跨三個(gè)MSC切換導(dǎo)致概率性降級(jí)問題

任夢(mèng)溪

摘要：本文針對(duì)某局××高鐵BSC接入新設(shè)MSC后出現(xiàn)的跨三個(gè)MSC切換概率性切換失敗導(dǎo)致CTCS-3無(wú)線連接超時(shí)問題進(jìn)行深入分析，找到問題根因并提出解決方案。XX高鐵在列車運(yùn)行期間，列車通過NSC切換區(qū)域，偶爾發(fā)生跨區(qū)MSC切換失敗，造成車-地通信中斷，CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)失效降級(jí)運(yùn)行。通過數(shù)據(jù)收集和故障分析，確定故障為通信鏈接響應(yīng)超時(shí)所致，針對(duì)故障原因提出解決方案，排除列車跨區(qū)運(yùn)行切換失敗的故障現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：MSC切換;CTCS-3無(wú)線連接超時(shí);T7定時(shí)器

中圖分類號(hào)：TP391.41? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1007-9416（2018）10-0000-00

CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)基于GSM-R無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)車-地信息雙向傳輸，無(wú)線閉塞中心（RBC）生成行車許可，軌道電路實(shí)現(xiàn)列車占用檢查，應(yīng)答器實(shí)現(xiàn)列車定位，并具備CTCS-2級(jí)功能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。

CTCS-3中文名稱是：中國(guó)列車控制系統(tǒng)-3級(jí)[1]列控系統(tǒng)，應(yīng)用在時(shí)速大于300km的客運(yùn)專線和高速鐵路中。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)包括：地面控制設(shè)備、車載控制設(shè)備、GSM-R無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)四部分組成。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)在CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，軌旁增加無(wú)線閉塞中心RBC設(shè)備，車-地增加GSM-R無(wú)線電臺(tái)，車載增加無(wú)線接口模塊，實(shí)現(xiàn)基于GSM-R無(wú)線網(wǎng)線的車-地雙向信息傳輸。車載控制設(shè)備通過GSM-R無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)向軌旁發(fā)送列車位置和列車參數(shù)信息，軌旁無(wú)線閉塞中心RBC設(shè)備通過GSM-R向車載發(fā)送行車許可、線路參數(shù)和臨時(shí)限速信息，實(shí)現(xiàn)連續(xù)列車運(yùn)行控制功能。GSM-R網(wǎng)絡(luò)作為車-地之間信息交互承載通道，傳遞車載控制設(shè)備（ATP）和地面控制設(shè)備（RBC[2]）的列控信息。如果車-地通信中斷，列車將降級(jí)至CTCS-2級(jí)運(yùn)行。CTCS-3系統(tǒng)如圖1所示。

1 問題描述

某局于某日0：15-1：50完成了××[3]高鐵BSC接入新設(shè)華為MSC，施工結(jié)束后，該路局通信段根據(jù)施工方案組織了相關(guān)撥測(cè)并添乘DJ8723、DJ8724動(dòng)檢車進(jìn)行撥測(cè)驗(yàn)證，語(yǔ)音通信、進(jìn)路預(yù)告、調(diào)度命令、299組呼、210組呼、跨局路由更新、C3列控等業(yè)務(wù)均正常。隨后，利用接口監(jiān)測(cè)網(wǎng)管和DMS網(wǎng)管繼續(xù)觀察××高鐵列車運(yùn)行情況，6：21發(fā)現(xiàn)DJ8722次列車運(yùn)行發(fā)生列車CTCS-3無(wú)線連接超時(shí)，但不影響列車運(yùn)行速度。后續(xù)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)G1971、G1964次等陸續(xù)降級(jí)，當(dāng)天××高鐵共運(yùn)行列車75趟，其中降級(jí)23趟，降級(jí)現(xiàn)象如下：

（1）XXD往ZZ方向：ATP在XXD（某局諾基亞MSC）切換ZZ-XZD19（鄰局MSC）成功，ZZ-XZD19切換ZZ-XZD18 成功，ZZ-XZD18（鄰局MSC）切換TSXLS01A（某局華為MSC）失敗，ATP發(fā)生C3降級(jí)。

