鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)上行干擾問題分析

陳強(qiáng)

摘 要：鐵路運(yùn)營過程中，GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為重要傳輸信息平臺，屬于一種鐵路綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng)，主要包含語音和數(shù)據(jù)信息傳送傳輸功能，能夠保證列車運(yùn)行安全性?；诖耍疚闹饕獓@GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行探討，對該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)干擾情況進(jìn)行分析，并對相應(yīng)干擾問題進(jìn)行探討，提出改進(jìn)，GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，保障列車實(shí)現(xiàn)安全問題運(yùn)行優(yōu)化措施，旨在為相關(guān)研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：鐵路;GSM-R;網(wǎng)絡(luò)上行;干擾問題

前言：GSM-R網(wǎng)絡(luò)中存在較多干擾問題，而在對此類問題進(jìn)行處理中，需要對進(jìn)行掃頻處理，但該方式成本較高，且難以對感染源進(jìn)行定位。在定位成功后還會面臨干擾源功率協(xié)調(diào)降低難度大問題，進(jìn)而影響GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率，嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)和通信質(zhì)量，不利于對運(yùn)行車輛進(jìn)行協(xié)調(diào)指揮，會對鐵路運(yùn)輸安全產(chǎn)生威脅。因此，針對GSM-R網(wǎng)絡(luò)上行干擾問題，應(yīng)采用相應(yīng)措施進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

1 GSM-R網(wǎng)絡(luò)干擾分析

1.1GSM-R網(wǎng)絡(luò)干擾因素

GSM-R系統(tǒng)包含網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、運(yùn)行和業(yè)務(wù)支撐子系統(tǒng)（OSS/BSS）和終端設(shè)備等四個部分，在運(yùn)行中存在的多種干擾源，是影響GSM-R網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性重要因素，如電信、聯(lián)通占用GSM-R網(wǎng)絡(luò)頻點(diǎn);若CDMA信號與GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間距離較近，該信號設(shè)備由于其抑制性低下，會對GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成嚴(yán)重干擾;個人違規(guī)建立的無線設(shè)備;網(wǎng)絡(luò)公司所建立的GSM基站—致性能不足[1]。

1.2GSM-R網(wǎng)絡(luò)干擾產(chǎn)生的影響

GSM-R網(wǎng)絡(luò)干擾產(chǎn)生的負(fù)面影響，主要為GSM-R網(wǎng)絡(luò)異常會引發(fā)車輛與系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)延遲、丟包、誤碼和中斷等現(xiàn)象，語音通話質(zhì)量降低，進(jìn)而對鐵路系統(tǒng)正常開展指揮調(diào)度工作產(chǎn)生影響。并且GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)感染問題，還會增加網(wǎng)絡(luò)連接失敗、通信阻塞等事件發(fā)生頻率，會增加列車安全隱患發(fā)生率。

2 GSM-R網(wǎng)絡(luò)基站間干擾

在GSM-R網(wǎng)絡(luò)中，基站間干擾屬于常見干擾類型，主要表現(xiàn)在某系統(tǒng)下行頻率與另一系統(tǒng)上行頻率極為接近，保護(hù)帶寬較窄?，F(xiàn)階段，我國在GSM-R網(wǎng)絡(luò)頻段參數(shù)，上行為885-889MHz，下行為930-934MHz。由于公網(wǎng)設(shè)備輸出功率過大，信號強(qiáng)度較大，若其鐵路沿線距離較近，易引發(fā)鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)上行干擾。此外，鐵路沿途中接近的雷達(dá)站、干擾器等，均會在不同程度上對鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一定干擾。

對基站間干擾進(jìn)行研究，根據(jù)其表現(xiàn)可劃分為雜散干擾和阻塞干擾兩種類型。其中，雜散干擾。其干擾源CDMA系統(tǒng)處于鐵路GSM-R頻段885～889MHz內(nèi)，導(dǎo)致出現(xiàn)感染原因與自身濾波器抑制功能不足相關(guān)，會形成一定量帶外雜散輻射，而帶外雜散包含寄生諧波、射頻通道多階互調(diào)以及寬帶熱噪聲等，若鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)底噪弱于干擾系統(tǒng)帶外雜散，會對系統(tǒng)靈敏度產(chǎn)生影響，增加鐵路移動通信終端接入難度，導(dǎo)致掉線等問題頻發(fā)。針對此類問題進(jìn)行處理中，由于本質(zhì)上雜散干擾歸屬于同頻干擾，在問題解決中，可將雜散抑制濾波器加裝于CDMA側(cè)，利于解決雜散干擾問題。

3 問題分析

以局管內(nèi)列車在唐呼線HHHTX-TGM01小區(qū)覆蓋區(qū)間運(yùn)行中，出現(xiàn)路預(yù)告發(fā)送異常、語音通話伴隨雜音問題為例，列車進(jìn)入小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)會出現(xiàn)感染現(xiàn)象，而在駛出該小區(qū)覆蓋區(qū)間后，即可恢復(fù)正常。鐵路系統(tǒng)維護(hù)人員通過對網(wǎng)管和接口監(jiān)測系統(tǒng)中相關(guān)信息進(jìn)行大量提取，經(jīng)研究分析后發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致該區(qū)段出現(xiàn)切換失敗或掉話現(xiàn)象原因與該區(qū)域通話質(zhì)量極差相關(guān)，已經(jīng)達(dá)到7級。通過對導(dǎo)致通話質(zhì)差原因進(jìn)行分析，并對干擾帶范圍進(jìn)行統(tǒng)計，可發(fā)現(xiàn)該干擾帶形成與基站處于信道空閑狀態(tài)下經(jīng)過RF RESOURCE INDIC ATION消息向BSC上報的各信道上行干擾的電平等級，通過對其進(jìn)行等級劃分，可劃分為五級：-110～-106dBm;-105～-99dBm;-98～-93dBm;-92～-88dBm;-87～-47dBm。干擾電平與等級呈正相關(guān)關(guān)系。通常而言，基站信道空閑狀態(tài)下，進(jìn)入干擾帶4和5即可認(rèn)為是干擾表現(xiàn)，而對唐呼線HHHTX-TGM01小區(qū)覆蓋區(qū)間進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示為持續(xù)出現(xiàn)4、5級干擾帶，該小區(qū)存在極為明顯的上行干擾問題，列車經(jīng)過后，GSM-R網(wǎng)絡(luò)會出現(xiàn)明顯通信異?，F(xiàn)象，產(chǎn)生干擾問題。

