高鐵GSM-R無線網(wǎng)優(yōu)干擾排查簡述

陳鵬

摘 要：鐵路目前使用的GSM-R無線通信系統(tǒng)，技術(shù)成熟，安全性高，尤其應(yīng)用在高速鐵路的運(yùn)輸上的優(yōu)勢更加明顯。但是由于無線通信系統(tǒng)電磁環(huán)境的復(fù)雜性，GSM-R無線通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量經(jīng)常受到各種原因的影響，要保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，就需要不斷發(fā)現(xiàn)問題，并積極地進(jìn)行解決。同時，制定相應(yīng)的處置方式，以優(yōu)化鐵路沿線的電磁環(huán)境，確保鐵路安全運(yùn)輸。

關(guān)鍵詞：GSM-R系統(tǒng);干擾排查;安全運(yùn)輸

中圖分類號：TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

本文重點(diǎn)對目前高鐵客運(yùn)專線GSM-R運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行簡單介紹，對各種干擾源干擾造成的影響進(jìn)行說明。指出干擾對高鐵運(yùn)行帶來的不利影響。同時對各類干擾排查所使用的方法、儀表及綜合分析，經(jīng)過判斷比對，找出干擾源，進(jìn)行綜合處置，降低或排除，確保高鐵電磁環(huán)境的純凈，保證運(yùn)行安全。

1 問題簡介

1.1 高鐵無線干擾來源及處置的必要性

近兩年，為滿足鐵路旅客需求，4G網(wǎng)絡(luò)開始覆蓋鐵路沿線，且保持較大的發(fā)射功率。因頻點(diǎn)有限，移動運(yùn)營商在頻點(diǎn)的規(guī)劃方面，和GSM-R網(wǎng)絡(luò)的頻點(diǎn)規(guī)劃存在一定的沖突，為了解決這一問題，保障鐵路運(yùn)輸?shù)母咝院桶踩?，需要能夠及時排查并定位干擾，以減少因外網(wǎng)干擾產(chǎn)生的鐵路運(yùn)輸安全隱患。

1.2 采取的有效方案

為了能夠及時準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)干擾，使用配備高速實(shí)時頻譜掃描儀的專用檢測列車，對GSM-R線路進(jìn)行全面的電磁環(huán)境監(jiān)測，通過這種方式能夠快速的發(fā)現(xiàn)并定位干擾位置，同時配合線下作業(yè)人員的其它形式的測試和協(xié)調(diào)，能夠迅速的將干擾問題解決，對于解決電磁干擾的排查困難現(xiàn)象具有有效的可操作性，對于保障鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩跃哂兄匾陌踩饬x。

2 干擾測試分析

2.1 系統(tǒng)間干擾分析

系統(tǒng)間干擾類型主要有：雜散干擾、阻塞干擾和互調(diào)干擾，產(chǎn)生上述干擾的主要因素包括頻率因素、設(shè)備因素和工程因素。

（1）雜散干擾：雜散干擾是指由于發(fā)射濾波器的非理想性，使得發(fā)射機(jī)在帶外發(fā)射了例如諧波、熱噪聲、頻率變換產(chǎn)物等功率，落入到其它系統(tǒng)帶內(nèi)而引起的底噪抬升，從而影響了靈敏度的一種干擾。如：鄭徐客專線K223.5處，設(shè)備區(qū)間TSXLS-XXB01至TSXLS-XXB02，發(fā)現(xiàn)CSD指標(biāo)不合格情況，現(xiàn)場使用頻譜儀測試發(fā)現(xiàn)明顯的底噪抬升現(xiàn)象。如圖2-1所示是定向天線正對現(xiàn)場移動運(yùn)營商基站時包絡(luò)圖：

圖2-1采取的處置措施是，經(jīng)協(xié)商在移動運(yùn)營商基站上加裝濾波器后，頻譜儀底噪恢復(fù)正常，如圖2-2所示。

（2）阻塞干擾：阻塞干擾產(chǎn)生的原因在于接收濾波器的非理想特性，由于接收濾波器在帶外并不會完全抑制掉帶外信號，所以會接收到一定強(qiáng)度的帶外信號，若帶外信號足夠強(qiáng)，則接收濾波器將會接收到足夠強(qiáng)的帶外信號，從而引起干擾。

圖2-3實(shí)時頻譜的測試結(jié)果看，移動運(yùn)營商基站的電平強(qiáng)度超過了-10 dBm，由于強(qiáng)度較大的干擾信號在接收機(jī)的相鄰頻段注入，使受害接收機(jī)鏈路的非線性期間產(chǎn)生失真，甚至飽和，造成受害接收機(jī)靈敏度損失，影響了GSM-R網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量。圖2-4是同時進(jìn)行的服務(wù)質(zhì)量檢測圖，在大信號位置GSM-R網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量下降到7級。