（2）ZZ往XXD方向：ATP在TSXLS01A（某局華為MSC）切換ZZ-XZD18（鄰局MSC）成功，ZZ-XZD18切換ZZ-XZD19 成功，ZZ-XZD19（鄰局MSC）切換XZD（某局華為MSC）失敗，ATP發(fā)生C3降級(jí)。

現(xiàn)象總結(jié)：當(dāng)行車路線為某局華為MSC<—>鄰局MSC<—>某局諾基亞MSC 時(shí)，ATP將發(fā)生跨3個(gè)MSC切換場(chǎng)景，在此場(chǎng)景下，鄰局MSC概率性出現(xiàn)切換失敗，車-地通信中斷，造成列車降級(jí)運(yùn)行。

2 問題排查

為查找原因，我們針對(duì)可能的原因進(jìn)行分析，按照“分類查找、縮小范圍”的原則，分別對(duì)傳輸電路質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)電磁環(huán)境、GSM-R無(wú)線側(cè)設(shè)備、GSM-R交換側(cè)設(shè)備和互聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.1傳輸電路質(zhì)量排查

為確保傳輸電路質(zhì)量，對(duì)本次施工涉及的27條電路和既有某局華為MSC與某局諾基亞MSC、鄰局MSC之間的14條互聯(lián)電路進(jìn)行性能分析，定時(shí)分析電路是否有誤碼、指針調(diào)整等異常事件，分析結(jié)果顯示，所有電路性能均正常。

2.2現(xiàn)場(chǎng)電磁環(huán)境排查

為確?！痢粮哞F在發(fā)生降級(jí)的區(qū)間電磁環(huán)境滿足GSM-R網(wǎng)絡(luò)要求，一方面由專業(yè)工程師到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電磁環(huán)境測(cè)試，沒有發(fā)現(xiàn)無(wú)線干擾;另一方面，調(diào)看近10天的接口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和DMS網(wǎng)管數(shù)據(jù)，該區(qū)間未發(fā)生因無(wú)線干擾引起的C3降級(jí)。

2.3 GSM-R無(wú)線側(cè)和GSM-R交換側(cè)排查

為確保GSM-R無(wú)線側(cè)設(shè)備和GSM-R交換側(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，對(duì)當(dāng)天××高鐵BSC割接涉及的數(shù)據(jù)腳本共計(jì)1052條命令進(jìn)行逐一分析，發(fā)現(xiàn)施工涉及的數(shù)據(jù)腳本正確無(wú)誤。為核對(duì)施工時(shí)的操作準(zhǔn)確性，從新設(shè)華為MSC網(wǎng)管導(dǎo)出施工當(dāng)天的所有操作記錄和保存的腳本，與施工方案的腳本進(jìn)行核對(duì)，均無(wú)誤。

2.4互聯(lián)數(shù)據(jù)排查

為核實(shí)××高鐵BSC至新設(shè)華為MSC之間的通信正常，對(duì)××高鐵BSC至新設(shè)華為MSC之間的PRI口、A口、Ater鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確認(rèn)物理鏈路狀態(tài)正常。

為核實(shí)某局諾基亞MSC和某局華為MSC之間的信令是否正常，用網(wǎng)絡(luò)信令測(cè)試儀對(duì)兩者之間的E口信令進(jìn)行掛表測(cè)試，均未發(fā)現(xiàn)異常[4]。

