城市軌道交通無(wú)線(xiàn)車(chē)載電臺(tái)“未就緒”問(wèn)題及解決方案

關(guān)國(guó)俊

（廣州市地下鐵道總公司運(yùn)營(yíng)事業(yè)總部，510380，廣州∥工程師）

色碼（Colour Code，簡(jiǎn)為CC）是無(wú)線(xiàn)集群系統(tǒng)同步廣播參數(shù)之一，用于在同一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中區(qū)分不同的基站。其取值范圍為1～63，默認(rèn)值為1。色碼作為一種重要的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，參與了小區(qū)選擇、小區(qū)重選及小區(qū)切換等事件過(guò)程。合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)中的色碼，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行十分重要。本文結(jié)合摩托羅拉無(wú)線(xiàn)集群網(wǎng)絡(luò)中車(chē)載電臺(tái)在列車(chē)折返過(guò)程中出現(xiàn)的“未就緒”現(xiàn)象進(jìn)行分析，并對(duì)色碼規(guī)劃的重要性進(jìn)行探討。

1 “未就緒”現(xiàn)象及分析

1.1 “未就緒”現(xiàn)象發(fā)生背景

城市軌道交通列車(chē)從線(xiàn)路的一端運(yùn)行至另一端進(jìn)行折返時(shí)，一般采用換端運(yùn)行的方式。即：列車(chē)司機(jī)離開(kāi)原來(lái)前進(jìn)方向的列車(chē)車(chē)頭，進(jìn)入另一端，再進(jìn)行反向的運(yùn)行操作。為了保障司機(jī)與行車(chē)調(diào)度之間的通信，在司機(jī)進(jìn)行換端的同時(shí)，車(chē)載電臺(tái)也需要進(jìn)行類(lèi)似的換端操作。即：原前進(jìn)方向車(chē)尾的車(chē)載電臺(tái)需調(diào)整為當(dāng)前車(chē)頭狀態(tài)，稱(chēng)之為“就緒”；而原前進(jìn)方向車(chē)頭的車(chē)載電臺(tái)同步調(diào)整為車(chē)尾狀態(tài)。此過(guò)程成功完成后，當(dāng)前車(chē)頭的車(chē)載電臺(tái)進(jìn)入“就緒”狀態(tài)，可以正常與行車(chē)調(diào)度進(jìn)行通信；若此過(guò)程失敗，當(dāng)前車(chē)頭的車(chē)載電臺(tái)將不能與行車(chē)調(diào)度進(jìn)行通信，稱(chēng)之為“未就緒”。通常情況下，無(wú)線(xiàn)車(chē)載電臺(tái)的車(chē)頭車(chē)尾轉(zhuǎn)換動(dòng)作由列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控（ATS）系統(tǒng)發(fā)送的折返報(bào)文觸發(fā)自動(dòng)完成；但在某些特殊情況下，如設(shè)備故障或通信信號(hào)聯(lián)調(diào)未完成時(shí)，就需要司機(jī)在換端后人工對(duì)車(chē)載電臺(tái)進(jìn)行換端操作。

在某線(xiàn)路的調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)列車(chē)在終點(diǎn)站折返后會(huì)出現(xiàn)“未就緒”的現(xiàn)象，對(duì)車(chē)載電臺(tái)的正常通信造成影響。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)此類(lèi)現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)無(wú)異常告警，且無(wú)線(xiàn)手持臺(tái)在同一站點(diǎn)的通信正常，故基站故障或基站與中央交換機(jī)通信故障導(dǎo)致“未就緒”的可能性基本上可排除。對(duì)出現(xiàn)“未就緒”的車(chē)載電臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，其通信功能正常，二次開(kāi)發(fā)設(shè)備的狀態(tài)也未見(jiàn)異常，且出現(xiàn)此類(lèi)故障的車(chē)載電臺(tái)并非集中在某些列車(chē)上，因此，二次開(kāi)發(fā)設(shè)備與原裝車(chē)載電臺(tái)之間通信異常或單列車(chē)車(chē)載電臺(tái)故障導(dǎo)致此類(lèi)故障的可能性也較小。為了找出導(dǎo)致此類(lèi)異?，F(xiàn)象的原因，需對(duì)車(chē)載電臺(tái)“就緒”過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。

