區(qū)重選。小區(qū)重選一方面保證車載電臺遠離某個覆蓋區(qū)后能及時進入另一個覆蓋區(qū)，避免出現(xiàn)脫網(wǎng)；另一方面及時通知系統(tǒng)更新車載電臺的位置信息，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準確性。

圖3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫更新

通過對相關(guān)數(shù)據(jù)檢查發(fā)現(xiàn)，由于頻率資源緊張，該線路基站的頻率復(fù)用方式為F1F2F1F2，即隔站復(fù)用；同時，各基站在數(shù)據(jù)配置時色碼均采用了默認值C1（如圖4所示）。這樣的配置導(dǎo)致了小區(qū)002的鄰區(qū)003與001出現(xiàn)了同頻同色碼的現(xiàn)象。當車載電臺遠離小區(qū)002，接收到小區(qū)001的信號時，由于同頻同色碼現(xiàn)象的存在，車載電臺未能準確區(qū)分小區(qū)001與小區(qū)003，導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)異常。

圖4 小區(qū)重選

2 解決方案

色碼在無線終端識別基站時起到重要的作用，特別是在鄰區(qū)組中出現(xiàn)同頻小區(qū)時，可以避免選擇錯誤的目標小區(qū)。

為了驗證是否由于同頻同色碼導(dǎo)致了“未就緒”，在該線路嘗試重新規(guī)劃色碼的操作，采用“C1C2C3C1C2C3”的色碼復(fù)用方式，如表3所示。重新規(guī)劃色碼后，新的頻率／色碼組合可有效避免鄰區(qū)中出現(xiàn)同頻同色碼現(xiàn)象。在修改色碼后，通過長時間的運行觀察，車載電臺在折返站的換端“就緒”功能均能正常實現(xiàn)，“未就緒”現(xiàn)象得到了很好的解決。

表3 新的頻率／色碼組合方案

3 結(jié)語

在無線基站的數(shù)據(jù)初始化過程中，即使沒有人工設(shè)置色碼，它也會被設(shè)置為默認值，在進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，通常更傾向于頻率的規(guī)劃而忽略了色碼的規(guī)劃。在頻率資源充足的情況下，頻率的復(fù)用距離較大，色碼的作用未能完全顯示出來；但隨著頻率資源的緊張，合理規(guī)劃色碼的重要性就逐漸凸顯。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，色碼的復(fù)用方式應(yīng)該避免與頻率的復(fù)用方式相同，同時，還要避免同一個小區(qū)的鄰區(qū)組中存在同頻同色碼小區(qū)的現(xiàn)象。

［1］徐小濤.數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)原理與應(yīng)用［M］.北京：人民郵電出版社，2008.

［2］陳德榮，劉永乾，蔣麗.移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與工程設(shè)計［M］.北京：北京郵電大學出版社，2010.

［3］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.