單RBC跨多MSC場景數(shù)據(jù)制作及測試案例分析

代 賽，劉立海，張弘毅

（1.中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，武漢 430063；2.中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司，北京 100081）

1 概述

當(dāng)新建CTCS-3（簡稱C3）線路新設(shè)基站歸屬不同路局（路局A、B）時，需根據(jù)維護管界接入不同路局移動交換中心（MSC），此種情況因基站和無線閉塞中心（RBC）均為新設(shè)，工程中通常不會遺漏在路局A 和路局B 的MSC 中制作新設(shè)RBC數(shù)據(jù)和相互間位置區(qū)域碼（LAC）鄰區(qū)數(shù)據(jù)。但因各線維護管界不一致，在局界處可能存在路局A/B新建線路利用其他局（路局C）既有基站的情景，由于在路局C 無建安工程，工程中容易忽略在路局C 的MSC 中制作新設(shè)RBC 數(shù)據(jù)及在路局A 和路局C 的MSC 中制作相互間LAC 鄰區(qū)數(shù)據(jù)。前者將導(dǎo)致C3 中斷后，跨MSC 切換時，出現(xiàn)C3 車載電臺無法發(fā)起呼叫的故障；后者將導(dǎo)致列車在路局A 基站下起呼，切換至路局B 后需切換至路局C 時，因路局C 的MSC 不在路局A 的MSC 的列表范圍而拒絕切換，導(dǎo)致切換失敗，引起C3 無線超時，反向運行時情況與此一致。

同時，隨著各鐵路局核心網(wǎng)更新改造工程的進行，一個路局可能同時存在兩個MSC，則新建線路無線子系統(tǒng)新建基站和所利用既有基站分屬于不同MSC。若當(dāng)線路分屬于不同路局或者利用其他局既有基站時，很容易出現(xiàn)一個RBC 管轄范圍跨3個及以上MSC 轄區(qū)的場景，為避免發(fā)生上述故障，在數(shù)據(jù)制作時需仔細斟酌并結(jié)合測試案例進行驗證。

2 鄭徐客專C3單電臺交接及無線超時故障問題機理

鄭徐客專于2016 年9 月10 日開通，10 ～11日多趟列車在徐州東線路所附近京滬高鐵RBC7 向鄭徐高鐵RBC3 切換時，出現(xiàn)C3 車載電臺無法發(fā)起呼叫，C3 單電臺交接；個別車出現(xiàn)C3 超時提醒，司機不懂操作，觸發(fā)制動。原因是京滬高鐵RBC7 到RBC3 切換的C3 起呼位置剛好在濟南局兩個基站范圍內(nèi)。由于濟南局MSC 內(nèi)未制作RBC3號碼數(shù)據(jù)，導(dǎo)致信號C3 車載電臺在濟南局基站范圍內(nèi)無法呼叫RBC3，信號C3 連接只能中斷，待列車運行至鄭徐高鐵基站范圍方可發(fā)起呼叫。12 日濟南局在MSC 補充制作RBC3 數(shù)據(jù)后，徐州東線路所附近故障消除。

但13 ～14 日多趟列車下行運行至上海局與鄭州局局界處時發(fā)生C3 通信超時，導(dǎo)致C3 降級。原因是鄭徐RBC3 管轄范圍包含濟南、上海和鄭州MSC，車載終端在濟南MSC 下發(fā)起呼叫，切換至上海MSC 后再次需要切換至鄭州MSC 時失敗，切換失敗的拒絕消息來自濟南MSC。根據(jù)切換流程要求，終端起呼后，其后續(xù)切換均受到起呼時所在源MSC 控制。由于濟南MSC 中未制作鄭徐客專鄭州段的LAC 鄰區(qū)數(shù)據(jù)，鄭州局MSC 不在原MSC（濟南局）列表范圍，切換被拒絕，導(dǎo)致此故障發(fā)生，經(jīng)在濟南MSC 中補充鄭徐客專鄭州段的LAC鄰區(qū)數(shù)據(jù)，問題得到解決。

