基于LTE 網絡的機車重聯閃紅問題分析

梁建東

（國家能源集團朔黃鐵路發展有限責任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

2014 年9 月，國能朔黃鐵路LTE 寬帶無線移動通信系統正式投入使用，為重載機車無線重聯提供通信平臺。基站天饋系統故障后，將嚴重影響LTE 網絡無線信號傳播，出現弱覆蓋問題，導致重載機車重聯閃紅事件發生。本文基于長期的LTE 網絡維護優化工作，對基站天饋系統故障導致機車重聯閃紅問題進行分析，并給出具體的防范措施。

1 LTE 基站

國能朔黃鐵路LTE 基站主設備由BBU 和RRU 組成，完成無線信號的發射和接收。鐵路沿線部署BBU+RRU 分布式基站，采用星型組網方式，一個BBU 設備帶3 個RRU 設備，BBU 設備與RRU 設備通過光纖連接，且設置主備2 路光通道。

1.1 BBU 功能

BBU 提供與傳輸設備、RRU 設備、GPS 星卡、M2000 連接的外部接口，實現信號傳輸、基站軟件自動升級、接收時鐘以及BBU 在M2000 上維護的功能。BBU 集中管理整個基站系統，完成配置管理、設備管理、性能監視、信令處理、無線資源管理、主備切換等OM 功能。

1.2 RRU 功能

RRU 與BBU 通過光纖收發數據，實現與BBU 的通信。RRU通過天饋系統接收射頻信號，將上行信號下變頻至中頻信號，并進行放大和模數轉換處理。RRU 發射通道完成下行信號濾波、數模轉換、射頻信號上變頻至發射頻段，通過天饋系統發射出去。RRU 提供射頻通道接收信號和發射信號復用功能，可將上行信號和下行信號共用一個天線，并對上、下行信號提供濾波功能。

2 天饋系統

天饋系統是指天線或漏纜向周圍空間輻射電磁波的系統。天饋系統主要包括天線（漏纜）和饋線系統兩大類，饋線系統包括饋線、電橋、避雷器、接頭、接地線、直流阻斷器等。

2.1 天線

國能朔黃鐵路LTE 系統定向天線安裝在鐵塔、電桿、抱桿上，提供鐵路沿線隧道外無線信號覆蓋。天線對無線場強覆蓋的影響除本身電氣特性外，方位角、下傾角工程參數的設置對無線場強覆蓋的影響較大。天線方位角表示無線信號的覆蓋方向，而天線下傾角表示無線信號的覆蓋距離，下傾角越大，同等場強條件下覆蓋距離越近，下傾角越小，同等場強條件下覆蓋距離越遠。

2.2 漏纜

漏纜應用于隧道內及隧道間短距離覆蓋，在原平分公司管內廣泛應用。漏纜主要由內導體、絕緣介質、帶槽孔外導體和電纜護套等構成。內導體采用光滑銅管或軋紋螺旋銅管，外導體采用簿銅皮，其上開制八字形槽孔。漏纜對無線場強覆蓋的影響除本身電氣特性外，漏纜物理損傷、進水、受潮對無線場強覆蓋的影響較大。

2.3 饋線

饋線是在發射設備和天線之間傳輸信號的導線。均勻的特性阻抗和高回損是饋線最重要的傳輸特征，包括標準型饋線，低損耗型饋線，超柔型饋線。饋線對無線場強覆蓋的影響除本身電氣特性外，饋線接頭制作不良、松動、進水、受潮對無線場強覆蓋的影響較大。

2.4 電橋

電橋是同頻段的合分路器，主要用于基站不同載頻的合路。其輸入端口以及輸出端端口之間的隔離度均大于20 dB。國能朔黃鐵路應用于A 網載頻（1785～1790 MHz）上5 M 和B 網載頻（1790～1795 MHz）下5 M 的合路。電橋電氣性能穩定，故障發生率低。

