寧安線GSM-R無線網絡優化案例分析

樊　華　中國鐵路上海局集團有限公司上海通信段

1 寧安線GSM-R網優概述

寧安客專鐵路2015年12月開通，全長257.522km，運營速度為200km/h。GSM-R組網方案為普通單網覆蓋。網優工作包括線路清頻工作，電磁環境測試等，發現干擾、弱覆蓋等問題，保障客專鐵路正常運行。

1.1 主要干擾概述

1.1.1 同鄰頻干擾

由于GSM-R頻段僅有4M帶寬可供使用，為了提高頻率利用率，增加系統的容量，常常采用頻率復用技術。但在鐵路樞紐或多線并行、交叉區域，會導致兩個使用同一或相鄰頻點的小區之間復用距離減小，容易引起同鄰頻干擾。

1.1.2 互調干擾

是指兩個射頻信號輸入到一個非線性元件中，或者通過一個存在不連續性的傳輸介質時，頻率之間相互作用所產生的新頻率落入接收機的頻段內所產生的干擾。

1.1.3 硬件故障

基站載頻、天饋避雷器、天線等設備故障或連接不當均可能產生干擾。

1.1.4 運營商干擾

其中，開放科學源自“地平線2020”下卓越科學這一優先領域，目標在于支持高質量前沿科學和研究成果的創造和擴散。該優先領域包括3部分內容：（1）由歐洲研究理事會（European Research Council）資助的科研人員自下而上的研究想法。（2）由瑪麗·居里人才流動計劃通過人才流動獎學金資助的歐洲境內外科研人員的交流、互訪。（3）以及由歐洲科研基礎設施專項經費資助的科研基礎設施的建造和升級換代。

固定頻率干擾，上下行都可能存在，其干擾信號呈現出穩定和頻譜干凈的特性，具有固定頻率的干擾源工作于GSM-R移動通信頻段。

除此之外，運營商干擾還有強信號阻塞干擾，是指公眾移動運營商使用合法的頻率，由于功率過強造成鄰近頻段接收設備阻塞。由于頻段相近，中國電信 CDMA系統發射信號可能對GSM-R系統接收產生有害干擾；中國移動的下行頻段信號對GSM-R系統下行接收造成有害干擾。結合寧安線網優情況，此類干擾主要來源于移動對GSM-R下行干擾。1.1.5其他信號干擾

常見的還有GSM射頻直放站轉發信號干擾、有線電視倍增器漏泄雜波干擾、微波及對講機系統雜波干擾、非法人為干擾等。

1.2 各類干擾解決方法

解決同頻干擾，一是通過優化同頻復用距離和頻率分配方案；二是通過天線高度及傾角的調整改變覆蓋范圍減小同頻干擾。

解決互調干擾，主要措施是采用優質平方律特性器件來提高前端電路選擇性，以及增大耦合損耗及合理配置頻道，設法破壞構成互調干擾的條件。

對于公眾移動運營商干擾，主要通過現場測試確定干擾源后，根據實際情況，調整運營商基站配置，加裝濾波器等手段。節假日期間，由于人口大量聚集車站附近，運營商會調整基站配置，或增加臨時基站以滿足客流需求，相應地增加了外部干擾的可能性。因此節假日期間要加信息收集，必要時進行場強檢測，發現影響GSM-R正常使用現象，立即聯系匯報處理。

對于不可預測、非法信號的干擾，可以先通過電磁環境測試來發現干擾區域，再通過定向測試等手段尋找干擾源的具體方位來解決。

2 干擾實例

2.1 問題描述

2016年5月29 日，總公司動檢車對寧安線進行GSM-R無線指標測試過程中，發現1處重點問題：列車由安慶至南京方向行駛至K149.28處，如圖1，圖中顯示“連接丟失”，在K149～K150區間范圍內載干比差（C/I：0～10dB間），質差大（5～7級），導致掉話發生。

2.2 問題分析

將本次添乘測試數據（圖1）與前期（圖2）比對發現，在K152～K149區間確實長期存在測試數值不合格（載干比差，質差大）現象，并非偶發事件。

圖1 2016年5月29日K149～K152區間掉話截圖

圖2 2016年3月29日K149～K152區間添乘截圖

如圖2中黑圈所示，在測試車由安慶至南京方向行駛，接收信號源由FCX-TL06基站切換至FCX-TL05基站后，以上不良測試數值均改善，處正常情況，由此可判斷問題出在K149～K152區間內FCX-TL06基站頻點運用上，基本排除了運營商強信號阻塞干擾可能性；此區間內并無直放站分布，可排除網內直放站干擾；通過寧安BSC網管檢查FCX-TL06基站BTS無告警，測試BTS正常，基本排除基站BTS設備故障。分析判斷有以下幾種可能：