1.2 “未就緒”發(fā)生原因分析

1.2.1 “就緒”流程

如圖1所示，列車(chē)車(chē)載電臺(tái)“就緒”的過(guò)程如下：

（1）司機(jī)按壓車(chē)載電臺(tái)面板上的相關(guān)按鍵，車(chē)載電臺(tái)向短數(shù)據(jù)路由器（Short Data Router，簡(jiǎn)為SDR）發(fā)送請(qǐng)求信息；

（2）SDR 將此信息發(fā)送至無(wú)線(xiàn)調(diào)度臺(tái)進(jìn)行確認(rèn)；

（3）無(wú)線(xiàn)調(diào)度臺(tái)反饋確認(rèn)信息給SDR；

（4）SDR 將確認(rèn)信息發(fā)送回車(chē)載電臺(tái)，車(chē)載電臺(tái)進(jìn)入“就緒”狀態(tài)，成為當(dāng)前車(chē)頭，同時(shí)原車(chē)頭的車(chē)載電臺(tái)成為當(dāng)前車(chē)尾。

在多次的信令跟蹤過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)“未就緒”現(xiàn)象時(shí)，上述步驟1～3均能正常完成，但步驟4中出現(xiàn)了“失敗”信息。由此可以判斷，導(dǎo)致“未就緒”的問(wèn)題點(diǎn)出在SDR 下發(fā)信息到車(chē)載電臺(tái)的環(huán)節(jié)上。

圖1 車(chē)載電臺(tái)“就緒”流程圖

1.2.2 SDR 工作原理

為了對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線(xiàn)用戶(hù)進(jìn)行管理，無(wú)線(xiàn)集群系統(tǒng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)記錄保存每一個(gè)無(wú)線(xiàn)用戶(hù)的用戶(hù)信息及狀態(tài)信息；同時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線(xiàn)用戶(hù)實(shí)時(shí)登記位置的變化，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)也會(huì)同步更新，以確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，如表1所示。

表1 基站與用戶(hù)ID對(duì)應(yīng)表

SDR 主要負(fù)責(zé)處理無(wú)線(xiàn)集群系統(tǒng)的短信息業(yè)務(wù)。當(dāng)SDR向車(chē)載電臺(tái)發(fā)送信息時(shí)，SDR 先在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)目標(biāo)車(chē)載電臺(tái)及其登記基站的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如在某一時(shí)刻，SDR 要向ISSI為503004的車(chē)載電臺(tái)發(fā)送短信息，根據(jù)表1的對(duì)應(yīng)關(guān)系，SDR 查詢(xún)到此時(shí)該車(chē)載電臺(tái)登記在ID 為001的基站。根據(jù)查詢(xún)結(jié)果，SDR將短信息通過(guò)相關(guān)的接口及傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送到基站001，再由基站001在其覆蓋范圍內(nèi)對(duì)車(chē)載電臺(tái)進(jìn)行信息發(fā)布。SDR信息發(fā)布如圖2所示。

圖2 SDR 信息發(fā)布

1.2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常

進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)“未就緒”故障時(shí)，本來(lái)應(yīng)該登記在基站001 的車(chē)載電臺(tái)（如503004），卻登記在基站003，如表2所示。根據(jù)SDR的工作原理，系統(tǒng)發(fā)送給車(chē)載電臺(tái)503004的短信息將通過(guò)基站003發(fā)出，但車(chē)載電臺(tái)503004并不在此基站覆蓋范圍內(nèi)，接收不到相關(guān)信息。由此可見(jiàn)，正是由于這一數(shù)據(jù)異常，導(dǎo)致了“未就緒”現(xiàn)象的出現(xiàn)。

表2 異常的基站與用戶(hù)ID對(duì)應(yīng)表

如圖3所示，無(wú)線(xiàn)集群系統(tǒng)中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)實(shí)時(shí)更新的數(shù)據(jù)庫(kù)，正常情況下，當(dāng)列車(chē)從小區(qū)003的覆蓋范圍運(yùn)行至小區(qū)001的覆蓋范圍時(shí)，車(chē)載電臺(tái)會(huì)進(jìn)行小區(qū)重選，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)隨小區(qū)重選的發(fā)生而更新。但在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，卻出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)未能實(shí)時(shí)更新的異常現(xiàn)象。因此，需對(duì)車(chē)載電臺(tái)的小區(qū)重選進(jìn)行分析，看其是否出現(xiàn)異常。