2.5 直流阻斷器

直流阻斷器是一種隔直流器件，在采用漏泄電纜的隧道無線分布系統中，直流阻斷器主要應用于漏泄電纜上。從結構上來講，直流阻斷器可以看作是一種耐高壓的電容器，其工作原理是阻斷直流通路，同時不影響高頻無線信號的傳輸。漏纜進入有源設備需接直流阻斷器，保護RRU 設備。在電氣化鐵路上，對于漏纜內外導體產生的感應電流，直流阻斷器可以保護RRU 設備和人。

3 機車重聯閃紅問題分析處理

3.1 直流阻斷器故障

當隧道內漏纜感應電壓過大時，直流阻斷器作為一種保護器件，容易被擊穿燒毀。當直流阻斷器發生燒毀故障，依據其工作原理，高頻無線信號將無法進行傳播，造成上、下行無線信號傳播中斷，出現弱覆蓋問題，導致重載機車在該小區出現重聯閃紅告警。

司機反饋在K149—K150 區間發生重聯閃紅事件，結合網優分析，發現軌道車從原平南向西柏坡方向行駛時，A、B 網在1493-RU 小區與1505-RU 小區間切換時閃紅，電平值陡降為-141 dBm。

以A 網為例，終端自1493-RU（PCI=88）小區向1505-RU（PCI=89）小區切換過程，切換前最后時刻占用PCI=88 小區時測量到鄰區PCI=89 小區RSRP=94.75 dBm，而切換后最開始時刻占用PCI=89 小區，此時PCI=89 小區RSRP=-70 dBm。PCI=89 小區切換前后RSRP 值抖升了近25 dBm。

根據現網同頻鄰區雙發射天線配置指示參數配置情況，終端在切換過程中，鄰區的RSRP 的測量僅對鄰小區端口0 進行。在故障點位置，1505-RU 小區神池南方向0 端口所發射的信號場強較1 端口所發射的信號場強弱，故出現上述問題。

作業人員現場排查1505-RU 小區神池南方向0 端口所對應的漏纜及相關連接后，發現故障點發生在1505-RU 基站下行側神池方向漏纜接頭27 m 處（1 處），直流阻斷器部分損壞故障，駐波儀測試值為1.99。作業人員更換直流阻斷器，駐波測試合格后恢復現場，后續網優測試，A、B 網在1493-RU 小區與1505-RU 小區間切換正常。

3.2 天線下傾角改變

當天線受外力、人為調整等因素影響時，天線方位角、下傾角發生變化后，其對應的無線場強覆蓋方向、覆蓋距離也將相應的發生變化，出現無線信號覆蓋異常，導致重載機車在該區段出現重聯閃紅告警。

K549—K552 區間發生多次重聯B 網閃紅事件，調取與上述重聯機車閃紅相近時段其他機車信令跟蹤數據，信令分析機車運行正常，未發生明顯網絡異常事件。結合網優數據分析，K549—K552 區間由5492-RU（PCI=312）、5528-BUA（PCI=313）主覆蓋，該區間RSRP、切換及上下行速率正常。

近一步分析可能存在原因，在網優測試數據中發現，在該區間網優測試終端測量到5421-RU（PCI=310）小區越區信號，且該小區信號場強較該區間主用的PCI=312 小區場強強近3 dB。

雖然網優測試終端未進行自PCI=312 向PCI=310 的切換，即未占用到（PCI=310）小區越區信號，但考慮重聯機車天線的差異性及信號波動，不排除5421-RU（PCI=310）小區小概率越區至K549—K552 區間導致重聯機車B 網閃紅。

作業人員利用天窗點對5421-RU（PCI=310）小區B 網黃驊港方向天線下傾角進行了現場核實，經核實其下傾角改變為3°。現場調整為6°后，在K549—K552 區間測試，5421-RU（PCI=310）小區信號較調整前降低10 dBm 以上，達到控制其覆蓋的效果。后續對該區間進行軌道車網優測試，從測試結果看K549—K552 區間B 網切換正常，未出現異常事件，重載機車未發生B 網閃紅告警。

