劉 亮

淺談武廣高鐵GSM-R無線覆蓋及案例分析

劉 亮

摘 要：武廣高鐵的GSM-R系統(tǒng)對高鐵的安全運行起著至關(guān)重要的作用，簡要介紹武廣高鐵GSM-R系統(tǒng)運用情況，對運用中出現(xiàn)的典型案例進行分析、處理。

關(guān)鍵詞：鐵路數(shù)字移動綜合系統(tǒng);無線覆蓋;案例

武廣高鐵全長1069 km，2009年12月26日正式運營，武漢到廣州最短運行時間只需3.5 h，方便了百姓出行，促進了沿線經(jīng)濟的發(fā)展。武廣高鐵的GSM-R對高鐵的安全運行起著至關(guān)重要的作用，為此總結(jié)GSM-R運用情況，對運用中出現(xiàn)的典型案例進行分析。

1 武廣高鐵GSM-R系統(tǒng)概述

武廣高鐵的GSM-R網(wǎng)絡(luò)采用交織站址冗余覆蓋方式，全線共334個基站，每隔2～3 km交錯建一個基站。這樣的覆蓋方式最大限度地保障了無線通信的安全性，如果某地小范圍內(nèi)發(fā)生災(zāi)害，只有其中一個基站遭到破壞，另一個基站服務(wù)并不受影響。但是每個基站都需有獨立的設(shè)備間、鐵塔及天線系統(tǒng)，增加了設(shè)備的安裝成本，也給小區(qū)規(guī)劃、頻率規(guī)劃和站址選擇等增加了難度。

GSM-R系統(tǒng)核心設(shè)備均采用諾西產(chǎn)品，移動業(yè)務(wù)交換中心 (MSC)分別在廣州、武漢各1套?；究刂破?(BSC)在廣州、長沙、武漢各1套，基站 (BTS)安裝在鐵路沿線的機房中。

GSM-R采用900 MHz工作頻段，885～889MHz(移動臺發(fā)、基站收)，930～934 MHz(移動臺收、基站發(fā))，共4MHz頻率帶寬，雙工收發(fā)頻率間隔45 MHz，相鄰頻道間隔為200 kHz。按等間隔頻道配置的方法，共有21個載頻，頻道序號從999～1019，扣除低端999和高端1019做為隔離保護，實際可用頻道19個。因鐵路頻率帶寬很窄，所以控制頻點干擾問題是頻率規(guī)劃中的關(guān)鍵，同基站內(nèi)不允許存在同頻頻點，在同等區(qū)域內(nèi)，頻率復(fù)用距離越寬松，同鄰頻干擾越小，但容量也小;頻率復(fù)用越緊密，雖然容量得到一定的提升，但隨之帶來了同鄰頻干擾的上升。實際應(yīng)用中不僅要避免鐵路內(nèi)部自身的干擾，還要避免外界頻率的干擾。

直放站在無線覆蓋系統(tǒng)中起到弱場補強的作用，武廣線直放站使用Comlab公司設(shè)備，直放站有近端機 (MU)和遠端機 (RU)二部分組成，MU有2根饋線通過定向耦合器連接到基站上，與RU星型連接。RU同時對外發(fā)射2路信號 (來自主、備用MU)。平時RU的信號來自主用MU，當主MU中斷時RU信號則由另一個MU提供。主用MU信號比備用的高6 dBm，RU之間通過漏纜連接。直放站有效地解決了不便建基站的地段信號覆蓋問題。

武廣GSM-R系統(tǒng)中某一BTS或直放站發(fā)生故障，在不掉站的情況下，冗余信號的保護不會造成業(yè)務(wù)的中斷。

2 武廣高鐵典型案例分析

2.1 BTS網(wǎng)管顯示基站BTS1駐波比0告警

容易出現(xiàn)此類故障的地方：合路器、天饋線、天饋線與天線間的接頭。如果只有一側(cè)告警，若沒有測試儀表，可以通過替換法判斷故障，比如是合路器0側(cè)告警，可以把0側(cè)與1側(cè)的饋線更換，以判斷是饋線還是合路器硬件問題。如果是合路器硬件故障，最好的方法是更換同一型號的合路器。如果是饋線部分故障，可以用駐波比測試儀準確的定位到故障點。為此，在“天窗”時間用駐波比測試儀測試，結(jié)果顯示天線處駐波比值偏高，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)故障點在連接天線的饋線頭，原因是饋線接頭接觸不良，重新擰緊接頭后告警消除。

