關(guān)于車載GSM-R語(yǔ)音模塊開機(jī)接入鄰線基站問題分析及應(yīng)急措施

閆慧霞

(中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司北京通信段，北京 100023)

1 概述

當(dāng)前國(guó)內(nèi)鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)主要采用GSM-R系統(tǒng)，GSM-R系統(tǒng)在承載列控信息傳送及公務(wù)移動(dòng)通信等方面發(fā)揮了巨大作用。近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)鐵路的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)GSM-R系統(tǒng)已經(jīng)在7萬(wàn)多km鐵路上得到廣泛的應(yīng)用，形成覆蓋全國(guó)的高鐵和部分普速線的GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。但由于高鐵網(wǎng)絡(luò)、既有普速線網(wǎng)絡(luò)相互融匯交織，錯(cuò)綜復(fù)雜，造成相鄰線路的GSM-R網(wǎng)絡(luò)相互干擾，影響正常的運(yùn)輸指揮，其中車載GSM-R語(yǔ)音模塊開機(jī)后誤接入鄰線基站是一個(gè)典型問題。

2 故障描述

3月31日19:30～20:38期 間，京 津 城 際0073、0077次試驗(yàn)動(dòng)車在武清站內(nèi)呼叫行車調(diào)度時(shí)，錯(cuò)誤地呼到京九調(diào)度臺(tái)。經(jīng)核心網(wǎng)從MSC話單核查，該兩趟車的語(yǔ)音SIM卡在19:30～20:38呼 叫 短 號(hào) 碼12xx轉(zhuǎn) 為MSISDN號(hào) 碼 為149725100AB（京九的調(diào)度臺(tái)）。呼叫當(dāng)時(shí)占用基站為L(zhǎng)F-TJN09基站。

3 本案例對(duì)高鐵行車的影響分析、排查以及應(yīng)急處理情況

本案例的發(fā)生直接影響機(jī)車與調(diào)度的車機(jī)聯(lián)控，造成司機(jī)無(wú)法向調(diào)度員匯報(bào)當(dāng)前車的運(yùn)行情況。根據(jù)故障描述，通過(guò)幾個(gè)方面進(jìn)行了核查：1）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試；2）通過(guò)三接口監(jiān)測(cè)核查當(dāng)時(shí)的A接口和Abis接口監(jiān)測(cè)信令分析；3）檢查網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

3.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

問題發(fā)生后，及時(shí)聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)車間，利用天窗時(shí)間到武清站內(nèi)進(jìn)行呼叫測(cè)試。在當(dāng)時(shí)發(fā)生問題車次0073和0077所在位置進(jìn)行12xx呼叫測(cè)試，每次均成功呼叫到京津城際行調(diào)臺(tái)。

3.2 通過(guò)三接口監(jiān)測(cè)核查當(dāng)時(shí)的A接口和Abis接口監(jiān)測(cè)信令分析

目前三接口監(jiān)測(cè)能夠針對(duì)非C3用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)IMSI核查，該環(huán)節(jié)需要特別注意，因?yàn)橐惠v機(jī)車一天內(nèi)會(huì)擔(dān)當(dāng)多趟車次。為此一般使用如下方法核查：通過(guò)GRIS查詢車次號(hào)對(duì)應(yīng)機(jī)車號(hào)，再通過(guò)SCP核查機(jī)車功能號(hào)對(duì)應(yīng)的149號(hào)碼，再通過(guò)HLR核查149對(duì)應(yīng)的IMSI號(hào)碼。

三接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)針對(duì)IMSI號(hào)碼核查對(duì)應(yīng)的A接口數(shù)據(jù)和Abis接口數(shù)據(jù)如下。

1）0073對(duì)應(yīng)的IMSI號(hào)相關(guān)A接口數(shù)據(jù)

0073當(dāng)時(shí)對(duì)應(yīng)的IMSI號(hào)相關(guān)A接口數(shù)據(jù)如表1所示。

從上述A接口監(jiān)測(cè)信息可以看到，在17:24該用戶在LAC/CI 8695/868對(duì)應(yīng)的曹莊動(dòng)車所基站關(guān)電，后19:29:06在8452/789對(duì)應(yīng)的LF-TJN06基站開機(jī)位置更新，隨后在8452/790對(duì)應(yīng)的LFTJN07基站進(jìn)行小區(qū)重選，再進(jìn)行小區(qū)重選至8452/792對(duì)應(yīng)的LF-TJN09基站，隨后發(fā)起12xx短號(hào)碼呼叫。LF-TJN09基站12xx短號(hào)碼對(duì)應(yīng)為京九行車調(diào)度臺(tái)。