（1）該區間內存在運營商使用與FCX-TL06基站相同頻點基站；

（2）FCX-TL06基站南京方向天饋系統存在問題；（3）該區間內存在GSM-R系統內部網絡干擾；（4）該區間內存在其他干擾。

2.3 現場測試

基于以上分析，接下來對外部電磁環境進行測試。

第一步，2016年6月7日，在K149～K152范圍進行現場檢查及測試，地形地貌如圖3所示?？煽闯龃朔秶鷥葹檗r田、水系，地域平闊，臨近區域無在建大型工程，不存在地域、建筑遮擋信號問題。

在此區域內共發現四處運營商基站鐵塔。選擇2處合理位置進行測試，現場測試情況：使用OT890測試手機測試顯示GSM-R頻段內無其他運營商信號，GSM-R網內僅能收到1014，1012，1000三處頻點，附近移動GSM基站使用頻點均≥40。使用FSH4頻譜儀測試，測試見圖4。參照寧安線基站數據配置表，從圖中可看出皆為鐵路信號。

圖3 K149～K152區間測試具體方位圖

圖4 頻譜儀測試截圖

對測試結果分析可得，該區域電磁環境非常清晰，區間內無運營商占用頻點，無其他干擾。

第二步，組織人員天窗時期對FCX-TL06基站天饋系統進行檢查測試，檢查結果：室內饋線接頭牢固，連接線正確無松動。使用駐波比測試儀和通過式功率計測試，結果見表1。各項指標均正常，排除基站天饋系統問題。

表1 FCX-TL06基站測試結果

第三步，對基站配置數據進行核對，發現：寧安線FCXTL06基站的TCH頻點與交叉的合福線TLB-NL01_RU2的BCCH頻點同為1012，雖然該基站距離掉話區間6km，結合圖1、圖2可看出TLB-NL01_RU2的BCCH信號強度在掉話區間依然很大（-70dBm）。因此我們此次掉話分析重點轉向GSM-R系統內。

2.4 解決問題

寧安GSM工程設計中的基站頻點數據配置依據本線內同頻不同址、同頻不鄰址，未考慮到寧安與合福交叉路段既有頻點分配情況。同時為避免C2線路基站頻率干擾引發C3線路行車降級或故障，在聯絡線區域采取合福線頻率覆蓋寧安線方式，如圖5所示。

圖5 寧安、合福線路交叉處地理位置圖

由于FCX-TL06基站的TCH與相隔一個基站的TLBNL01_RU2的BCCH一樣，頻點均為1012。當列車由FCXTL06基站向FCX-TL05基站行駛至K151～K149區間時，車載占用FCX-TL06基站TCH 頻點1012，TLB-NL01_RU2的BCCH信號逐漸變強，穩定在-60dBm，在信號切換至FCXTL05基站前，對車載接收信號準確性影響很大，造成載干比很差，嚴重時導致掉話障礙。至此我們分析此次掉話原因為鐵路信號頻點分配不當，造成同頻干擾。

圖6 調整后添乘測試截圖

接下來對寧安線參數進行優化調整：FCX-TL06基站TCH頻點修改為1007，且啟用BCCH載頻優選。

7月17日，組織人員添乘動檢車測試，此區段測試指標均正常，無掉話發生，問題解決，見圖6。

3 結束語

由于多數干擾多是由外部因素引起的,所以鐵路網優優先進行外部干擾排查，往往忽略網內干擾。此案例的處置，體現出網優效率低，解決時限較長等問題。所以，鐵路網優必須優化干擾處理流程，提高網優效率，針對不同場景，應采取不同步驟排查。對于單一鐵路區段，優先外部干擾排查；對于鐵路樞紐區段，尤其新增線路地區，優先網內干擾排查。

隨著中國高鐵建設地快速發展，GSM-R覆蓋區段愈來愈多，因此無線干擾也相應增多，干擾的頻發和程度勢必會對鐵路行車安全帶來極大的隱患，由于無線干擾信號的隨機性、時間上和空間上的不確定性給無線網優工作帶來了非常大的難度，因此必須緊密結合實際，針對性地開展無線網優工作，才能更好地滿足高鐵運輸安全運行。

[1]《鐵路數字移動通信系統（GSM-R）無線網絡規劃與優化》（清華大學出版社）鐘章隊編著.

[2]《鐵路數字移動通信系統（GSM-R）應用基礎理論》（清華大學出版社）鐘章隊編著.

[3]《GSM-R網優定制培訓》（華為技術有限公司）.