■ 李繼元 趙建國 于東旭 閆慧霞

GSM-R網(wǎng)外干擾問題的分析處理及經(jīng)驗(yàn)

■ 李繼元 趙建國 于東旭 閆慧霞

GSM-R網(wǎng)絡(luò)作為鐵路專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，承載著調(diào)度通信、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)（C3）數(shù)據(jù)傳送、調(diào)度命令信息傳送、無線車次號(hào)信息校核等諸多重要行車業(yè)務(wù)。GSM-R網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量關(guān)系到列車的行車安全。但由于GSM-R網(wǎng)絡(luò)與公眾電信網(wǎng)絡(luò)共用900 MHz（E-GSM）頻段，容易受網(wǎng)外電磁干擾影響服務(wù)質(zhì)量，因此需要針對(duì)網(wǎng)外干擾開展密切監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)疑似干擾要迅速、果斷采取措施，以保障高速鐵路行車通信業(yè)務(wù)的正常使用。

1 案例分析

1.1 案例描述

自2013年7月15日10：08開始，北京鐵路局GSM-R核心節(jié)點(diǎn)GSM-R接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（GIMS）和列控設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（DMS）終端分別陸續(xù)報(bào)某高速鐵路C3業(yè)務(wù)連接中斷和無線超時(shí)告警，均發(fā)生在該高速鐵路K19—K20附近，且均為上行列車。截至17：30，造成當(dāng)日GXXX等9列高速列車由C3降級(jí)至CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)（C2）運(yùn)行，對(duì)當(dāng)日該高速鐵路C3業(yè)務(wù)的正常運(yùn)用構(gòu)成較大影響。

通過分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場測(cè)試將問題逐步鎖定為網(wǎng)外干擾，通過迅速采取一系列應(yīng)對(duì)措施，及時(shí)排除了網(wǎng)外干擾。

1.2 GIMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析

GIMS系統(tǒng)Abis接口數(shù)據(jù)顯示，發(fā)生C3降級(jí)C2運(yùn)行的上行列車均在該高速鐵路DJKXLS-ZZD03小區(qū)內(nèi)發(fā)起了下行鏈路質(zhì)量差（連續(xù)5級(jí)以上）引起的緊急性質(zhì)量切換，而非正常情形下的功率預(yù)算切換（即好小區(qū)切換），最終切換超時(shí)引起掉線，Abis接口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

通過上述Abis接口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，在10：08之前切換均正常，DJKXLS-ZZD03向DJKXLS-ZZD02切換良好，切換時(shí)間在毫秒級(jí)別；自10：08開始，切換原因及切換的順序均發(fā)生了改變，大部分切換原因?yàn)橄滦匈|(zhì)量差，且DJKXLS-ZZD03小區(qū)的大部分切換都向DJKXLSZZD01進(jìn)行，切換時(shí)間均在5 s左右，最終超時(shí)導(dǎo)致切換掉線。初步判斷下行質(zhì)量切換掉線可能為外來電磁干擾所致。

1.3 GSM-R無線網(wǎng)管（RC）數(shù)據(jù)分析

通過RC對(duì)該高鐵DJKXLS-ZZD03、DJKXLSZZD02、DJKXLS-ZZD01三個(gè)基站進(jìn)行相關(guān)查詢，確認(rèn)基站硬件無任何告警，提取相關(guān)上行干擾帶測(cè)量日志數(shù)據(jù)見表2。

從上述上行干擾帶測(cè)量日志數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)段在10：00后，DJKXLS-ZZD02、DJKXLS-ZZD04基站的上行干擾帶測(cè)量值未見明顯變化，而DJKXLS-ZZD01、DJKXLS-ZZD03基站的上行干擾帶測(cè)量值大于Band3的數(shù)據(jù)明顯增多。初步判斷DJKXLS-ZZD01、DJKXLSZZD03基站范圍內(nèi)存在外來電磁干擾。

