閔右鵬

鄭州樞紐地區(qū)是京廣高鐵和鄭西高鐵匯聚處，通過(guò)聯(lián)絡(luò)線和鄭西貫通線匯接鄭州東京廣場(chǎng)，而京廣高鐵二郎廟線路所附近是樞紐地區(qū)交匯點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜。自京廣高鐵全線開(kāi)通以來(lái)，二郎廟線路所－許昌東01基站頻繁發(fā)生異常，對(duì)其鎖閉之后，發(fā)生異常切換并導(dǎo)致列車(chē)無(wú)線連接超時(shí)，嚴(yán)重影響高鐵列車(chē)的正常運(yùn)輸。鄭州樞紐地區(qū)鐵路走向及基站分布情況如圖1所示。

針對(duì)鄭州樞紐地區(qū)異常切換情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、查找異常原因，提出網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案，找到解決辦法，并對(duì)日常故障判斷和處理提出改進(jìn)建議。

1 案例分析

案例1 所有基站工作正常部分列車(chē)異常切換

異常現(xiàn)象：以2014年2月11日G94次在二郎廟線路所A基站發(fā)生異常切換為例，G94次應(yīng)由二郎廟線路所A基站切換至鄭州東至二郎廟線路所A基站，再切換至二郎廟線路所—滎陽(yáng)南01基站，但卻切換至二郎廟線路所—滎陽(yáng)南02基站，下行質(zhì)量連續(xù)7級(jí)，導(dǎo)致掉話，無(wú)線連接超時(shí)。

圖1 鄭州樞紐地區(qū)鐵路走向及基站分布情況

原因分析：查看切換點(diǎn)切換前后的測(cè)量報(bào)告，二郎廟線路所－滎陽(yáng)南02基站 （頻點(diǎn)1012）信號(hào)平均電平約－50dBm，而鄭州東－二郎廟線路所A基站的信號(hào)平均電平在－54dBm左右，二郎廟線路所－滎陽(yáng)南02基站的信號(hào)電平高于鄭州東－二郎廟線路所A基站電平，當(dāng)連續(xù)多個(gè)車(chē)輛報(bào)告出現(xiàn)該情況時(shí)，根據(jù)功率預(yù)算切換算法，由二郎廟線路所A基站直接切換至二郎廟線路所－滎陽(yáng)南02基站，沒(méi)有按照設(shè)計(jì)順序切換至鄭州東－二郎廟線路所A基站。

另外，由于鄭州東—二郎廟線路所A基站的TCH頻點(diǎn)1012和二郎廟線路所—滎陽(yáng)南02基站BCCH （廣播信道）頻點(diǎn)1012信號(hào)同頻，同頻信號(hào)疊加導(dǎo)致1012頻點(diǎn)電平被抬高，高于鄭州東至二郎廟線路所A基站信號(hào)電平，列車(chē)經(jīng)過(guò)此處時(shí)，根據(jù)功率預(yù)算切換算法，從二郎廟線路所A基站切換到二郎廟線路所—滎陽(yáng)南02基站。

改進(jìn)措施：將二郎廟線路所A基站至二郎廟線路所—滎陽(yáng)南02基站的切換門(mén)限增大，由1調(diào)整為3，使上行車(chē)輛在二郎廟線路所A基站處切換至二郎廟線路所—滎陽(yáng)南02基站的難度增大。同時(shí)下壓二郎廟線路所－滎陽(yáng)南02基站上行天線的俯仰角，由10°調(diào)整至8°，減小二郎廟線路所－滎陽(yáng)南02基站對(duì)京廣高鐵上行方向覆蓋范圍，避免鄭州東－二郎廟線路所A基站的TCH頻點(diǎn)1012和二郎廟線路所－滎陽(yáng)南02基站BCCH （廣播信道）頻點(diǎn)1012信號(hào)相疊加，減少對(duì)京廣高鐵的影響。

案例2 單個(gè)基站工作不正常列車(chē)異常切換

異?，F(xiàn)象：以2014年3月6日G515次列車(chē)為例，二郎廟線路所—許昌東01基站工作異常，維護(hù)人員鎖閉二郎廟線路所—許昌東01基站后，列車(chē)在二郎廟線路所A基站沒(méi)有正常切換至二郎廟線路所—許昌東02基站，而是切換至二郎廟線路所—滎陽(yáng)南01基站，發(fā)生異常切換，下行質(zhì)量連續(xù)7級(jí)，導(dǎo)致無(wú)線連接超時(shí)。