1.2.4 小區(qū)重選

為了滿(mǎn)足隧道區(qū)間無(wú)線(xiàn)信號(hào)的連續(xù)覆蓋及系統(tǒng)容量的需求，一般地鐵線(xiàn)路采用“基站主覆蓋＋直放站補(bǔ)充覆蓋”的形式進(jìn)行覆蓋，同一條線(xiàn)路中同時(shí)存在不同基站的無(wú)線(xiàn)信號(hào)。當(dāng)列車(chē)從一個(gè)基站的覆蓋區(qū)進(jìn)入另一個(gè)基站的覆蓋區(qū)時(shí)，車(chē)載電臺(tái)就會(huì)進(jìn)行小區(qū)重選。小區(qū)重選一方面保證車(chē)載電臺(tái)遠(yuǎn)離某個(gè)覆蓋區(qū)后能及時(shí)進(jìn)入另一個(gè)覆蓋區(qū)，避免出現(xiàn)脫網(wǎng)；另一方面及時(shí)通知系統(tǒng)更新車(chē)載電臺(tái)的位置信息，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)更新

通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)檢查發(fā)現(xiàn)，由于頻率資源緊張，該線(xiàn)路基站的頻率復(fù)用方式為F1F2F1F2，即隔站復(fù)用；同時(shí)，各基站在數(shù)據(jù)配置時(shí)色碼均采用了默認(rèn)值C1（如圖4所示）。這樣的配置導(dǎo)致了小區(qū)002的鄰區(qū)003與001出現(xiàn)了同頻同色碼的現(xiàn)象。當(dāng)車(chē)載電臺(tái)遠(yuǎn)離小區(qū)002，接收到小區(qū)001的信號(hào)時(shí)，由于同頻同色碼現(xiàn)象的存在，車(chē)載電臺(tái)未能準(zhǔn)確區(qū)分小區(qū)001與小區(qū)003，導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)異常。

圖4 小區(qū)重選

2 解決方案

色碼在無(wú)線(xiàn)終端識(shí)別基站時(shí)起到重要的作用，特別是在鄰區(qū)組中出現(xiàn)同頻小區(qū)時(shí)，可以避免選擇錯(cuò)誤的目標(biāo)小區(qū)。

為了驗(yàn)證是否由于同頻同色碼導(dǎo)致了“未就緒”，在該線(xiàn)路嘗試重新規(guī)劃色碼的操作，采用“C1C2C3C1C2C3”的色碼復(fù)用方式，如表3所示。重新規(guī)劃色碼后，新的頻率／色碼組合可有效避免鄰區(qū)中出現(xiàn)同頻同色碼現(xiàn)象。在修改色碼后，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行觀(guān)察，車(chē)載電臺(tái)在折返站的換端“就緒”功能均能正常實(shí)現(xiàn)，“未就緒”現(xiàn)象得到了很好的解決。

表3 新的頻率／色碼組合方案

3 結(jié)語(yǔ)

在無(wú)線(xiàn)基站的數(shù)據(jù)初始化過(guò)程中，即使沒(méi)有人工設(shè)置色碼，它也會(huì)被設(shè)置為默認(rèn)值，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，通常更傾向于頻率的規(guī)劃而忽略了色碼的規(guī)劃。在頻率資源充足的情況下，頻率的復(fù)用距離較大，色碼的作用未能完全顯示出來(lái)；但隨著頻率資源的緊張，合理規(guī)劃色碼的重要性就逐漸凸顯。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，色碼的復(fù)用方式應(yīng)該避免與頻率的復(fù)用方式相同，同時(shí)，還要避免同一個(gè)小區(qū)的鄰區(qū)組中存在同頻同色碼小區(qū)的現(xiàn)象。

［1］徐小濤.數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)原理與應(yīng)用［M］.北京：人民郵電出版社，2008.

［2］陳德榮，劉永乾，蔣麗.移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與工程設(shè)計(jì)［M］.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2010.

［3］華為技術(shù)有限公司.GSM 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化［M］.北京：人民郵電出版社，2004.