基于Asub接口數據對CSD鏈路異常問題的研究

常根

（中國鐵路廣州局集團有限公司廣州通信段，廣東 廣州 510630）

CTCS-3級列控系統（以下簡稱C3）是我國高鐵列車運行控制系統的重要組成部分，C3無線超時是指ATP（列車自動防護系統）或RBC（無線閉塞中心）在規定的時間內沒有接收到對方發送的應用層數據的情況。為保證鐵路通信服務質量，減少無線超時故障率，保障鐵路運行秩序，本文從無線網絡側進行深層次的分析及優化建議工作，通過在日常無線超時分析中發現的CSD鏈路異常問題開展研究分析，結合新建Asub接口監測系統，成功定位出CSD鏈路異常問題中，上行數據幀回退現象是由于TRAU重復發送響應幀，導致數據幀出現回退，RBC判斷HDLC幀時序錯誤發送FRMR拆線。

1 基本概念

1.1 CSD鏈路

CSD鏈路指的是從BTS（基站）至MSC（移動交換中心）間C3數據業務傳輸通道，如圖1，CSD鏈路經過的GSM-R（鐵路數字移動通信系統）網絡設備有BTS（基站）、BSC（基站控制器）、TRAU（碼型變換及速率適配單元）、MSC（移動交換中心），涉及到的接口Um、Abis、A、PRI接口。

目前全國18家鐵路局通信既有三接口分別為Abis接口、A接口、PRI接口，2021年底，中國鐵路廣州局集團有限公司廣州通信段開始試運行Asub接口監測系統。

Abis接口用于BTS與BSC之間的互連，支持所有向用戶提供的服務，并支持對BTS無線設備的控制和無線頻率的分配。Abis接口采用2.048 Mbit/s數字接口，通信協議可采用廠家內部協議。

A接口用于TRAU與MSC之間的互連，主要傳遞呼叫處理、移動性管理、基站管理、移動臺等信息。A接口采用2.048 Mbit/s數字接口，信令規程采用No.7信令方式。

PRI接口為MSC與RBC之間的接口，該速率支持E1(30B+D)2.048Mbps，其中B信道為用戶信道，用于傳送應用數據、話音等用戶信息，速率為64kbit/s；D信道為控制信道，用來傳送公共信道信令，控制同一接口的B信道上的呼叫，速率為 64kbit/s，通過B信道和D信道的劃分，實現C3數據和呼叫信令的分離。Abis接口用于BTS與BSC之間的互連，支持所有向用戶提供的服務，并支持對BTS無線設備的控制和無線頻率的分配。

1.2 鏈路層協議流程

C3通信系統共包括物理層、鏈路層、網絡層、傳輸層、安全層、應用層6層通信協議層。分析處理C3無線超時是一個非常復雜大的工作，本文主要從鏈路層數據來對CSD鏈路異常引起的C3無限超時進行深入分析研究。

鏈路層采用的是HDLC（高級數據鏈路控制）協議。連接建立均由ATP發起，連接釋放ATP或RBC都可以發起。

根據HDLC的協議規范，正常情況下，發送端發送的信息幀（I Frame）和命令幀（RR幀），均由接收端返回的RR幀或信息幀響應。可以通過N（S）：發送幀序列編號（0～127），N（R）：期望接收的幀序列編號來確認，幀號連續說明數據交互正常。

異常情況下，發送端連續發送N2次（最大重發次數）I幀和RR幀，均未收到接收端返回的確認幀，則發送SABME幀，請求重新建立鏈路或發送DISC拆除連接，若某一端收到FRMR幀，則發送DISC拆除連接。SREJ是選擇性拒絕幀,要求發送方發送編號為N（R）的單個I幀，并表示其它編號的I幀已全部確認。

判斷下行鏈路可達的方法是查看連接釋放前，RBC是否正常收到ATP發送的RR確認幀。判斷上行鏈路可達的方法是查看連接釋放前，ATP是否正常收到RBC發送的RR確認幀。是否有SABME、FRMR和多個HDLC重傳幀可以輔助判斷鏈路是否可達。

1.3 Asub接口

Asub接口為私有接口，為BSC與TRAU之間接口，Asub接口的物理鏈路采用傳統的通信E1（時分復用幀）鏈路承載，采用可采集業務數據的E1采集器，通過對物理鏈路碼流數據的組幀后可以獲取業務數據。

其中，該接口業務數據的獲取需要將V.100格式轉換成HDLC格式后組成完整的業務數據；信令數據通過采集器后類比A接口信令可以采集完整的HDLC數據幀。

Asub接口監測系統由采集設備和數據中心構成。采集設備可安裝在TRAU側，通過高阻跨接的方式對Asub接口通信信令和業務數據進行采集；然后將采集的數據接入GSM-R運用數據綜合分析系統虛擬化平臺，實現Asub接口數據的解碼、處理、存儲和調用。

Asub接口E1中第16時隙一般是作為信令信道，1至15和17至31時隙作為業務信道。在Asub口實際應用當中，作為業務信道的每個64K bit/s時隙又劃分為4個16K bit/s的子時隙，每個語音呼叫或CSD呼叫僅使用上下行一對16K bit/s的子時隙。而傳輸信令的16時隙則是一個完整的64K bit/s通道。