1.4 現(xiàn)場測(cè)試

當(dāng)日12：30左右，現(xiàn)場維護(hù)人員到達(dá)DJKXLSZZD01、DJKXLS-ZZD03基站附近區(qū)域，隨即利用測(cè)試手機(jī)對(duì)該區(qū)域GSM-R網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行掃頻測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示DJKXLS-ZZD03基站BCCH頻點(diǎn)CH1007場強(qiáng)（電平）正常，DJKXLS-ZZD02基站BCCH頻點(diǎn)CH1001場強(qiáng)（電平）正常，DJKXLS-ZZD01基站BCCH頻點(diǎn)CH1016場強(qiáng)（電平）正常。繼續(xù)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行不間斷的往復(fù)持續(xù)掃頻，14：20左右發(fā)現(xiàn)在DJKXLS-ZZD03基站下CH1016頻點(diǎn)場強(qiáng)存在非規(guī)律性突發(fā)增強(qiáng)現(xiàn)象，即正常情況下場強(qiáng)在-90 dBm左右，而非規(guī)律性的場強(qiáng)變化最高值可達(dá)-57 dBm，遠(yuǎn)大于DJKXLS-ZZD02基站CH1001頻點(diǎn)在該處的場強(qiáng)。后續(xù)發(fā)現(xiàn)CH1015、1017、1020、1021頻點(diǎn)也存在非規(guī)律性增強(qiáng)的相似現(xiàn)象。測(cè)試結(jié)果與上述網(wǎng)管分析結(jié)果吻合，即終端切換時(shí)，未能正常自DJKXLSZZD03基站的CH1007頻點(diǎn)切至DJKXLS-ZZD02基站的CH1001頻點(diǎn)，而是由于CH1016頻點(diǎn)場強(qiáng)突發(fā)增強(qiáng)導(dǎo)致DJKXLS-ZZD03基站的CH1007頻點(diǎn)異常切至DJKXLSZZD01基站的CH1016頻點(diǎn)。

經(jīng)過上述測(cè)試和分析，重點(diǎn)查找CH1016頻點(diǎn)場強(qiáng)非規(guī)律性增強(qiáng)的原因。通過在DJKXLS-ZZD01、DJKXLSZZD02基站下測(cè)試，CH1016頻點(diǎn)場強(qiáng)未見明顯或異常變化，基本排除了DJKXLS-ZZD01、DJKXLS-ZZD02基站附近存在外來電磁干擾的可能，將外來電磁干擾基本定位在DJKXLS-ZZD03基站附近。后續(xù)發(fā)現(xiàn)在DJKXLSZZD03基站下對(duì)CH 1016頻點(diǎn)進(jìn)行鎖頻時(shí)不能解碼，可初步確認(rèn)電磁干擾為網(wǎng)外信號(hào)源。

鑒于上述過程的初步結(jié)論和該區(qū)域基站單網(wǎng)交織冗余的實(shí)際情況，采取了預(yù)案措施，于當(dāng)日15：08通過RC確定當(dāng)時(shí)無業(yè)務(wù)占用的條件下，對(duì)DJKXLS-ZZD01基站（BCCH1016）進(jìn)行了閉鎖。閉鎖后在DJKXLS-ZZD03基站下，仍然能夠測(cè)到CH1016頻點(diǎn)，場強(qiáng)仍可達(dá)-57 dBm。在截屏（錄像）取證后，于15：20通過RC對(duì)DJKXLS-ZZD01基站（BCCH1016）進(jìn)行解鎖。至此確認(rèn)在DJKXLS-ZZD03基站附近存在較大功率的外來電磁干擾。此后又通過一系列干擾源定位測(cè)試，基本確定干擾源位于DJKXLS-ZZD03基站正北約1 km處。

表2 GSM-R無線網(wǎng)管上行干擾帶測(cè)量數(shù)據(jù)

1.5 處理措施

通過上述分析和測(cè)試工作，可以確認(rèn)該外來電磁干擾可對(duì)該高速鐵路DJKXLS-ZZD03、DJKXLS-ZZD01基站的通信業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響，并且由于距離等因素，對(duì)DJKXLS-ZZD03基站通信業(yè)務(wù)的正常運(yùn)用產(chǎn)生的影響較大。在未消除干擾之前，為了保證GSM-R網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)的正常運(yùn)用，于當(dāng)日15：26通過RC確定當(dāng)時(shí)無業(yè)務(wù)占用的條件下，對(duì)DJKXLS-ZZD03基站進(jìn)行了閉鎖，此后至此次事件結(jié)束，該區(qū)域未再發(fā)生列車CTCS-3降級(jí)運(yùn)行。與此同時(shí)，于當(dāng)日15：35按相關(guān)流程向當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理局進(jìn)行了申告，通報(bào)了有關(guān)現(xiàn)象及DJKXLS-ZZD03基站地理信息等事項(xiàng)。