表1 車次0073對(duì)應(yīng)的IMSI號(hào)相關(guān)A接口數(shù)據(jù)Tab.1 The interface A data related to IMSI number corresponding to train No. 0073

2）0077對(duì)應(yīng)的IMSI號(hào)相關(guān)的Abis接口信息

0077對(duì)應(yīng)的IMSI號(hào)碼Abis接口數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 車次0077對(duì)應(yīng)的IMSI號(hào)相關(guān)Abis接口數(shù)據(jù)Tab.2 The interface Abis data related to IMSI number corresponding to train No. 0077

從上述Abis接口監(jiān)測(cè)信令可以看到，在17:59:48該用戶下電， 20:24:24該用戶開機(jī)進(jìn)行位置更新，占用LAC/CI 8452/789對(duì)應(yīng)的小區(qū)為L(zhǎng)F-TJN06。后續(xù)一直在該小區(qū)下，20:30:34發(fā)起12xx短號(hào)碼呼叫。LF-TJN06基站12xx短號(hào)碼無(wú)對(duì)應(yīng)行車調(diào)度臺(tái)，因此一直未呼叫成功。

3.3 檢查網(wǎng)絡(luò)覆蓋

通過(guò)檢查網(wǎng)絡(luò)覆蓋發(fā)現(xiàn)京津城際武清站與京滬高鐵LF-TJN06、07、08相距很近。情況如圖1所示。

4 故障原因分析

4.1 列車運(yùn)行軌跡

該兩車運(yùn)行軌跡一致。其中0073次車17:00之前在曹莊動(dòng)車所（庫(kù)檢動(dòng)車所）待備，在發(fā)車之前，0端及1端的CIR進(jìn)行開機(jī)測(cè)試。隨后0端開機(jī)，1端關(guān)機(jī)，17:40從曹莊動(dòng)車所發(fā)車，經(jīng)京津京滬聯(lián)絡(luò)線到達(dá)武清站。到達(dá)武清站后，0端關(guān)機(jī)，1端開機(jī)，此時(shí)為19:30。0077次車也是相似的運(yùn)行軌跡。

4.2 三接口分析

圖1 武清站GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋描述Fig.1 GSM-R network coverage description of Wuqing station

從表1和表2中的信令消息來(lái)看，該兩車的CIR語(yǔ)音卡在武清站開機(jī)后均注冊(cè)到LF-TJN06的基站網(wǎng)絡(luò)中。而現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試LF-TJN06的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)并不是最強(qiáng)。注冊(cè)到LF-TJN06基站與我們?nèi)粘＠斫獾倪x擇最強(qiáng)信號(hào)不符。

其中0073車次號(hào)對(duì)應(yīng)的卡在19:35發(fā)起呼叫行車調(diào)度短號(hào)碼12xx，此時(shí)正好在LF-TJN09小區(qū)下。LF-TJN09小區(qū)的短號(hào)碼數(shù)據(jù)情況：12xx指向京九行調(diào)，1230指向京滬行調(diào)。

而0077車次號(hào)對(duì)應(yīng)的卡一直駐留在LFTJN06，LF-TJN06沒有配置12xx數(shù)據(jù)，因此呼叫12xx時(shí)呼叫不暢。

隨后進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)LF-TJN06的BCCH頻點(diǎn)為1001，與曹莊動(dòng)車所的頻點(diǎn)一致。曹莊動(dòng)車所為孤基站，無(wú)鄰區(qū)關(guān)系。

4.3 CIR終端模塊小區(qū)選擇機(jī)制

小區(qū)選擇分為存儲(chǔ)列表方式和普通方式。

普通方式小區(qū)選擇：開機(jī)后移動(dòng)臺(tái)搜索系統(tǒng)中的所有RF信道，獲得每個(gè)RF信道的接收電平，并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，最后選擇一個(gè)最優(yōu)電平的小區(qū)。