3 杭黃鐵路RBC與MSC對應(yīng)關(guān)系

3.1 GSM-R系統(tǒng)設(shè)計方案

上海局2017 年GSM-R 核心網(wǎng)改造工程中新設(shè)R4 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)MSC 設(shè)備，采用1+1 冗余熱備份機制，分別命名為shMGW21 和shMGW22（以下簡稱shMGW2），新核心網(wǎng)于2018 年1 月入網(wǎng)，杭黃鐵路為第一條接入該核心網(wǎng)的線路。杭黃鐵路之前所建線路均接入上海局既有核心網(wǎng)（shMSC）。

杭黃鐵路正線從杭州南站經(jīng)富陽、桐廬、建德、千島湖、三陽、績溪北、歙縣北站至黃山北站，杭州南至DK27+025（含HZNHCXLS-ZJ01A）利用既有杭甬、杭長客專基站，接入shMSC；DK27+025（含HZNHCXLS-ZJ01B）至DK242+417（含）新設(shè)基站，接入shMGW2；DK242+417（不含）至黃山北站（含）利用既有合福高鐵基站（上海局），接入shMSC。

杭黃鐵路黃山北動車線從黃山北站至黃山北動車存車場，無線設(shè)備布置示意如圖1 所示，利用既有合福高鐵基站HuangShanBei（上海局），接入shMSC， HSB-WY01（南昌局），接入ncMSC；在黃山北動車存車場新設(shè)基站HuangShanBeiCCC，接入shMSC。

杭黃鐵路無線覆蓋利用基站及歸屬MSC、小區(qū)LAC 如表 1 所示。

3.2 RBC管轄范圍

圖1 杭黃鐵路黃山北動車線無線設(shè)備布置示意圖Fig.1 Wireless equipment layout diagram for Huangshan North line of Hangzhou-Huangshan Railway

根據(jù)信號專業(yè)設(shè)計方案，杭黃鐵路在杭州東新設(shè)兩個RBC，GSM-R 編號方案中分別命名hanghuangRBC01 和hanghuangRBC02，兩個RBC 均與shMGW2 連接。杭州樞紐目前不開通C3，杭黃全線分別由hanghuangRBC01 和hanghuangRBC02 管轄。

下行（杭州至黃山方向）相關(guān)應(yīng)答器設(shè)置依次為：C2 →C3 的RBC 連接應(yīng)答器組[RL]位于DK41+734；hanghuangRBC01 轉(zhuǎn)hanghuangRBC02 的RBC 切換執(zhí)行應(yīng)答器組[ZX-R]位于DK223+761；動車線C3 →C2 等級轉(zhuǎn)換執(zhí)行應(yīng)答器組[ZX-3/2]位于D2DK1+351。

上行（黃山至杭州方向）依次為：動車線C2 →C3 的RBC 連 接 應(yīng) 答 器 組[RL] 位 于DK285+225；hanghuangRBC02 轉(zhuǎn)hanghuangRBC01 的RBC 切換執(zhí)行應(yīng)答器組[ZX-R]位于DK224+469；C3 →C2 等級轉(zhuǎn)換執(zhí)行應(yīng)答器組[ZX-3/2[位于DK51+964。

表 1 杭黃鐵路無線覆蓋利用基站及歸屬MSC、小區(qū)LACTab 1 Wireless covered base stations and MSC belonging to and cell LAC for Hangzhou-Huangshan railway

杭州樞紐C3 開通后，杭黃全線分別由hyRBC01、hanghuangRBC01 和hanghuangRBC02管轄。下行hyRBC01 轉(zhuǎn)hanghuangRBC01 的RBC 切換執(zhí)行應(yīng)答器組[ZX-R]位于DK40+048；上行hanghuangRBC01 轉(zhuǎn)hyRBC01 的RBC 切換執(zhí)行應(yīng)答器組[ZX-R]位于DK40+638，其他應(yīng)答器位置不變。

RBC 切換時RBC 連接MSC 范圍：根據(jù)規(guī)范要求，在RBC 移交點前，RBC 控制MT 提前40 s 及以上起呼前方RBC。根據(jù)杭黃RBC 廠家提供數(shù)據(jù)，RBC 起呼位置為RBC 切換執(zhí)行應(yīng)答器組[ZX-R]前4 500 m。故RBC 下行連接MSC 起點為小里程方向RBC 切換執(zhí)行應(yīng)答器組[ZX-R]（下行）-4 500 m，終點為大里程方向RBC 切換執(zhí)行應(yīng)答器組[ZX-R]（下行）；上行連接MSC 起點為小里程方向RBC 切換執(zhí)行應(yīng)答器組[ZX-R]（上行），終點為大里程方向RBC 切換執(zhí)行應(yīng)答器組[ZX-R]（上行）+4 500 m。