無(wú)線鏈路超時(shí)造成車-載信息傳輸中斷，意味著CTCS-3系統(tǒng)失效，為保障運(yùn)行安全，列車只能降速運(yùn)行。

3 問題分析

3.1 ZZ到某局方向華為MSC分析（G1914）

3.1.1 E接口信令分析

某局華為MSC在10：22：55收到鄰局的后續(xù)切換請(qǐng)求消息，攜帶目的小區(qū)LAC 0X410b以及目的MSC號(hào)碼8614900411（某局諾基亞MSC）。某局華為MSC向某局諾基亞MSC發(fā)起切換消息，某局諾基亞MSC返回切換響應(yīng)消息。局間連接建立完成后，10：22：57某局華為MSC給鄰局MSC回后續(xù)切換響應(yīng)消息，此時(shí)某局華為MSC進(jìn)入等待切換檢測(cè)消息狀態(tài)。7秒后某局華為MSC未收到某局諾基亞MSC發(fā)送的切換檢測(cè)消息，定時(shí)器超時(shí)，主動(dòng)發(fā)出ABORT消息，拆除呼叫。整個(gè)切換過程如圖2所示。

3.1.2原因分析綜述

某局諾基亞MSC沒有發(fā)送切換檢測(cè)消息（HO_DETECT） 給某局華為MSC，最終導(dǎo)致某局華為MSC等待切換檢測(cè)消息（HO_DETECT）定時(shí)器超時(shí)，拆除呼叫。

3.2某局到ZZ方向華為MSC分析（G1879）

3.2.1 E接口信令分析

08：39：48某局華為MSC接收到來(lái)自某局諾基亞MSC的切換請(qǐng)求消息，某局華為MSC回切換響應(yīng)消息給某局諾基亞MSC如圖3所示。

3.2.2 A接口信令分析

對(duì)應(yīng)08：39：48某局華為MSC收到某局諾基亞MSC發(fā)送的切換請(qǐng)求消息后如圖4所示，某局華為MSC 08：39：48向某局BSC發(fā)送HO_Request， 某局BSC返回HO_Request_ack給某局華為MSC。某局華為MSC回切換響應(yīng)消息給某局諾基亞MSC。但是之后未收到某局××高鐵BSC發(fā)送的切換檢測(cè)消息HO_DETECT消息。08：39：56某局華為MSC發(fā)clear_command 消息拆除呼叫。

3.2.3到武漢STP信令分析

08：39：49某局諾基亞MSC給某局華為發(fā)IAM消息，進(jìn)行局間連接建立。如圖5所示，08：39：49某局華為MSC給某局諾基亞MSC回ACM消息，但是由于某局××高鐵BSC未發(fā)送切換檢測(cè)消息給華為MSC，導(dǎo)致某局華為MSC未發(fā)切換檢測(cè)消息給某局諾基亞MSC，約7秒后08：39：56某局華為MSC等待切換檢測(cè)定時(shí)器超時(shí)，華為MSC向某局諾基亞MSC發(fā)REL（拆線）消息，同時(shí)收到了某局諾基亞MSC發(fā)送的REL消息，拆除呼叫。

3.2.4原因分析綜述

某局××高鐵諾基亞BSC沒有給某局華為MSC發(fā)切換檢測(cè)消息HO_DETECT，最終導(dǎo)致某局華為MSC及某局諾基亞MSC定時(shí)器超時(shí)，同時(shí)向?qū)Χ瞬鸪艚小?/p>

3.3諾基亞MSC分析

在某局MSC和北京武漢STP之間跟蹤信令，追蹤到一個(gè)切換失敗的記錄，大致失敗流程如圖6所示。

呼叫記錄：1：40用戶14984073341（信令表時(shí)間和交換機(jī)時(shí)間差8個(gè)小時(shí)）。從上面流程中可見，系統(tǒng)等待華為MSC發(fā)送切換檢測(cè)消息，等待7秒送后收到華為的發(fā)REL消息，后面的切換流程中斷。

3.4三接口檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

通過對(duì)三接口檢測(cè)分析A接口和Abis接口數(shù)據(jù)，如圖7所示，發(fā)現(xiàn)鄰局的MSC給BSC下發(fā)了HandOver Command（切換命令），但是BSC收到該消息后并沒有將該消息發(fā)給BTS。