駐波比測試儀可以測試合路器至鐵塔天線間饋線的線路質(zhì)量，當測試的駐波比值＞1.5時則告警，由此可判斷故障點所在位置。單邊的合路器駐波比告警發(fā)生率比較高，0側(cè)和1側(cè)同時發(fā)生故障的幾率很小，出現(xiàn)這種情況后無線基站則不發(fā)送接收信號，基站癱瘓，需同時更換兩邊合路器。

這類故障多數(shù)是因為連接的饋線損傷，其次合路器的損壞也是造成故障的主要原因，平時在“天窗”時間常對設(shè)備進行計表檢查，提高設(shè)備及板件使用壽命，檢查連接線是否松動進行緊固可有效防止類似故障的發(fā)生。

2.2 BTS1基站Bport-1與BTS2基站Bport-0告警

武廣線五六個無線基站組成一個保護環(huán)，前一基站BTS無線下行方向與后一個基站的上行方向相連，環(huán)尾的下行與環(huán)頭的上行相連，如圖1所示。Bport-1指基站無線下行方向，Bport-0指基站無線上行方向，分別與基站傳輸OSN2000設(shè)備的2 Mb/s接口板的4-PL1-1端口、5-PL1-1端口通過2 Mb/s線相連，查詢傳輸網(wǎng)管，相對的傳輸端口均無告警，初步判斷故障點發(fā)生在BTS側(cè)。

在“天窗”點先到BTS1基站，檢查2 Mb/s線均無松動，在DDF架對傳輸和BTS兩端分別做硬環(huán)，傳輸網(wǎng)管顯示環(huán)回測試正常，BTS網(wǎng)管BTS1側(cè)Bport-1告警消除，判斷故障點不在該基站。再來到BTS2基站，同樣在DDF架上分別對傳輸和BTS側(cè)做硬環(huán)，傳輸網(wǎng)管顯示環(huán)回測試正常，BTS網(wǎng)管BTS2側(cè)Bport-0告警未消除，判斷故障出現(xiàn)在DDF架到BTS之間;先檢查2 Mb/s線，用萬用表測試正常，故障可能出現(xiàn)在BTS的2 Mb/s接口板上，經(jīng)檢查為2 Mb/s接口板接口指針松動接觸不好，將其更換后告警消除。

圖1 基站環(huán)示意圖

此故障是因2 Mb/s傳輸通道引起的，應(yīng)注意2 Mb/s頭的焊接避免虛焊，接頭連接時要緊固，平時檢查線路時要注意連接處是否有松動。傳輸通道是承載通信業(yè)務(wù)正常運行的基礎(chǔ)，重要的2Mb/s電路要常做誤碼測試，確保傳輸通道正常，保障業(yè)務(wù)的正常應(yīng)用。

2.3 基站BTS1與BTS2區(qū)間內(nèi)列車通過時頻繁出現(xiàn)C3轉(zhuǎn)C2

列控終端只有在基站BTS1至BTS2之間出現(xiàn)C3轉(zhuǎn)C2，信道質(zhì)量差，掉話現(xiàn)象頻發(fā)，其他地段無此現(xiàn)象，結(jié)合接口監(jiān)測系統(tǒng)檢測故障的相關(guān)數(shù)據(jù)，基本可以判斷為干擾引起。

在“天窗”點鎖閉基站BTS1與BTS2及相鄰基站進行頻率干擾測試，還能測試到與基站BTS1和BTS2相同的頻點信號，可以排除GSM-R本網(wǎng)產(chǎn)生的干擾，確定為外部干擾。周邊巡查時發(fā)現(xiàn)距鐵路線2.5 km處有一移動基站，將此情況反映給移動公司關(guān)閉該基站后，問題得到解決。