4 GSM-R網(wǎng)絡(luò)干擾問題處理及優(yōu)化措施

針對列車行駛中存在的GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行上行干擾問題，為防止該問題對列車正常運(yùn)行安全產(chǎn)生影響，應(yīng)采用適合方式進(jìn)行解決，同時為規(guī)避各種可能存在的問題，應(yīng)對相應(yīng)措施進(jìn)行優(yōu)化。在進(jìn)行問題處理中，相關(guān)維護(hù)人員，應(yīng)借助現(xiàn)場干擾測試儀對上行頻點(diǎn)進(jìn)行掃描，找出在880.2～884.2MHz范圍內(nèi)，CDMA網(wǎng)絡(luò)975～995信道拖尾信號，檢測結(jié)構(gòu)顯示信息呈現(xiàn)逐漸降低表現(xiàn)，而從995信道開始，相關(guān)參數(shù)開始呈現(xiàn)上升狀態(tài)，對GSM-R網(wǎng)絡(luò)上行頻段產(chǎn)生了極大影響，尤其是網(wǎng)絡(luò)中在1000信道處，受CDMA拖尾影響嚴(yán)重，可判斷相應(yīng)區(qū)域受CDMA網(wǎng)絡(luò)干擾。

GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中出現(xiàn)的上行干擾問題以外部干擾為主，為防止出現(xiàn)信號中斷等問題，應(yīng)做好對外部干擾防護(hù)工作。在此過程中，第一，由于GSM-R系統(tǒng)受2GHz頻段影響相對較小，為防止公眾通信系統(tǒng)與鐵路GSM-R系統(tǒng)間發(fā)生相互干擾現(xiàn)象，公眾通信應(yīng)以2GHz頻段通信系統(tǒng)為主，并要求建立系統(tǒng)基站位置，與鐵路間距離應(yīng)超過100米。同時為降低通信系統(tǒng)雜散干擾對GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量影響，可將濾波器加裝于公眾通信系統(tǒng)基站發(fā)射機(jī)前。第二，GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)易受CDMA雜散干擾影響，若建立的CDMA基站與鐵路間距離為超過455米，為減少對GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行影響，減輕上行干擾影響，不僅應(yīng)加強(qiáng)對CDMA基站發(fā)射功率進(jìn)行控制，而且還應(yīng)將濾波器加裝于CDMA基站發(fā)射機(jī)與GSM-R網(wǎng)絡(luò)車載接收機(jī)前。第三，GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)受阻塞干擾影響，會導(dǎo)致通訊方面出現(xiàn)問題，為保證通信質(zhì)量，應(yīng)注意對載頻選擇用，以GSM900系統(tǒng)為例，盡可能避免將935.2MHz作為載頻，且要求鐵路沿線基站應(yīng)將發(fā)射功率的阻塞信號功率控制在GSM-R網(wǎng)絡(luò)車載臺阻塞限值以下，防止超出限制對信號通訊產(chǎn)生影響。第四，互調(diào)干擾也是影響GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量重要干擾問題，針對該問題進(jìn)行處理中，鐵路在途經(jīng)距離公眾通信基站距離較近鐵路段時，且存在至少兩個距離較近基站時，應(yīng)將GSM900系統(tǒng)頻段控制在946.8MHz以上。若不同基站間距離相隔較遠(yuǎn)，GSM900系統(tǒng)頻段范圍要求在939.4MHz以上。鐵路沿線中，為保證GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，GSM900系統(tǒng)應(yīng)主動避開936.6MHz～937.4MHz使用頻段，若難以避開，可從兩方面考慮進(jìn)行處理，一是，加強(qiáng)對GSM900基站功率進(jìn)行控制，確保其處于合理范圍內(nèi)，且不會對GSM-R網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較大影響。二是，使用932.8MHz以下頻點(diǎn)代替GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)高頻點(diǎn)，以此降低干擾對網(wǎng)絡(luò)影響。第五，在進(jìn)行鐵路建設(shè)過程中，為保證GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，應(yīng)盡可能避開高強(qiáng)度電磁輻射的區(qū)域，主動遠(yuǎn)離干擾源。

結(jié)論：GSM-R網(wǎng)絡(luò)在鐵路安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要作用，保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定性，直接關(guān)系到列車運(yùn)行安全性。但由于GSM-R網(wǎng)絡(luò)受多種干擾源影響，存在較多不穩(wěn)性問題，不僅會對列車運(yùn)行水平產(chǎn)生影響，而且會降低列車中乘客體驗(yàn)感。因此，針對鐵路中存在的GSM-R網(wǎng)絡(luò)上行干擾問題，應(yīng)提升了解程度，然后采用適合方式，加強(qiáng)對GSM-R系統(tǒng)可靠性影響因素控制，并解決存在的問題，促使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝智飆.鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)上行干擾問題研究[J].鐵道通信信號，2019，55（12）：70-72.

（中興通訊股份有限公司，上海 201203）