3.5深入分析

綜合華為、諾基亞和接口檢測(cè)的三方面數(shù)據(jù)分析，得出以下初步結(jié)論：（1）華為MSC作為主控MSC時(shí)，沒有收到某局諾基亞MSC發(fā)送的切換檢測(cè)消息（HO_DETECT）;（2）諾基亞MSC作為主控MSC時(shí)，也沒有收到某局華為MSC發(fā)送的切換檢測(cè)消息（HO_DETECT），而華為MSC沒有發(fā)該消息，是因?yàn)闆]有收到××高鐵BSC發(fā)送的切換檢測(cè)消息HO_DETECT消息;（3）從三接口檢測(cè)數(shù)據(jù)看，鄰局BSC沒有發(fā)HandOver Command給BTS，因此可以很自然的推測(cè)出：鄰局收到某局回的 “切換響應(yīng)”消息后，BSC沒有將“切換命令”下發(fā)給ATP，導(dǎo)致ATP沒有在某局的小區(qū)下發(fā)送“HO ACCESS”消息，某局側(cè)網(wǎng)元等待消息超時(shí)，拆除切換流程，切換失敗。

因此問題的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)指向鄰局MSC和BSS之間。對(duì)所有降級(jí)車次的信令進(jìn)行反復(fù)的分析，發(fā)現(xiàn)華為MSC從收到鄰局切換請(qǐng)求，到往鄰局方向發(fā)出切換響應(yīng)消息，至少需要1.4秒以上（不含到武漢到鄰局的回程傳輸時(shí)間以及武漢STP和鄰局MSC的消息處理時(shí)間），同時(shí)降級(jí)車的時(shí)長(zhǎng)基本在1.5秒以上見表1。

最后鎖定鄰局京滬高BSC的T7計(jì)時(shí)器，并結(jié)合接口檢測(cè)看到的時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)（切換失敗的時(shí)長(zhǎng)都大于2秒），并初步推斷該計(jì)時(shí)器設(shè)置的時(shí)長(zhǎng)很可能為2秒。

找到了問題的方向，經(jīng)與鄰局核查京滬高BSC T7定時(shí)器的設(shè)置，該BSC的設(shè)置為4*500毫秒，也就是2秒，驗(yàn)證了我們的推測(cè)。

4 問題解決

與鄰局溝通后，建議將鄰局京滬高BSC T7定時(shí)器設(shè)定為3.5秒[5]。鄰局修改完該參數(shù)，經(jīng)過5天的驗(yàn)證，××高鐵未再出現(xiàn)C3降級(jí)，問題完滿解決！

5 結(jié)語(yǔ)

該問題的解決，不僅確保了××高鐵的正常運(yùn)行，更是成功的攻克了跨三個(gè)MSC切換的難題，解決了京滬高鐵達(dá)速期間發(fā)現(xiàn)但一直沒有解決的北京與某局間長(zhǎng)呼失敗的問題，為下一步全路范圍內(nèi)的GSM-R 網(wǎng)絡(luò)改造提供了參考經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉人鵬，袁煥靖.基于GSM-R無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)車-地通信的CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)分析[J].鐵道通信信號(hào)，2010，46（10）：9-12.

[2]中華人民共和國(guó)鐵道部，CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2011.

Research on Cross three MSC handover leads to probabilistic degradation

REN Meng-xi

（Shanghai communication section of China Railway Shanghai Bureau Group Co.， Ltd. Shanghai 200071）

Abstract： In this paper， the problem of CTCS-3 wireless connection timeout caused by probabilistic handover failure across three MSCs after a bureau * high-speed railway BSC access to the newly established MSC is analyzed in depth， and the root causes of the problem are found and the solutions are proposed. During the operation of XX high-speed railway， when the train passes through the NSC switching area， the MSC switching failure occasionally occurs across the area， resulting in the interruption of vehicle-ground communication and the failure of CTCS-3 train control system. Through data collection and fault analysis， it is determined that the fault is caused by communication link response timeout. Solutions are put forward for the cause of the fault to eliminate the failure of train inter-zone operation switching.

Keywords： MSC switch;CTCS-3 wireless connection timeout;T7 timer