1.6 處理結(jié)果

當(dāng)日17：30左右，當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理局反饋，已通過有關(guān)渠道查明 當(dāng)?shù)啬畴娦胚\(yùn)營商當(dāng)日在該區(qū)域安排有施工作業(yè)，并已勒令其停工并撤離。為確保干擾已消除，開展了對(duì)DJKXLS-ZZD03基站的復(fù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)CH1016頻點(diǎn)的場強(qiáng)已降至-90 dBm，并通過鎖頻解碼方式判斷CH1016頻點(diǎn)信號(hào)為DJKXLS-ZZD01基站頻點(diǎn)。CH1015、1017、1020、1021頻點(diǎn)的非規(guī)律性增強(qiáng)現(xiàn)象也相應(yīng)消失。在初步確認(rèn)此前外來電磁干擾已消除的情況下，于17：36通過RC對(duì)DJKXLS-ZZD03基站進(jìn)行解鎖，恢復(fù)該高速鐵路該區(qū)域的基站單網(wǎng)交織冗余保護(hù)。

2 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和改進(jìn)思路

通過對(duì)網(wǎng)外干擾案例的分析，總結(jié)分析處理網(wǎng)外干擾問題的流程見圖1。

GSM-R核心節(jié)點(diǎn)網(wǎng)管人員在日常值守和數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，如發(fā)現(xiàn)GIMS和DMS系統(tǒng)終端所報(bào)C3業(yè)務(wù)連接中斷或無線超時(shí)告警存在地點(diǎn)集中的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，應(yīng)立即結(jié)合RC開展聯(lián)合分析，首先排除設(shè)備硬件問題，綜合分析各接口監(jiān)測(cè)和硬件日志數(shù)據(jù)，迅速判斷是否可能系外來電磁干擾造成異常。

圖1 分析處理網(wǎng)外干擾流程

當(dāng)懷疑存在外來電磁干擾影響行車通信業(yè)務(wù)時(shí)，應(yīng)立即安排現(xiàn)場維護(hù)人員在網(wǎng)管指揮、配合下，對(duì)事發(fā)區(qū)域開展往復(fù)式、多批次現(xiàn)場測(cè)試。當(dāng)事發(fā)區(qū)域基站具備單網(wǎng)交織等冗余方式時(shí)，可利用RC確定無業(yè)務(wù)占用的時(shí)機(jī)下，對(duì)單一基站進(jìn)行短時(shí)間閉鎖，期間開展針對(duì)性現(xiàn)場測(cè)試，以迅速確定干擾頻點(diǎn)的相關(guān)信息，確認(rèn)并取證干擾現(xiàn)象。

當(dāng)確定外來電磁干擾相對(duì)穩(wěn)定的影響單一基站的行車通信業(yè)務(wù)且事發(fā)區(qū)域基站具備單網(wǎng)交織等冗余方式時(shí)，可利用RC確定無業(yè)務(wù)占用的時(shí)機(jī)下，對(duì)該基站（或指定載頻）進(jìn)行閉鎖，臨時(shí)規(guī)避使用受干擾頻點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)臨時(shí)恢復(fù)或保障該基站的行車通信業(yè)務(wù)。

充分利用并完善鐵路無線電頻率保護(hù)長效機(jī)制溝通平臺(tái)，進(jìn)一步加強(qiáng)與地方無線電管理部門的協(xié)作，當(dāng)基本確定系外來電磁干擾影響鐵路行車通信業(yè)務(wù)時(shí)，應(yīng)迅速啟動(dòng)向地方無線電管理部門的申告、執(zhí)法配合等流程，以迅速排除干擾從而恢復(fù)鐵路行車通信業(yè)務(wù)。

充分利用并完善鐵路沿線通信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享溝通協(xié)調(diào)機(jī)制平臺(tái)，逐步開展與相關(guān)公眾電信運(yùn)營商的溝通聯(lián)系，逐步銜接雙方接口部門（或單位）并建立互信，逐步實(shí)現(xiàn)公眾電信運(yùn)營商在鐵路沿線開展網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、調(diào)整、優(yōu)化等工作前通報(bào)鐵路相關(guān)部門。從而實(shí)現(xiàn)在心中有數(shù)的基礎(chǔ)上，通過提前準(zhǔn)備相關(guān)應(yīng)急預(yù)案或應(yīng)對(duì)措施，最大程度降低其干擾鐵路行車通信的安全風(fēng)險(xiǎn)。

[1] 鐘章隊(duì)，李旭，蔣文怡. 鐵路綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM-R）[M]. 北京：中國鐵道出版社，2003.

[2] 龍騰. GSM/GSM-R網(wǎng)絡(luò)干擾檢測(cè)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京交通大學(xué)，2007.

李繼元：北京鐵路局電務(wù)處，工程師，北京，100860

趙建國：北京鐵路局電務(wù)處，工程師，北京，100860

于東旭：北京鐵路局電務(wù)處，工程師，北京，100860

閆慧霞：北京鐵路局北京通信段，工程師，北京，100069

責(zé)任編輯 陳曉云