李 林

北京鐵路局北京通信段石家莊車間，河北 石家莊 050000

GSM-R（GSM for Railways），是專用于鐵路日常運營管理的移動通信技術(shù)，目前專門用于覆蓋鐵路的綜合專用數(shù)字移動通信。這一技術(shù)在高級語音呼叫功能的基礎(chǔ)上，加入了基于位置尋址和功能尋址等功能，適用于鐵路通信特別是鐵路專用調(diào)度通信的需要。主要提供無線列調(diào)、編組調(diào)車通信、區(qū)段養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)通信、應(yīng)急通信、隧道通信等語音通信功能，可為列車自動控制與檢測信息提供數(shù)據(jù)傳輸通道，并可提供列車自動尋址和旅客服務(wù)。

由于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的運行環(huán)境十分特殊，因此眾多公網(wǎng)的維護(hù)技術(shù)和經(jīng)驗都難以對其施加影響，因此，有必要針對其自身特點展開必要的分析，才能提出有效的優(yōu)化方法。

1 GSM-R網(wǎng)絡(luò)性能的主要影響因素

GSM-R網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用環(huán)境是鐵路，其覆蓋區(qū)域有著明確的特點。其服務(wù)區(qū)域通常呈線狀分布，以鐵路為重點服務(wù)對象，不存在太多的墻體穿透問題，但是地形相對復(fù)雜。具體而言，影響GSM-R系統(tǒng)服務(wù)效果的因素主要有以下幾個方面：

首先，多普勒頻移是一個必須要考慮的因素。所謂多普勒頻移是指當(dāng)信號的發(fā)射端和接收端之間存在著相對運動的時候，其之間因為運動速遞而產(chǎn)生的頻率不適應(yīng)的問題。接收端和發(fā)射端之間的頻率差值稱為多普勒頻移，這一差值嚴(yán)重影響著服務(wù)的質(zhì)量，隨著多普勒頻移的嚴(yán)重，會導(dǎo)致接收到的信號在變頻后產(chǎn)生頻偏，進(jìn)而影響到移動終端的鄰小區(qū)測量性能，甚至導(dǎo)致切換無法被觸發(fā)。通常而言，多普勒頻移與移動臺運動速度及運動方向、和無線電波入射方向之間的夾角密切相關(guān)。

其次，覆蓋區(qū)切換的問題也不容忽視。目前鐵路速度不斷提升，使得區(qū)間切換成了一個大問題。通常而言，對于在不同的覆蓋區(qū)域之間運動的信號接收端而言，需要在覆蓋區(qū)域之間的信號疊加區(qū)內(nèi)完成整個切換過程。對于切換時間這一變量，本身是受到相應(yīng)的技術(shù)限制的，然而在信號接收端快速運動的時候，其必然對用于切換的重復(fù)覆蓋區(qū)域提出更為嚴(yán)苛的要求，而以往并沒有對鐵路提速做出充分考慮的信號覆蓋方案，很可能導(dǎo)致在重復(fù)覆蓋區(qū)域內(nèi)難以完成切換任務(wù)，導(dǎo)致信號服務(wù)可靠性降低。

最后，無線信道時變加劇。移動臺的高速運動，使得其周圍的反射體和散射體都呈現(xiàn)出高速率相對運動的態(tài)勢，直接使得無線信道時變加劇。在GSM-R系統(tǒng)中，信號的接收端通常都采用自適應(yīng)均衡技術(shù)，其系統(tǒng)基站能夠適應(yīng)500km/h以上的速度，但是接收端限于功耗和體積等多方面限制，難以采用復(fù)雜的自適應(yīng)均衡算法，因此接收方對于無線信道時變加劇的影響更為敏感

2 GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化要點

針對以上主要存在于GSM-R網(wǎng)絡(luò)中的問題，提出以下幾方面優(yōu)化要點供實際工作中考證：

1）覆蓋區(qū)域優(yōu)化

需要根據(jù)實際情況對覆蓋區(qū)域做出重新規(guī)劃，重點在考慮整個區(qū)域完全實現(xiàn)覆蓋的基礎(chǔ)上，對重復(fù)覆蓋區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃，力求做到確保重復(fù)覆蓋區(qū)域滿足切換要求，使高速運動的信號接收端能夠在重復(fù)覆蓋區(qū)域內(nèi)完成切換過程。

GSM-R網(wǎng)絡(luò)對基站覆蓋電平的要求是在95% 的時間和位置概率下，覆蓋電平大于-92dBm。這個要求并不難實現(xiàn)，但是需要對實際環(huán)境加以充分考慮，鐵路沿線地形復(fù)雜，基站難以實現(xiàn)合理均勻選址，都會給覆蓋帶來問題。基于這種情況，可以對基站天線進(jìn)行調(diào)整來控制其覆蓋范圍。由于天線的主要輻射方向為其主瓣方向左右，在半功率角范圍之內(nèi)，因此，其所覆蓋的范圍是主要的優(yōu)化目標(biāo)。需要考慮的變量主要包括半功率下傾角與軌面相交距離、主瓣與軌面相交跨度以及半功率上傾角與軌面相交距離。需要依據(jù)實際的地形情況確定天線安置位置，進(jìn)而在天線掛高確定的基礎(chǔ)上計算出不同下傾角對于多個變量的影響狀況，并依據(jù)每個覆蓋區(qū)域的實際狀況進(jìn)行確定。只有將多個天線放置于一個GSM-R網(wǎng)絡(luò)中的時候，才能計算出最優(yōu)的覆蓋。最終實現(xiàn)確保完全覆蓋、努力減少重復(fù)覆蓋并且實現(xiàn)在重復(fù)覆蓋區(qū)域內(nèi)的切換過程完整。

2）切換優(yōu)化

切換不僅僅會發(fā)生在不同覆蓋區(qū)域交接的地方，同時對于因為其他任何外界因素而導(dǎo)致的信號質(zhì)量下降，都可以激發(fā)切換過程，而將通話服務(wù)轉(zhuǎn)移到另一個空閑的語音信道上去。但是切換過程需要對客戶保持盲狀態(tài)，切換的失敗以及過于頻繁的切換都會導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量的降低。通常而言，兩次切換之間的間隔應(yīng)不小于20s，依據(jù)不同的運動速遞進(jìn)行換算，并且切換位置相對均，且盡量避免突發(fā)性切換。

對于切換的優(yōu)化而言，需要在對目前的網(wǎng)絡(luò)切換狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的前提下進(jìn)行。如果發(fā)生了切換過于頻繁，或者切換的位置不在相鄰基站的重復(fù)覆蓋區(qū)域內(nèi)，則應(yīng)當(dāng)提高警惕進(jìn)行故障排查，對：功率余量判決條件HOM、判決窗口HOAVPWRB以及防回切生效時間等變量進(jìn)行重新調(diào)整設(shè)定。

對于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化是一個長期而反復(fù)的過程，需要在網(wǎng)絡(luò)建成以后對連接建立時間、連接建立失敗概率、用戶數(shù)據(jù)幀傳送時延、鏈路斷開（失效）概率、傳輸干擾率與網(wǎng)絡(luò)注冊時延等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，綜合給出評價，確定不合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)定并依據(jù)實際環(huán)境進(jìn)行調(diào)試，才能最終取得理想的效果。

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