接入突發(fā)脈沖異常導(dǎo)致列車C3降級(jí)案例分析

馬捷 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海通信段

1 引言

本文以華為BTS3900型基站為例，介紹了切換信令流程、CTCS-3列控業(yè)務(wù)、以及信令流程異常后對(duì)切換的影響。

列車運(yùn)行過(guò)程中，在呼叫期間，基站定時(shí)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和評(píng)估，當(dāng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，基站立即向BSC發(fā)出切換信號(hào),BSC會(huì)尋找一個(gè)新的小區(qū)或新信道，找到后出發(fā)一個(gè)切換；否則通信會(huì)在原來(lái)的信道上繼續(xù)進(jìn)行，同時(shí)，嘗試切換的過(guò)程周期性地重復(fù)進(jìn)行。如果完成切換，原來(lái)的信道就被釋放。切換的目的是在移動(dòng)中保持通話的連續(xù)性，降低擁塞率及掉話率。GSM-R系統(tǒng)中切換發(fā)起的原因主要有緊急切換和普通切換。切換流程中，主要步驟有：測(cè)量及測(cè)量報(bào)告上報(bào)、測(cè)量報(bào)告預(yù)處理、切換判決、切換執(zhí)行。

當(dāng)前針對(duì)切換異常的分析方法主要分為兩種，一種為通過(guò)C3接口檢測(cè)信令分析，比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)切換流程，查看切換過(guò)程中異常的信令，另一種為通過(guò)設(shè)備日志，查看在切換執(zhí)行過(guò)程中設(shè)備對(duì)切換信令的處理過(guò)程，在定位到切換異常的點(diǎn)后，通過(guò)調(diào)整基站軟件參數(shù)，來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，提高切換成功率，降低切換原因造成C3掉話次數(shù)，保障列車安全、高效運(yùn)行。

本文主要通過(guò)京港高鐵阜陽(yáng)西線路所至殷上北間一個(gè)典型案例的分析，簡(jiǎn)單闡述切換過(guò)程中信令異常對(duì)于CTCS-3列控業(yè)務(wù)的影響。

2 切換信令簡(jiǎn)述

2.1 切換流程

BSC檢測(cè)到移動(dòng)臺(tái)（MS）上報(bào)的測(cè)量報(bào)告中鄰區(qū)電平滿足切換門限，則通過(guò)源小區(qū)向MS下發(fā)Handover Command（切換命令），通知MS進(jìn)行切換流程，之后MS發(fā)送Handover Access（切換接入）消息到目標(biāo)小區(qū)，目標(biāo)小區(qū)接收到該消息后發(fā)送PHY INFO（物理層消息）給MS，并發(fā)送Handover Detection（切換檢測(cè)）給BSC。之后MS在目標(biāo)小區(qū)接入，成功后發(fā)送Handover Complete（切換完成）。信令流程見(jiàn)圖1。

圖1 切換信令流程

2.2 接入突發(fā)脈沖

處在空閑狀態(tài)的移動(dòng)臺(tái)MS想與網(wǎng)絡(luò)建立連接時(shí)，會(huì)通過(guò)隨機(jī)接入信道（RACH）來(lái)發(fā)送它所需的服務(wù)信道請(qǐng)求消息。RACH中傳輸?shù)耐话l(fā)脈沖稱為AB——接入突發(fā)脈沖序列。

移動(dòng)臺(tái)的服務(wù)信道請(qǐng)求消息裝載在AB的數(shù)據(jù)段中，這個(gè)數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度為36加密比特。這些請(qǐng)求消息包括呼叫請(qǐng)求、響應(yīng)尋呼、位置更新請(qǐng)求、及短消息請(qǐng)求等。由于RACH中的AB是隨機(jī)接入的，基站不能預(yù)測(cè)該突發(fā)脈沖的發(fā)送時(shí)間，提前做好接收準(zhǔn)備，就需要在發(fā)送數(shù)據(jù)前發(fā)送較長(zhǎng)的同步比特。加密數(shù)據(jù)前傳輸41比特的固定同步比特，使基站能夠獲得移動(dòng)臺(tái)的準(zhǔn)確同步信息，做好接受服務(wù)信道請(qǐng)求消息的準(zhǔn)備。

AB的前端尾比特也比較長(zhǎng)，有8個(gè)比特，標(biāo)識(shí)一個(gè)突發(fā)脈沖的開(kāi)始，結(jié)束端的尾比特依然是3個(gè)比特，標(biāo)識(shí)突發(fā)脈沖的結(jié)束。

3 實(shí)際案例分析

3.1 故障現(xiàn)象

3月7日，10:44某高鐵線G2806次列車FuYangXiXLS小區(qū)出現(xiàn)C3無(wú)線鏈接超時(shí)。

3.2 原因分析

3.2.1 PRI口信令

以3月7日某高鐵線G2806為例，列車在10:44:16.495發(fā)生無(wú)線鏈接超時(shí)，超時(shí)發(fā)生前OBU于RBC正常交互數(shù)據(jù)包，PRI口數(shù)據(jù)未發(fā)現(xiàn)異常，最終MSC在10:44:16.495時(shí)向RBC發(fā)送DISCONNECT消息釋放連接，見(jiàn)圖2。