外界的頻率如與基站頻率相近或相同時，會發(fā)生同頻干擾，信號不穩(wěn)定造成列車降速，定期對鐵路沿線頻率測試并進行清頻，使外界干擾降到最低。列車無線車載設(shè)備質(zhì)量差也會造成C3轉(zhuǎn)C2，列車出庫前應(yīng)仔細檢查車載設(shè)備，確保列車的高速運行。

2.4 直放站網(wǎng)管顯示某遠端機主鏈路網(wǎng)絡(luò)故障告警

遠端機 (RU)有主、備、從3個光模塊，分別連接3根光纖 (主、備、從)，其中主、備光纖連到一個MU的主備模塊，而從光纖連接到另一個MU的從模塊上，這樣進行冗余保護。主鏈路網(wǎng)絡(luò)故障表示主用光纖故障，可能原因：光纖斷或尾纖斷、光功率異常、光模塊損壞。

首先觀察MU主光模塊指示燈，TX亮綠燈、RX亮紅燈，表示MU主光模塊收不到RU主光模塊的光，檢查MU這端的尾纖無問題;用OTDR測試MU與RU之間光纜正常，判斷故障點在對端RU處;到達RU處發(fā)現(xiàn)尾纖彎曲度過大，造成尾纖折斷，更換尾纖后告警消除。

光纖的彎曲半徑應(yīng)為纜徑的20倍，彎曲角度應(yīng)大于30°小于90°。直放站遠端機多安裝在隧道或野外地形復(fù)雜的地方，尾纖不能裸露在外，要套用波紋管，注意防鼠咬。這樣可減少此類故障發(fā)生率，節(jié)省維護費用。

2.5 直放站網(wǎng)管顯示一遠端機反復(fù)脫管

遠端機一般安置在野外，設(shè)備正常運行會散發(fā)熱量，特別是在夏天氣溫高，如不及時降溫散熱，就會造成設(shè)備頻繁死機。現(xiàn)場確認遠端機內(nèi)部設(shè)備正常工作，但機柜里溫度很高，用手觸摸設(shè)備感覺燙手，判斷為溫度過高引起。聯(lián)系廠家在所有的直放站機房內(nèi)加風扇降溫散熱后，故障率大大降低。而安裝在河流隧道里的直放站，常年潮濕，為延長直放站使用壽命要做好通風和除濕。

直放站安裝的位置特殊，日常的維護處理不很方便，應(yīng)加強對直放站網(wǎng)管及動環(huán)數(shù)據(jù)的采集，了解設(shè)備工作情況，維護人員要嚴格按照計表要求，做好通風、除塵的日常維護工作。

3 總結(jié)

武廣高鐵通信設(shè)備在實際應(yīng)用中故障類型多，以上故障是在GSM-R系統(tǒng)運用中比較典型的幾個案例。GSM-R作為我國鐵路數(shù)字無線通信系統(tǒng)，在鐵路運輸生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。只有及時總結(jié)積累GSM-R系統(tǒng)故障處理方法、經(jīng)驗，完善故障處理流程，不斷提高故障處理業(yè)務(wù)水平，壓縮故障處理時間，才能確保鐵路GSM-R通信暢通和列車運行安全。

［1］劉立海，胡曉紅．鐵路樞紐GSM-R無線覆蓋方案設(shè)計研究［J］．中國鐵路.

［2］朱慧忠，張亞平，蔣笑冰．GSM-R通信技術(shù)與應(yīng)用［M］．北京：中國鐵道出版社.

Abstract:The GSM-R system of the Wuhan—Guangzhou high-speed railway is vital to the safe operation of railway．This paper gives a brief introduction to the application of GSM-R system in Wuhan—Guangzhou high-speed railway and analyzes some typical cases in practical application．

Key words:GSM-R;Wireless coverage;Case

劉 亮：廣州通信段長沙南高鐵車間 助理工程師 410001長沙

2012-11-05

(責任編輯：諸 紅)