存儲(chǔ)列表方式：關(guān)機(jī)前移動(dòng)臺(tái)將所在位置的BCCH及鄰區(qū)的BCCH頻點(diǎn)信息存儲(chǔ)在SIM卡中。開機(jī)后移動(dòng)臺(tái)首先選擇上次關(guān)機(jī)之前保存的BCCH載頻，如果找不到時(shí)再進(jìn)行普通方式的搜索計(jì)算。

經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該兩趟車CIR模塊使用存儲(chǔ)列表方式進(jìn)行小區(qū)選擇。即CIR關(guān)機(jī)時(shí)會(huì)把最后的網(wǎng)絡(luò)和BCCH列表（包含關(guān)機(jī)前基站及其鄰區(qū)的BCCH）存儲(chǔ)在SIM卡中，當(dāng)CIR再開機(jī)時(shí)優(yōu)先選擇這個(gè)存儲(chǔ)的BCCH。這兩個(gè)機(jī)車1端之前都在曹莊動(dòng)車所待備并在0端發(fā)車之前關(guān)機(jī)，因此存儲(chǔ)了關(guān)機(jī)前的曹莊動(dòng)車所的BCCH 1001。在武清站開機(jī)之后，附近基站中LF-TJN06的頻點(diǎn)為1001，且網(wǎng)絡(luò)覆蓋電平值也能鎖定，所以小區(qū)選擇會(huì)駐留在1001頻點(diǎn)。

5 優(yōu)化措施

5.1 進(jìn)行頻率規(guī)劃調(diào)整

對(duì)京滬高鐵進(jìn)行頻率規(guī)劃調(diào)整，在武清附近京滬高鐵的BCCH不使用1001頻點(diǎn)，使京津城際曹莊動(dòng)車所出發(fā)的終端用戶到達(dá)武清附近后開機(jī)不能占用京滬高鐵基站。隨后采用普通方式小區(qū)選擇進(jìn)行搜索計(jì)算選擇頻點(diǎn)，這樣就能選擇到最優(yōu)頻點(diǎn)，如表3所示。

表3 頻點(diǎn)優(yōu)化Tab.3 Frequency point optimization

優(yōu)化后頻率分布如圖2所示。

頻率優(yōu)化后對(duì)武清站內(nèi)進(jìn)行覆蓋測(cè)試，測(cè)試檢查京滬高鐵基站在武清站內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋情況。

首先針對(duì)武清車站內(nèi)北側(cè)停車位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)CQT測(cè)試，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音測(cè)試，此時(shí)占用WuQing基站小區(qū)BCCH：1010，接收電平為-55 dBm，最強(qiáng)鄰區(qū)為WQ-TJ01基站小區(qū)BCCH：1016，接收電平為-72 dBm、YL-WQ09基站小區(qū)BCCH：1018，接收電平為-75 dBm，YL-WQ08基站小區(qū)BCCH：1013，接收電平為-88 dBm。如圖3所示。

圖2 頻率優(yōu)化后的分布圖Fig.2 Distribution after frequency optimization

圖3 武清站內(nèi)北側(cè)覆蓋場(chǎng)強(qiáng)圖Fig.3 Field strength map of the north of Wuqing station

網(wǎng)優(yōu)人員在武清站內(nèi)北側(cè)停車位置測(cè)試檢查京滬高鐵GSM-R系統(tǒng)在京津城際武清站內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋。通過(guò)北側(cè)停車位置的掃頻圖可以看出，京滬高鐵LF-TJN02至LF-TJN10基站的掃頻曲線圖，并且列出最強(qiáng)、最弱、平均電平值做為參考，如表4所示。

表4 武清站內(nèi)北側(cè)京滬高鐵基站覆蓋電平表Tab.4 Coverage level of base station of Beijing-Shanghai high speed railway in the north of Wuqing station

網(wǎng)優(yōu)人員在武清站內(nèi)南側(cè)停車位置進(jìn)行掃頻測(cè)試。武清站臺(tái)南側(cè)WuQing電平值約為-56 dBm，WQ-TJ01電平值約為-59 dBm，YL-WQ09電平值約為-82 dBm。

通過(guò)南側(cè)停車位置的掃頻圖可以看出，京滬高鐵LF-TJN02至LF-TJN10基站的掃頻曲線圖，并且列出最強(qiáng)、最弱、平均電平值做為參考，如表5所示。