3.3 漏纜接頭進水腐蝕

漏纜接頭進水腐蝕，嚴重影響高頻信號在天饋系統的傳播，造成上、下行無線信號傳播受阻，出現弱覆蓋問題，導致重載機車在該小區出現重聯閃紅告警。機車司機反饋在K63—K66 區間重聯A、B 網出現閃紅問題。后續軌道車網優測試，發現0629-RU 至0642-RU 區間B 網出現切換抖升現象，初步判斷重聯閃紅與該現象有關。

K63 至K66 區間由0629-RU 和0642-RU 基站覆蓋，其中0642-RU 神池南方向為雙漏纜加尾巴天線場景，0629-RU 黃驊港方向為鐵塔站天線覆蓋場景。軌道車上行方向測試時，在0629-RU 至0642-RU 區間B 網測試終端占用0629-RU（PCI=250）小區向0642-RU（PCI=251）小區切換時，切換前后抖升近20 dBm。造成抖升的主要原因為0642-RU（PCI=251）B 網神池南方向0 口、1 口場強差較大。

同車A 網終端在該區域未發生切換抖升問題。從測試數據分析，A 網在629-RU（PCI=50）小區向0642-RU（PCI=51）小區切換后，A 網終端測量到的0642-RU（PCI=51）小區未出現明顯尖峰（尾巴天線信號），從而推斷該切換發生在尾巴天線至隧道口區域，而非尾巴天線覆蓋區域（圖1）。

圖1 基站測試數據

造成此現象的可能原因為B 網0 口、1 口場強差較大的障礙發生在尾巴天線至隧道口漏纜區域，由于A、B 網小區共漏纜系統及尾巴天線，此區域A 網也存在0 口、1 口場強差較大問題。在此基礎上，A 網終端上行方向移動時，未在尾巴天線覆蓋區域有效測量0642-RU（PCI=51）小區，沒有進行切換，隨軌道車繼續行駛，通過尾巴天線位置到達0 口、1 口場強正常區域后，完成正常切換接續。需排查0642-RU 基站神池南方向漏纜及尾巴天線，重點排查尾巴天線至隧道口漏纜區域。

經作業人員對0642-RU 基站隧道口至尾巴天線段天饋進行現場檢查發現，漏纜與跳線連接處神池南方向存在高駐波，駐波值為3.7。經現場開剝接頭處理，發現該接頭有進水腐蝕現象。后對該接頭進行重新制作，駐波測試值為1.17，測試合格。后續網優測試，A、B 網在0629-RU 至0642-RU 小區間切換正常，該區段未發生重載機車重聯閃紅告警。

4 防范措施

為防止重載機車重聯閃紅事件的發生，通信專業需做好日常LTE 網絡維護優化工作，采取如下防范措施：

4.1 按周期開展軌道車網優測試

嚴格按周期開展軌道車網優測試，并對測試數據進行分析，發現LTE 網絡存在的問題點或潛在風險點后，針對問題點或潛在風險點進行處理，保證重聯業務運行正常。對于臨時發現的問題，采用人工推網優小車的方式對網絡進行測試，為問題處理提供依據。

4.2 加強天饋系統駐波測試

設備缺陷和潛在風險點通過網管監測或者網優測試分析存在盲區，不能及時發現問題。通過駐波儀測試天饋系統的駐波值，可以發現單個天線、單邊漏纜的設備缺陷和潛在風險點，并及時處理設備缺陷和潛在風險點，保證重聯業務運行正常。

4.3 開展漏纜性能監測

加裝漏纜監測設備，實時監測漏纜性能狀態，分析相關監測數據，及時發現漏纜存在的潛在風險，及時處理，保證重聯業務運行正常。

4.4 完善LTE 網絡工程參數數據庫

建立基站工程參數數據庫，定期更新和維護，LTE 網絡數據庫包括站址、天線掛高、方位角、下傾角、小區發射功率、鄰區配置、切換參數等，更好的防范重載重聯機車閃紅事件的發生。