GSM-R网络常见问题优化

■ 赵君超

赵君超：安捷信技术有限公司，高级工程师，河北 廊坊，065001

网络优化是一个长期、周而复始的过程。虽然GSM-R网络本身变化不大，但是铁路沿线电磁环境变化、无源器件老化、新建铁路对接等都会引入一些新的网络问题，加之铁路业务对网络要求非常高，因此GSM-R网络的持续优化非常重要。切换、掉话、干扰是GSM-R网络中3个最常见的问题，三者都会直接降低网络性能，威胁铁路运营安全。结合华为技术有限公司（以下简称华为）基站控制器（BSC）特有功能，汇总以往优化经验，给出优化以上3个问题的方法和流程，通过案例把优化方法具体化、真实化，以供维护人员借鉴。

1 切换优化

1.1 切换优化流程

切换问题常表现为：不切换、频繁（乒乓）切换、切换失败、切换慢延迟等。切换失败的常见原因有：硬件传输故障（载频坏、合路天馈问题）、数据配置不合理、干扰、网络和终端兼容性问题等。一般优化流程见图1。

1.2 硬件和传输故障

硬件故障一般都伴随告警出现，但是无源器件和直放站故障往往不出现告警，这两个薄弱环节应特别注意。当小区出现上下行极不平衡或接收质量极差时应考虑硬件问题。

1.3 数据配置不合理

数据配置不当常表现为：移动终端（MS）不发起切换或切换延迟。常见的切换参数有：切换统计时间、切换持续时间、切换门限、小区层级信息等。不切换一般是BSC或核心网邻区信息有误导致。切换延迟应结合华为GSM-R系统切换算法，检测影响邻区排序的参数。

1.4 干扰问题

目前较为常见的干扰是中国电信CDMA干扰和中国移动E频段盗用造成的干扰。光纤直放站与施主基站之间容易造成同频干扰，在网络规划时，直放站与施主基站之间的距离要小于1.5 km，避免直放站时延导致的同频干扰。干扰通过路测、话统、扫频都能发现，华为BSC具备上行频点扫描功能，能够精准测量外界干扰的强度曲线，从而大体估计干扰类型。

1.5 网络和终端兼容性问题

网络和终端兼容性问题主要是网络和终端所遵循的标准协议不同，需要多厂家联合定位。

图1 切换问题优化流程图

1.6 切换优化案例

（1）现象描述：北京铁路局与济南铁路局边界，北京铁路局小区向济南铁路局小区可顺利切换，而济南铁路局小区向北京铁路局小区切换存在严重滞后现象（见图2）。

（2）分析：2个铁路局间小区切换可以发生，说明有线网元没有问题，切换受到无线参数影响可能性较大，尤其是邻区优先级排序相关参数。通过对济南铁路局BSC数据仔细检查，发现外部小区的小区优先级设为“优先级-3”，导致目标小区排序非常靠后，只能触发紧急切换，致使切换明显延迟（见图3）。

（3）处理措施：将外部小区中济南铁路局邻区的“小区优先级”修改为“优先级-1”，北京铁路局与济南铁路局之间切换正常。

2 业务信道掉话优化

2.1 掉话处理流程

对于新建网络，业务信道掉话一般是综合性问题，参数、硬件、工程质量、干扰覆盖等因素都可能存在影响。对于一个已经稳定的交付网络突发掉话问题，更多的是与网络近期变化情况相关，尤其是外界电磁环境的变化。一般掉话问题的定位方法及流程见图4。

2.2 掉话问题分析

首先要明确掉话位置，找出掉话小区，依次进行覆盖、干扰、邻区参数等排查。切换掉话多是由于目标小区存在问题，稳态掉话多是由于服务小区存在问题，常见的掉话原因和分析手段见表1。

3 干扰排查

3.1 干扰分类

3.1.1 互调干扰

互调干扰在GSM-R网络中越来越常见。互调干扰是由于天线、接头、微波器件等老化，线性指标下降导致。铁路周边电信运营商天线老化也会发生互调，产生带外干扰，干扰信号落在930～934 MHz内，干扰GSM-R系统。

3.1.2 网外干扰

当CDMA与GSM-R基站在邻近建设，CDMA发射机杂散后，带外泄漏信号落在GSM-R上行接收频段内，干扰GSM-R上行；移动公司使用GSM-R频段，直接干扰GSM-R正常通信；铁路周边大功率发射机杂散或天线老化，使发射信号扩散到GSM-R频段内，造成对GSM-R系统的干扰。