C2、C3 轉(zhuǎn)換時RBC 連接MSC 范圍：C2 轉(zhuǎn)C3 時，起點為連接應(yīng)答器組[RL]位置；C3 轉(zhuǎn)C2時，終點為C3 →C2 等級轉(zhuǎn)換執(zhí)行應(yīng)答器組[ZX-3/2]位置。

3.3 RBC管轄范圍與MSC對應(yīng)關(guān)系

根據(jù)3.1 及3.2 所述，RBC 連接MSC 范圍及其與MSC 對應(yīng)關(guān)系及示意圖如表2、圖2 所示。

4 杭黃鐵路數(shù)據(jù)制作分析

由表2 和圖2 可以看出，雖然杭黃鐵路新設(shè)基站（除HuangShanBeiCCC）均接入shMGW2，但杭黃鐵路GSM-R 無線子系統(tǒng)利用了既有杭甬、杭長、合福（上海局）和合福（南昌局）基站進行覆蓋，結(jié)合信號專業(yè)應(yīng)答器的設(shè)置位置，hyRBC01 和hanghuangRBC02 所對應(yīng)的小區(qū)歸屬于多個MSC，尤其關(guān)注hanghuangRBC02，數(shù)據(jù)制作時需仔細分析，避免發(fā)生切換失敗，導(dǎo)致C3 無線超時。

表 2 RBC連接MSC范圍及其與MSC對應(yīng)關(guān)系Tab 2 RBC connecting MSC scope and its correspondence with MSC

圖2 RBC連接MSC范圍及其與MSC對應(yīng)關(guān)系示意圖Fig.2 RBC connecting MSC scope and its correspondence with MSC

4.1 MSC中RBC數(shù)據(jù)制作

由于在C3 線路中，需考慮C3 中斷、C3 兼容C2，因此C3 區(qū)段的任何位置均應(yīng)滿足可以重新發(fā)起C3 呼叫，否則，在C3 中斷后，跨MSC 切換時，將出現(xiàn)C3 車載電臺無法發(fā)起呼叫，造成C3 連接中斷、C3 單電臺交接或C3 降級，故RBC 連接MSC 范圍內(nèi)所有基站所歸屬MSC 均需制作該RBC數(shù)據(jù)。

由于杭甬工程中已在shMSC 中制作hyRBC01 的數(shù)據(jù)，故杭黃鐵路需在shMSC 中制作hanghuangRBC02 的數(shù)據(jù)；在shMGW2 中制作hyRBC01、hanghuangRBC01 和hanghuangRBC02的數(shù)據(jù)；在ncMSC 中制作hanghuangRBC02 的數(shù)據(jù)。

4.2 MSC中LAC鄰區(qū)數(shù)據(jù)制作

由于3GPP 中規(guī)定，所有跨MSC 切換，需要由最初發(fā)起呼叫的MSC 來管理，若目標小區(qū)所在的MSC 不在原MSC 列表范圍，則切換將被拒絕。經(jīng)分析，杭黃鐵路中存在上述場景。

1）下行運行方向：hanghuangRBC1 交權(quán)hanghuangRBC2，移動終端從shMGW2（411A）下轄基站起呼，移動終端在DK242+846 附近切換到shMSC（4110）。正常情況下，DK285+225附近由HuangShanBei 基站覆蓋，歸屬shMSC（4110）。考慮到合福線為交織單網(wǎng)覆蓋方案，當(dāng)HuangShanBei 基站故障時，DK285+225 附近由南昌局HSB-WY01 號基站覆蓋，歸屬ncMSC（1812），列車運行進入黃山站時，若ncMSC（1812）不在原shMGW2 列表范圍，則切換被拒絕，導(dǎo)致切換失敗，引起C3 無線超時。

2）上行運行方向：HuangShanBei 基站故障時，黃山北站始發(fā)動車組出站，C2 轉(zhuǎn)C3 時，移動終端從南昌局HSB-WY01 號基站（歸屬ncMSC（1812））起呼，上行方向切換shMSC（4110），當(dāng)運行至DK242+846 附近后進入shMGW2（411A）管轄范圍，若shMGW2（411A）不在ncMSC 列表范圍，則切換被拒絕，導(dǎo)致切換失敗，引起C3無線超時。