表5 武清站內(nèi)南側(cè)京滬高鐵基站覆蓋電平表Tab.5 Coverage level of base station of Beijing-Shanghai high speed railway in the south of Wuqing station

通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以看出，在武清站內(nèi)，主要由基站W(wǎng)uQing來(lái)覆蓋，其電平平均值約為-57 dBm，京滬高鐵基站在站內(nèi)電平平均值均小于-80 dBm，并未對(duì)其造成影響。

5.2 優(yōu)化12xx短號(hào)碼設(shè)置

針對(duì)京滬高鐵部分基站（LF-TJN06～LFTJN14）有可能覆蓋到京津城際，建議增加京津城際短號(hào)碼12xx，指向京津城際調(diào)度臺(tái)（725300AC）。即使在該區(qū)域范圍內(nèi)再發(fā)生類似的問題，也可以避免呼叫錯(cuò)誤。

5.3 優(yōu)化交叉區(qū)段、樞紐區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)覆蓋及參數(shù)設(shè)置

通過(guò)一個(gè)月的話單核查，在該區(qū)域確實(shí)有占到LF-TJN07的呼叫，由于已經(jīng)將短號(hào)碼進(jìn)行調(diào)整，并未造成車機(jī)聯(lián)控失敗的現(xiàn)象。之后對(duì)最小電平差參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，讓兩個(gè)站的C1值不一樣，武清站的C1要比LF-TJN07高7 dB。在接收電平相同的情況下，通過(guò)C1值的變化去影響終端開機(jī)后的小區(qū)選擇。

建議在交叉區(qū)段、樞紐區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，盡量使用分布式基站來(lái)實(shí)現(xiàn)交叉區(qū)段、樞紐區(qū)域的覆蓋，合理利用頻點(diǎn)資源。

5.4 建議強(qiáng)化新線工程開通階段對(duì)車站空閑模式下的測(cè)試工作

新線開通時(shí)，強(qiáng)化測(cè)試，重點(diǎn)對(duì)車站覆蓋進(jìn)行全面測(cè)試，在IDEL模式下進(jìn)行不同場(chǎng)景開關(guān)機(jī)的測(cè)試工作，使用功率調(diào)整（降低干擾基站的功率）或調(diào)整最小接入電平設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化。

5.5 建議長(zhǎng)號(hào)碼與短號(hào)碼共用來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音呼叫上的優(yōu)化

正常情況下CIR在選線后有GIS有效信號(hào)時(shí)，使用長(zhǎng)號(hào)碼來(lái)進(jìn)行呼叫。在GIS信號(hào)失效時(shí)，采用短號(hào)碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

優(yōu)化完成后經(jīng)過(guò)一個(gè)月的檢查測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域再未出現(xiàn)過(guò)占用LF-TJN06的現(xiàn)象。本次故障雖然通過(guò)頻率優(yōu)化和12xx短號(hào)碼優(yōu)化的方式解決了問題，但是由于終端用戶的小區(qū)選擇機(jī)制方式為存儲(chǔ)列表方式，這種小區(qū)選擇的方式可能存在很多的不可確定性。不同終端用戶關(guān)機(jī)、開機(jī)位置不盡相同。關(guān)機(jī)時(shí)存儲(chǔ)的BCCH頻點(diǎn)和開機(jī)時(shí)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的情況如果出現(xiàn)頻點(diǎn)一致，則會(huì)錯(cuò)誤的駐留在非本線的某個(gè)小區(qū)，會(huì)導(dǎo)致呼叫不暢的現(xiàn)象存在。如果出現(xiàn)類似問題，需要繼續(xù)通過(guò)IMSI核查三接口的方式進(jìn)行A接口和Abis接口信令核查具體問題所在，并及時(shí)給予頻點(diǎn)優(yōu)化工作。但如果核查并非小區(qū)選擇駐留頻點(diǎn)的問題，則需要對(duì)該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋進(jìn)行優(yōu)化，將錯(cuò)誤覆蓋的基站降低功率、調(diào)整俯仰角、調(diào)整最小接入電平值等參數(shù)來(lái)測(cè)試整個(gè)區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)覆蓋，避免非本線小區(qū)覆蓋造成的影響。同時(shí)在無(wú)法徹底解決網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題時(shí)，可以選擇增加短號(hào)碼的設(shè)置來(lái)解決該問題。