图2 路测数据分析

图3 网络中小区优先级设置不合理

图4 掉话问题分析流程

表1 常见的掉话原因和分析手段

3.2 干扰排查相关数据

要解决干扰，首先要发现干扰，定位干扰类型，然后排除或降低干扰。干扰排查是非常复杂的过程，通常遵循先后台分析后现场扫频的策略。华为BSC具有丰富的干扰相关指标统计功能，为干扰后台分析提供数据资源。常用数据有：上下行接收质量、上行干扰带指标、上行频点扫描数据。各指标具体说明如下。

3.2.1 上下行接收质量数据

（1）含义：按照GSM协议规定，不同误码率对应不同的接收质量等级，具体等级见表2。

（2）测量对象：载频。

（3）优点：能够区分上下行接收质量的差异，从而明确接收质量的短板是在下行通道还是上行通道；能够区分不同频点接收质量的差异，从而确定受干扰的频点；自动长期统计，数据量较大，规律性明显且一致。

（4）缺点：GSM-R话务量较小，每小时内统计的数值较少。

3.2.2 上行干扰带指标数据

（1）含义：基站子系统（BSS）计算并上报空闲信道的干扰状况，为BSC指配信道提供判断依据。把干扰强度分为5个等级。各干扰等级对应的干扰强度为：-105 dBm、-98 dBm、-90 dBm、-87 dBm和-85 dBm。

（2）测量对象：载频。

（3）优点：能够区分不同频点受干扰情况，从而确定受干扰的频点；自动长期统计，数据量很大，规律性明显且一致；在空闲态进行统计，更适合GSM-R网络话务量低的特征。

网管提取的干扰带数据见表3。

3.2.3 上行频点扫描数据

（1）含义：华为GSM-R网管特有功能，能够对上行干扰信号逐个频点扫描，扫描精度1 dBm。上行频点扫描是针对上行干扰电平进行的测试。

（2）优点：能够全频段逐频点扫描，扫描精度达到1 dBm；能区分天线主集和分集通道受到干扰的情况。

扫频结果见表4。

3.3 外界干扰排查案例

（1）现象：路测过程中，某GSM-R基站测试时切换成功率很低。

（2）分析：信号强度较高，下行质量很好，推断为设备问题或上行干扰问题。设备无告警，上下行平衡正常，推断为干扰问题。分析网管采集的质量、干扰、频点扫描话统数据，上行接收质量明显差于下行接收质量。提取该小区干扰带指标，存在持续干扰，干扰强度约-95 dBm。对该小区进行上行频点扫描，扫频结果如下：可明显看出CDMA的频段内电平非常高，接近-40 dBm，电信800 M频段的CDMA频点主要使用了878.49 MHz、877.26 MHz及876.03 MHz。在这几个频点上接受电平都很高，且扫频结果呈现出CDMA频段两端电平下降很快（见图5）。综合分析后，基本可以确定是CDMA干扰，现场扫频发现在GSM-R基站附近存在中国电信的CDMA基站，且两者天线基本为正对状态，相距只有80～100 m。对CDMA基站现场扫频，发现信号杂散严重（见图6）。

表2 接收质量等级与误码率对应表

表3 网管提取的干扰带数据

表4 上行频点扫描结果

（3）干扰处理：与电信运营商协调，通过对CDMA基站加滤波器得以解决。

3.4 枢纽地区自干扰解决方案

（1）枢纽地区优化面临的问题：传统宏基站覆盖小区数目多，频率规划难度大，容易造成网内自干扰；枢纽地区宏基站成面状覆盖，难以保证有序切换。

图5 上行频点扫描结果

图6 现场勘测

（2）解决方案：华为分布式基站采用空口时延同步技术，从而避免光线传输产生的时延，并且分布式基站具备“共小区”功能，“共小区”的基站享有相同的小区信息和频率。将枢纽区域作为一个“共小区”，不但避免直放站所面临的时延干扰，增强覆盖，而且保障切换秩序，便于频率规划。宏基站与分布式基站覆盖效果示意图见图7。

采用“共小区”方式使频率规划相对宽松，避免网内同邻频干扰，是枢纽地区覆盖的首选解决方案。图8为分布式基站在铁路应用的示意图。

图7 宏基站与分布式基站覆盖效果示意图

图8 分布式基站铁路应用案例

[1] 华为技术有限公司. GSM无线网络规划与优化[M]. 北京：人民邮电出版社，2004