圖2 PRI接口數(shù)據(jù)

3.2.2 Abis口信令

Abis接 口 信 令 中 看 到 移 動(dòng) 臺(tái) 于10:44:05.7860從FYXXLS-YSB01小區(qū)向FuYangXiXLS基站切換，10:44:06.2390從Abis接 口 信令 確認(rèn)FuYangXiXLS向BSC發(fā) 送 了Handover complete（切換完成），但是切換過(guò)程中未看到Handover Detection（切換檢測(cè)）消息，最后于10:44:12.9490 FYXXLS-YSB01基站向BSC上報(bào)CONNECTION FAILURE INDICATION（鏈接失效指示），原因值為radio link failure（無(wú)線鏈路失效）后呼叫釋放，見(jiàn)圖3。

圖3 Abis接口數(shù)據(jù)

3.2.3 A接口信令

A接口信令顯 示BSC于10:44:16.2720向MSC發(fā)送了CLEAR REQUEST（清除請(qǐng)求）消息，釋放原因值為Resource unavailable/Equipment failure（資源不可用/設(shè)備故障），見(jiàn)圖4。

圖4 A接口數(shù)據(jù)

3.3 故障分析

結(jié)合PRI口、A口、Abis接口分析，可以得出MT（移動(dòng)臺(tái)）在FYXXLS-YSB01小區(qū)向FuYangXiXLS基站切換期間，Abis口切換信令中目標(biāo)小區(qū)FuYangXiXLS雖然向BSC發(fā)送了Handover complete（切換完成），但是切換過(guò)程中未看到Handover Detection（切換檢測(cè)）消息，后FYXXLS-YSB01基站向BSC上報(bào)CONNECTION FAILURE INDICATION（鏈接失效指示），原因值為radio link failure（無(wú)線鏈路失效）后呼叫釋放。A接口中的釋放原因值為Resource unavailable/Equipment failure（資源不可用/設(shè)備故障），初步判斷無(wú)線側(cè)設(shè)備問(wèn)題導(dǎo)致。

3.4 深入分析

圖5 接口數(shù)據(jù)

華為BSC6000設(shè)備GCHR日志可以記錄呼叫流程中關(guān)鍵信令，用以輔助定位呼叫失敗/掉話的原因。為進(jìn)一步明確Handover Detection（切換檢測(cè)）信令缺失的原因，通過(guò)BSC設(shè)備GCHR日志記錄查看事發(fā)時(shí)間段內(nèi)的信令交互情況：

GCHR日志看到出現(xiàn)問(wèn)題前信令流程異常，BSC收到Handover Detection（切換檢測(cè)）的時(shí)候還沒(méi)有發(fā)送Handover Command（切換命令）消息，正常情況下，Handover Command（切換命令）要比Handover Detection（切換檢測(cè)）早。

MS（移動(dòng)臺(tái)）只有收到網(wǎng)絡(luò)側(cè)下發(fā)的向目標(biāo)小區(qū)切換命令（Handover Command），才會(huì)向目標(biāo)小區(qū)發(fā)送AB脈沖（Handover Access），目標(biāo)小區(qū)發(fā)送Handover Detection（切換檢測(cè)），且兩者之間會(huì)有一定的時(shí)間差，而G2806出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，BSC先收到了Handover Detection（切換檢測(cè)）后發(fā)送Handover Command（切換命令），判斷這個(gè)Handover Detection（切換檢測(cè)）不是正常切換的終端發(fā)起的Handover Access（切換接入）而上報(bào)的Handover Detection（切換檢測(cè)），見(jiàn)圖5。

3.5 分析總結(jié)

綜上所述，終端從FYXXLS-YSB01小區(qū)向FuYangXiXLS基站切換，BSC為FuYangXiXLS激活無(wú)線信道，之后啟動(dòng)下行鏈路創(chuàng)建，這時(shí)候收到上行隨機(jī)接入信號(hào)（Handover Access消息），目標(biāo)基站誤以為終端發(fā)送的Handover Access（切換接入），并立即發(fā)送Handover detection（切換檢測(cè)）到BSC。

這時(shí)候BSC處于下行鏈路創(chuàng)建過(guò)程，收到Handover Detection（空口為Handover Access消息），打斷下行通路創(chuàng)建流程，下行通路沒(méi)有完成搭建，后BSC主動(dòng)釋放當(dāng)前的呼叫，導(dǎo)致A口中釋放原因值為Resource unavailable/Equipment failure（資源不可用/設(shè)備故障）。

4 優(yōu)化措施

查看FuYangXiXLS小區(qū)的隨機(jī)錯(cuò)誤門限配置為180，表示對(duì)于AB接入脈沖而言，訓(xùn)練序列TSC（41bit）中，只要有38bit一致，即認(rèn)為合法脈沖?？蓪uYangXiXLS小區(qū)RANERRTHRED參數(shù)修改為225，即41個(gè)比特中要求40個(gè)比特正確。通過(guò)提高檢測(cè)門限，減少錯(cuò)誤發(fā)生的概率。