城市軌道交通無線車載電臺“未就緒”問題及解決方案

關國俊

（廣州市地下鐵道總公司運營事業總部，510380，廣州∥工程師）

色碼（Colour Code，簡為CC）是無線集群系統同步廣播參數之一，用于在同一個無線網絡中區分不同的基站。其取值范圍為1～63，默認值為1。色碼作為一種重要的無線網絡參數，參與了小區選擇、小區重選及小區切換等事件過程。合理規劃網絡中的色碼，對于網絡的正常運行十分重要。本文結合摩托羅拉無線集群網絡中車載電臺在列車折返過程中出現的“未就緒”現象進行分析，并對色碼規劃的重要性進行探討。

1 “未就緒”現象及分析

1.1 “未就緒”現象發生背景

城市軌道交通列車從線路的一端運行至另一端進行折返時，一般采用換端運行的方式。即：列車司機離開原來前進方向的列車車頭，進入另一端，再進行反向的運行操作。為了保障司機與行車調度之間的通信，在司機進行換端的同時，車載電臺也需要進行類似的換端操作。即：原前進方向車尾的車載電臺需調整為當前車頭狀態，稱之為“就緒”；而原前進方向車頭的車載電臺同步調整為車尾狀態。此過程成功完成后，當前車頭的車載電臺進入“就緒”狀態，可以正常與行車調度進行通信；若此過程失敗，當前車頭的車載電臺將不能與行車調度進行通信，稱之為“未就緒”。通常情況下，無線車載電臺的車頭車尾轉換動作由列車自動監控（ATS）系統發送的折返報文觸發自動完成；但在某些特殊情況下，如設備故障或通信信號聯調未完成時，就需要司機在換端后人工對車載電臺進行換端操作。

在某線路的調試過程中，發現列車在終點站折返后會出現“未就緒”的現象，對車載電臺的正常通信造成影響。通過統計分析發現，出現此類現象時，系統無異常告警，且無線手持臺在同一站點的通信正常，故基站故障或基站與中央交換機通信故障導致“未就緒”的可能性基本上可排除。對出現“未就緒”的車載電臺進行測試，其通信功能正常，二次開發設備的狀態也未見異常，且出現此類故障的車載電臺并非集中在某些列車上，因此，二次開發設備與原裝車載電臺之間通信異常或單列車車載電臺故障導致此類故障的可能性也較小。為了找出導致此類異常現象的原因，需對車載電臺“就緒”過程的每一個環節進行分析。

1.2 “未就緒”發生原因分析

1.2.1 “就緒”流程

如圖1所示，列車車載電臺“就緒”的過程如下：

（1）司機按壓車載電臺面板上的相關按鍵，車載電臺向短數據路由器（Short Data Router，簡為SDR）發送請求信息；

（2）SDR 將此信息發送至無線調度臺進行確認；

（3）無線調度臺反饋確認信息給SDR；

（4）SDR 將確認信息發送回車載電臺，車載電臺進入“就緒”狀態，成為當前車頭，同時原車頭的車載電臺成為當前車尾。

在多次的信令跟蹤過程中發現，出現“未就緒”現象時，上述步驟1～3均能正常完成，但步驟4中出現了“失敗”信息。由此可以判斷，導致“未就緒”的問題點出在SDR 下發信息到車載電臺的環節上。

圖1 車載電臺“就緒”流程圖

1.2.2 SDR 工作原理

為了對網絡中的無線用戶進行管理，無線集群系統的系統數據庫會記錄保存每一個無線用戶的用戶信息及狀態信息；同時，根據網絡中無線用戶實時登記位置的變化，系統數據庫也會同步更新，以確保系統數據的準確性，如表1所示。

表1 基站與用戶ID對應表

SDR 主要負責處理無線集群系統的短信息業務。當SDR向車載電臺發送信息時，SDR 先在系統數據庫查詢目標車載電臺及其登記基站的對應關系。如在某一時刻，SDR 要向ISSI為503004的車載電臺發送短信息，根據表1的對應關系，SDR 查詢到此時該車載電臺登記在ID 為001的基站。根據查詢結果，SDR將短信息通過相關的接口及傳輸網絡傳送到基站001，再由基站001在其覆蓋范圍內對車載電臺進行信息發布。SDR信息發布如圖2所示。

圖2 SDR 信息發布

1.2.3 系統數據異常

進一步對系統數據進行分析，發現出現“未就緒”故障時，本來應該登記在基站001 的車載電臺（如503004），卻登記在基站003，如表2所示。根據SDR的工作原理，系統發送給車載電臺503004的短信息將通過基站003發出，但車載電臺503004并不在此基站覆蓋范圍內，接收不到相關信息。由此可見，正是由于這一數據異常，導致了“未就緒”現象的出現。

表2 異常的基站與用戶ID對應表

如圖3所示，無線集群系統中的系統數據庫是一個實時更新的數據庫，正常情況下，當列車從小區003的覆蓋范圍運行至小區001的覆蓋范圍時，車載電臺會進行小區重選，系統數據庫隨小區重選的發生而更新。但在實際調試過程中，卻出現了數據庫未能實時更新的異常現象。因此，需對車載電臺的小區重選進行分析，看其是否出現異常。

1.2.4 小區重選

為了滿足隧道區間無線信號的連續覆蓋及系統容量的需求，一般地鐵線路采用“基站主覆蓋＋直放站補充覆蓋”的形式進行覆蓋，同一條線路中同時存在不同基站的無線信號。當列車從一個基站的覆蓋區進入另一個基站的覆蓋區時，車載電臺就會進行小區重選。小區重選一方面保證車載電臺遠離某個覆蓋區后能及時進入另一個覆蓋區，避免出現脫網；另一方面及時通知系統更新車載電臺的位置信息，保證系統數據的準確性。

圖3 系統數據庫更新

通過對相關數據檢查發現，由于頻率資源緊張，該線路基站的頻率復用方式為F1F2F1F2，即隔站復用；同時，各基站在數據配置時色碼均采用了默認值C1（如圖4所示）。這樣的配置導致了小區002的鄰區003與001出現了同頻同色碼的現象。當車載電臺遠離小區002，接收到小區001的信號時，由于同頻同色碼現象的存在，車載電臺未能準確區分小區001與小區003，導致系統數據庫出現異常。

圖4 小區重選

2 解決方案

色碼在無線終端識別基站時起到重要的作用，特別是在鄰區組中出現同頻小區時，可以避免選擇錯誤的目標小區。

為了驗證是否由于同頻同色碼導致了“未就緒”，在該線路嘗試重新規劃色碼的操作，采用“C1C2C3C1C2C3”的色碼復用方式，如表3所示。重新規劃色碼后，新的頻率／色碼組合可有效避免鄰區中出現同頻同色碼現象。在修改色碼后，通過長時間的運行觀察，車載電臺在折返站的換端“就緒”功能均能正常實現，“未就緒”現象得到了很好的解決。

表3 新的頻率／色碼組合方案

3 結語

在無線基站的數據初始化過程中，即使沒有人工設置色碼，它也會被設置為默認值，在進行網絡規劃時，通常更傾向于頻率的規劃而忽略了色碼的規劃。在頻率資源充足的情況下，頻率的復用距離較大，色碼的作用未能完全顯示出來；但隨著頻率資源的緊張，合理規劃色碼的重要性就逐漸凸顯。在網絡規劃時，色碼的復用方式應該避免與頻率的復用方式相同，同時，還要避免同一個小區的鄰區組中存在同頻同色碼小區的現象。

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