（3）互調(diào)干擾。當(dāng)兩個或多個不同頻率的發(fā)射信號通過非線性電路時，將在多個頻率的線性組合頻率上形成互調(diào)產(chǎn)物。當(dāng)這些互調(diào)產(chǎn)物與受害接收機(jī)的有用信號頻率相同或相近時，將導(dǎo)致受害接收機(jī)靈敏度損失，形成互調(diào)干擾。

圖2-5是某條C3線路的實(shí)時頻譜測試圖，可以看到其中兩個移動運(yùn)營商的頻點(diǎn)F1=937.4 MHz和F2=944.4 MHz互調(diào)后產(chǎn)生了 2*F1-F2 = 930.4 MHz，正好是該條線路GSM-R網(wǎng)絡(luò)一個基站BCCH=1001的頻點(diǎn)，造成7級質(zhì)量，影響數(shù)據(jù)傳輸。

圖2-6是與實(shí)時頻譜圖2-5同時檢測的線路質(zhì)量圖。

三階互調(diào)干擾在鐵路沿線的存在也是較多的，采取的處置方案是通過協(xié)調(diào)移動運(yùn)營商改動頻率或降低發(fā)射功率，可有效解決該類問題。

2.2 頻帶內(nèi)干擾分析

除了外網(wǎng)的干擾，GSM-R網(wǎng)絡(luò)本身也有一些問題需要通過電磁環(huán)境的檢查來發(fā)現(xiàn)。

由于鐵路建設(shè)都是以線路進(jìn)行，因此可能新建設(shè)的線路網(wǎng)絡(luò)在頻率設(shè)置考慮不周對已有的網(wǎng)絡(luò)造成影響。另一方面，GSM-R網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展，既有普速線的網(wǎng)絡(luò)越來越多，在并線區(qū)間、樞紐區(qū)間都可能發(fā)生電磁環(huán)境的干擾如圖2-7。

在C3線路也有這樣的情況。圖2-8是合福高鐵與寧安客專交匯處的測試曲線，看到在隧道口出現(xiàn)6級質(zhì)量，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸誤碼。

對合福及寧安進(jìn)行了掃頻測試，可以看到寧安客專的基站TLB-ML02小區(qū)所用頻點(diǎn)BCCH=1 014，與合福高鐵FCX-TL04基站的TCH為同頻。雖然，寧安客專基站距合福高鐵較遠(yuǎn)，信號不會很強(qiáng)，可是我們看到由于合福高鐵FCX-TL04基站的TCH載頻板工作不良，輻射電平低于BCCH信道電平20 dB，因此收到了寧安客?；镜耐l干擾導(dǎo)致通信質(zhì)量惡化。

上面的案例看到，通過有效的檢測一是發(fā)現(xiàn)頻率設(shè)置不合理，二是基站TCH載頻板故障。通過調(diào)整了頻點(diǎn)和載頻板，質(zhì)量問題得到解決。采用合適的方法可以及時發(fā)現(xiàn)鐵路交叉線等網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜區(qū)間的干擾問題，盡早解決保證GSM-R網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。

通過在現(xiàn)場對GSM-R系統(tǒng)應(yīng)用場所中無線網(wǎng)側(cè)干擾常見種類的案例分析，進(jìn)一步提高對故障的處理來強(qiáng)化自己對理論知識的理解，在GSM-R無線側(cè)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中，我們經(jīng)常會遇到各種干擾現(xiàn)象并伴隨著不同難度的協(xié)調(diào)工作，有時即便找到干擾源，也需要協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)剡\(yùn)營商或者私人調(diào)整干擾源設(shè)備。這就需要我們了解網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的基本原則、積累故障無線干擾的經(jīng)驗(yàn)，多學(xué)習(xí)理論知識，明確干擾處理的思路，掌握常見的干擾處理方法，從而縮短干擾處理的時間實(shí)現(xiàn)干擾源的準(zhǔn)確定位、迅速排除，保障鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

3 結(jié)論

在日常維護(hù)中，由于外界干擾的復(fù)雜性和多樣性，需要我們不僅要學(xué)習(xí)和掌握相對應(yīng)的相關(guān)業(yè)務(wù)知識，而且還需要具備豐富的處置經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐出真知，要將一系列的理論知識深入到現(xiàn)場進(jìn)行核實(shí)比對，經(jīng)過表像分析干擾源的實(shí)質(zhì)，比如運(yùn)營商運(yùn)用LTE-FDD（頻分雙工）技術(shù)與鐵路頻段較近，會造成鐵路無線信號底噪抬升，造成干擾;還有的運(yùn)用LTE800技術(shù)，也會造成高鐵的上行干擾等。只有知己知彼，才能對相關(guān)干擾對象提出有針對性的方案。

對高鐵GSM-R無線干擾排查工作，一直會延續(xù)下去，老問題解決了，新的問題就會出現(xiàn)。我們維護(hù)高鐵運(yùn)行穩(wěn)定的信念會更加堅定。

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