2 問題現象分析

針對C3列控系統因CSD鏈路異常導致車地無線通信超時問題，經認真梳理分析，主要現象為幀序號回退，均發生在諾西設備，列車小區切換后因上行數據幀回退導致RBC發送FRMR消息拆線中斷連接。本文主要研究諾西設備幀序號回退問題，在鐵路既有三接口數據分析下，通過引入Asub接口，更加微觀判斷故障發生原因，定位故障位置，為后續的C3網絡優化提供幫助。

上行數據幀回退現象從Pri口側顯示車載發送了RR（N）幀后，接著再次發送RR(N-1)幀，即幀序號出現了回退現象，導致RBC收到后按規定發送FRMR幀拒絕，進入拆鏈流程。從Abis C3業務監測數據分析，可以看到OBC只發送了一次RR響應幀，從A口C3業務監測數據分析，可以看到OBC發送了幀序號回退的RR響應幀，判斷為BSC/TRAU發送了幀序號回退RR幀。

2022年4月17日G1183在YDX-QY04基站發生無線超時，分析為慣性超時問題“CSD鏈路異常，數據幀回退”，各接口業務數據交互分析如下。

（1）PRI接口數據：在20:40:27.493以前，PRI接口數據交互正常，接口數據顯示在20:40:27.493無線閉塞中心收到R:35響應幀后，再次收到兩條R:34響應幀（三接口監測廠家確認再次收到的其中一條R:34響應幀為采集沒有去重），RBC收到NR回退（R:35->R:34）的響應幀，RBC判斷HDLC幀時序錯誤發送FRMR拆線，和《2021年版CTCS-3無線超時和降級原因類別劃分表》中CSD鏈路問題第一種現象一致，判斷為CSD鏈路問題。

（2）A接口數據：A口C3業務監測數據顯示MSC接收到R:35響應幀后，又收到了1條R:34響應幀，與PRI接口數據一致。

（3）Asub接口數據：Asub接口業務監測數據顯示TRAU只收到一條R:34的響應幀，未見R:34響應幀重復發送，重復發送的R:34響應幀不是BSC發出。

（4）Abis接口：Abis接口業務監測數據顯示BSC只收到一條R:34的響應幀，未見R:34響應幀重復發送。

根據以上各接口的業務監測數據，特別是Asub接口業務監測數據的支持，可以判斷此次超時是由于TRAU重復發送R:34響應幀，導致數據幀出現回退，RBC判斷HDLC幀時序錯誤發送FRMR拆線，證明了BSC設備運行正常，通過日后對該類故障的觀察，可以逐步排除BSC側的故障嫌疑，對日后C3網絡優化提供定位指導。

3 優化建議

在諾西無線子系統中，數據在Abis接口是以TRAU數據幀形式傳送，其傳輸速率為16kbit/s。過程是先把無線接口速率12kbit/s轉換成中間速率16kbit/s，然后再經過適配實現了V.110幀80比特幀格式到Abis接口上傳輸320bit幀的之間的轉換。如果相鄰地基站地時鐘精度存在較大差異，使得TRAU與新基站之間的TRAU幀ALIGNMENT的時間較長。當TRAU側發送完“R117”、“R118”數據后，在既定時間內，沒有收到或無法解析出下一組的TRAU幀信息，TRAU不得不將緩存中的保留的上一幀的業務填充到當前業務信道中。我們看到的故障現象表現為TRAU重發了兩次“R117”、“R118”的數據。

借鑒中國鐵路濟南局中興設備案例，同類型R幀重發的CSD鏈路異常問題，中興公司修改了BSC時鐘跟蹤參數后未再發生。當前武廣TSYNC的值均為2000，建議改為1000（10S）。修改后增加監控TRAU幀的敏感度，及時發現TRAU幀的質量問題。

中國鐵路廣州局集團有限公司管轄C3線路現網共有三套諾基亞BSC/TRAU，TRAU定時器TSYNC的設置略有差異，其中武廣高鐵為2000（20s）；滬昆高鐵杭長段為600（6s）。通過梳理近年無線超時數據，分析2020年5月4日G1479在滬昆高鐵杭長段醴陵東-長沙南03小區為CSD鏈路異常引起的無線超時，查看期間無告警。判斷武廣高鐵TRAU定時器TSYNC參數調整后CSD鏈路異常時不一定產生告警，建議按照諾基亞建議調整參數后繼續觀察。

4 結語

由于Asub接口為私有接口，在面臨接口協議不規范統一、無同類產品借鑒等困難情況下，目前已實現武廣高鐵gzBSC1和TRAU0至TRAU6之間Asub接口數據監測，并幫助分析2022年4月17日G1183次慣性C3超時問題“CSD鏈路異常”，準確定位原因為：TRAU重復發送響應幀R：34，導致上行數據幀出現回退，RBC判斷HDLC幀時序錯誤發送FRMR拆線。

本文通過Asub接口監測系統數據，針對上行數據幀回退現象的CSD鏈路異常進行了詳細分析，結合已有經驗給出了初步解決方案，為后期故障的分析定位和優化整改提供了指導。