因此，當(dāng)RBC 連接MSC 范圍內(nèi)所有基站歸屬不同MSC 時，起呼MSC 需制作目標MSC 的LAC鄰區(qū)數(shù)據(jù)。否則，在跨MSC 位置將切換失敗，發(fā)生C3 通信超時，導(dǎo)致C3 降級。

根據(jù)表2，對于hyRBC01，上下行范圍內(nèi)所有基站均歸屬為shMSC（410E）、shMSC（410F）或shMGW2（411A），故shMSC 需增加杭黃鐵路LAC 鄰區(qū)數(shù)據(jù)，shMGW2 需增加杭甬、杭長LAC鄰區(qū)數(shù)據(jù)。

對于hanghuangRBC02，下行范圍內(nèi)所有基站均依次歸屬為shMGW2（411A）、shMSC（4110） 和ncMSC（1812）， 故shMGW2 需 增加合福（上海局）和合福（南昌局）LAC 鄰區(qū)數(shù)據(jù)，shMSC 中合福（南昌局）LAC 鄰區(qū)數(shù)據(jù)已在合福工程中完成；上行范圍內(nèi)所有基站均依次歸屬為ncMSC（1812）、shMSC（4110）和shMGW2（411A），ncMSC 中合福（上海局）LAC 鄰區(qū)數(shù)據(jù)已在合福工程中完成，ncMSC 還需增加杭黃鐵路LAC 鄰區(qū)數(shù)據(jù)，shMSC 中需增加杭黃鐵路LAC 鄰區(qū)數(shù)據(jù)。

綜上所述，shMSC 需增加杭黃鐵路LAC 鄰區(qū)數(shù)據(jù)；shMGW2 需增加杭甬、杭長、合福（上海局）和合福（南昌局）LAC 鄰區(qū)數(shù)據(jù)；ncMSC 需增加杭黃鐵路LAC 鄰區(qū)數(shù)據(jù)。

5 杭黃鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試案例分析

對于上述可能存在的問題，在聯(lián)調(diào)聯(lián)試信號測試案例中增加了以下場景。

1） 三陽站發(fā)車C3 運行至黃山北站，基站HuangShanBei 鎖閉（模擬故障）。

2）黃山北站發(fā)車C3 運行至三陽站，基站HuangShanBei 鎖閉（模擬故障）。

同時，實際運營時，杭黃鐵路上運行的列車不僅存在從杭州南站往黃山北站方向運行或從黃山北站至杭州南站方向運行的場景，還存在合福客專上行列車經(jīng)黃山北站C3 轉(zhuǎn)線往杭州南站方向運行場景，為模擬實際運營場景，在聯(lián)調(diào)聯(lián)試信號測試案例中增加了以下場景。

3）婺源站發(fā)車C3 運行經(jīng)黃山北運行至三陽站。

經(jīng)過試驗，杭黃鐵路GSM-R 系統(tǒng)性能及應(yīng)用業(yè)務(wù)功能均滿足《高速鐵路工程動態(tài)驗收技術(shù)規(guī)范》（TB10761-2013）要求，順利通過了聯(lián)調(diào)聯(lián)試，開通運營后也正常運行，未出現(xiàn)鄭徐客專類似故障。

6 小結(jié)

隨著GSM-R 系統(tǒng)逐漸網(wǎng)狀化及各局核心網(wǎng)更新改造工程的進行， C3 線路在局界處容易出現(xiàn)單RBC 跨多MSC 轄區(qū)的場景，為避免出現(xiàn)單電臺交接和無線超時故障，數(shù)據(jù)制作和聯(lián)調(diào)聯(lián)試時應(yīng)謹慎排查類似問題的可能性，特別是當(dāng)存在利用其它局既有基站的場景時，由于無建安工程，往往容易被忽略。建議建設(shè)單位組織專題會議對跨局數(shù)據(jù)制作進行討論，在聯(lián)調(diào)聯(lián)試中，根據(jù)實際運營需求場景進行試驗，結(jié)合信號測試案例進行驗證。