原因分析：檢查切換前后的測(cè)量報(bào)告，在切換點(diǎn)二郎廟線路所—滎陽(yáng)南01基站 （頻點(diǎn)1007）平均電平－63dBm左右，而二郎廟線路所－許昌東02基站 （頻點(diǎn)1011）平均電平－65dBm左右，二郎廟線路所－滎陽(yáng)南01基站 （頻點(diǎn)1007）信號(hào)電平略高，切換優(yōu)先選擇二郎廟線路所－滎陽(yáng)南01基站。

改進(jìn)措施：將二郎廟線路所A基站至二郎廟線路所－滎陽(yáng)南01基站的切換門(mén)限增大，由2調(diào)整為3，增加這個(gè)方向的切換難度；將二郎廟線路所A基站至二郎廟線路所－許昌東02基站的切換門(mén)限減小，由6調(diào)整為3，使下行方向車(chē)輛切換至二郎廟線路所—許昌東02基站更容易。同時(shí)，將二郎廟線路所—滎陽(yáng)南01基站的上行天線的方位角由30°調(diào)至20°，偏離京廣高鐵正線方向；將上行天線俯仰角由8°調(diào)整至10°，調(diào)整對(duì)京廣高鐵的覆蓋范圍，縮小對(duì)京廣高鐵的影響。

通過(guò)合理設(shè)置切換參數(shù)及調(diào)整基站天線角度，改善了二郎廟線路所－滎陽(yáng)南01基站、二郎廟線路所－滎陽(yáng)南02基站覆蓋情況，后續(xù)列車(chē)沒(méi)有再發(fā)生類(lèi)似的切換異常情況。

2 樞紐網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題

隨著鐵路GSM－R的大面積應(yīng)用，鐵路樞紐規(guī)模的增大，給樞紐地區(qū)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、維護(hù)、優(yōu)化帶來(lái)以下難題。

1．有限的4MHz頻率帶寬與樞紐地區(qū)冗余覆蓋及業(yè)務(wù)量需求之間的矛盾。4MHz即19個(gè)頻點(diǎn)的頻率資源十分有限，而樞紐地區(qū)用戶(hù)數(shù)量往往較多，在基站設(shè)置上4載頻、3載頻基站的站型較為常見(jiàn)，這給頻率資源的規(guī)劃帶來(lái)很大的難度。

2．同頻復(fù)用距離與同頻、鄰頻干擾之間的矛盾。樞紐地區(qū)各線基站數(shù)量較多，既要保證同頻復(fù)用距離足夠小，來(lái)彌補(bǔ)頻率資源的不足，又要克服同頻復(fù)用距離小帶來(lái)的無(wú)線干擾。

3．復(fù)雜的小區(qū)設(shè)置，會(huì)帶來(lái)切換次數(shù)的增加，異常切換如乒乓切換、切換點(diǎn)位置變化等問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致通信質(zhì)量的惡化甚至中斷。

4．每條鐵路線通信的設(shè)計(jì)、建設(shè)、優(yōu)化都是單獨(dú)進(jìn)行，會(huì)帶來(lái)與樞紐地區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的整體性之間的矛盾。

5．樞紐地區(qū)鐵路無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，牽涉鐵路線路的數(shù)量多，也會(huì)有維修模式不一致的問(wèn)題，例如無(wú)法尋找多條線路的公共 “天窗”點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)。

3 優(yōu)化建議

針對(duì)這些矛盾和問(wèn)題，應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。

1．爭(zhēng)取更多的頻率資源使用權(quán)限，獲得更多的無(wú)線信道資源。

2．網(wǎng)優(yōu)工作精細(xì)化，如精確控制基站覆蓋范圍、精確控制切換點(diǎn)位置、合理優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，使網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量相對(duì)較優(yōu)。上述案例就是通過(guò)調(diào)整天線角度，調(diào)整切換參數(shù)來(lái)控制覆蓋范圍及切換，來(lái)保證無(wú)線傳輸質(zhì)量。

3．無(wú)線覆蓋受到地貌變化如房屋、樹(shù)木等的遮擋，受電磁環(huán)境變化的影響，因此無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作要經(jīng)常進(jìn)行。為改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，應(yīng)合理規(guī)劃樞紐地區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作常態(tài)化。

4．要研究新技術(shù)，采用頻率資源利用率更高的通信模式，改變樞紐地區(qū)傳統(tǒng)的覆蓋模式，解決樞紐地區(qū)優(yōu)化難題。

總之，樞紐地區(qū)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一個(gè)艱巨的任務(wù)，關(guān)系到列車(chē)的安全運(yùn)行，由于個(gè)人研究水平有限，對(duì)該問(wèn)題的探索還較為膚淺，不妥之處還望專(zhuān)家、學(xué)者批評(píng)指正。

［1］ 鐘章隊(duì) ，李旭 ，蔣文怡 ．鐵路GSM－R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)［M］．北京：中國(guó)鐵道出版社，2007．

［2］ 韓斌杰．GSM原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．