青藏铁路GSM-R系统硬件维护及网络优化

■ 宋党国

GSM-R铁路通信技术的应用在我国是一个全新的领域、一个全新的系统。青藏铁路处在高原的特殊环境，增加了GSM-R系统设备故障处理和维护难度。虽然GSM-R系统与公共无线网络GSM系统的维护有相似之处，但GSM-R系统的指标远高于GSM系统，并与列控系统密切相关，给维护工作增加了难度。针对青藏铁路GSM-R系统设备日常维护、网络优化进行分析与探讨。

1 核心网的故障分析及处理

日常维护中发现GSM-R系统硬件故障较多，硬件故障处理主要采用查看资料、请教专家和借助积累的经验。以基站控制器（BSC）上SUP2板时钟告警故障处理和更换M S接口板NT9X20W为例，介绍GSM-R系统硬件的日常维护。

1.1 SUP2板时钟告警

1.1.1 故障现象

OMC-R网管告警：

No tific a tio n num be r：13447703 - Even t：BEGINNING OF M AJOR HARDWARE FAULT Ob ject：BSC CHAIN

BSC 21 Instance：Chain B

Fault Num ber：20

ALARM ON CLOCKSHIP OF THE SUP BOARD Transm ission Date：01/02/95 00：14：59

Reception Date：24/01/02 22：46：38

Postm ortem Indication：Norm al

Supp lem entary Inform ation：

1.1.2 故障分析

fault num ber 20保留在OMC-R并不意味着硬件发生故障。如果是硬件原因导致故障直接更换相关板件即可。如果出现以下原因：

diagnostic = cause 03：drift threshold overcross.

diagnostic = cause 04：hour received from locked clock chip

主要是晶体石英时钟的频偏等问题导致。

1.1.3 处理方法（硬件故障）

（1）SUP2板件更换流程的详细过程可参照北电网络有限公司 NTP手册的41章节步骤进行。

（2）板件处于正常工作状态，从OM C-R网管上手动清除故障即可。

1.1.4 日常预防性检查

为了彻底清除OM C-R网管告警，必须对BSC chain进行重新切换。

1.2 替换MS模块接口板卡NT9X20

1.2.1 更换前的准备

（1）核对替换板卡与被替换板卡的序列号是否一致。

（2）记录更换板卡的详细原因。

（3）从北电网络有限公司NTP手册或其他维护资料中查找更换板卡的详细步骤。

1.2.2 更换步骤

确认所要替换的接口板卡是不是在主时钟平面上，如果是在主时钟平面，则需要进行主从时钟倒换（主从时钟倒换后两个平面要达到SYNC同步状态）。

（1）将从时钟平面屏蔽和掉电；

（2）更换板卡；

（3）重新给从时钟平面加电；

（4）重新装载从时钟平面；

（5）测试从时钟平面运行情况；

（6）恢复服务。

1.2.3 换卡操作步骤及告警清理

（1）确定需要更换的接口板卡，查看PEC是否一致。查看PEC及软件装载版本（新卡的软件装载版本应高于旧卡），在M AP终端上输入：＜che ck re l m s pec re lease命令。

（2）查看M AP终端，确保所需更换的板卡位于从时钟平面：＜m ap ci；m tc；m s。如果需要替换的板卡不在从时钟平面上则运行下条指令：＜swm ast。

（3）置忙从时钟平面：＜bsy m s_num ber。

（4）将从时钟平面掉电。

（5）更换板卡。带上防静电手环；断开光纤连接；拨开手柄，拔出电路卡；确认新旧卡PEC一致，按原方式插回卡；重新接上光纤（按断开前正确连接）；板卡加电；重新装载从时钟平面：＜m ap c i；m tc；m s和＜loadm s m s_num ber；测试从时钟平面运行情况：＜tst m s_num ber；恢复服务：＜rts m s_num ber。

GSM-R系统的日常维护应根据网管监测情况，发现问题及时解决，其核心网的维护应依靠网管监测掌握设备运行状态，做到提前预防，早发现、早分析、早处理，不留任何故障隐患。

2 BTS的日常维护及故障处理

在青藏铁路GSM-R系统的基站收发信机（BTS）维护过程中，容易出现故障的硬件是DRX板卡。出现故障时，先在网管上进行软锁放，让设备单板重启，如软锁放不成功，维护人员需到现场，并根据实际情况进行故障排查处理。例如QZ120基站（楚玛尔河车站）多次出现BTS A网或B网DRX板卡告警情况，处理方法：一是传输室从GSM-R网管对DRX板卡进行软锁放，成功率在50％左右；二是远程启动无效情况下，工区人员携带DRX备板到现场进行设备掉电重启，如故障不能恢复则更换备板。处理此类故障应特别注意在单板启动时，基站覆盖区域内应无列车运行；整机启动时，基站整个环网内应无通过列车运行。其余板件的故障率较低，损坏后更换备板即可。PCM板卡较稳定，4年使用中只出现过一次故障。

3 馈线部分的日常维护及故障处理

馈线部分的维护应根据铁道部通信新维规要求，定期对GSM-R系统的馈线部分进行检查，4年的维护工作积累了大量的维护经验。2009年4月，QZ100 A网直放站信号突然变弱，功率输出-85 d Bm，现场反复测试和排查分析，发现问题出在直放站近端机天线馈线部分。处理方法：一是采用故障定位方法测试近端机到天线的驻波比，发现近端机到天线45 m驻波比为10（天馈驻波比要求小于1.5），驻波比性能远远低于要求指标；二是检查发现馈线与天线接头处发生断裂，更换后恢复；三是馈线维护时，馈线与各连接部分的接头不要频繁打开，因接头部分极易损坏而造成故障，馈线不要弯折，尤其是塔上的馈线要绑扎牢固，若出现松动，格拉段频繁的大风极易导致馈线接头部分损坏。

4 天线的日常维护

天线维护包括天线俯仰角、方位角，应与工程设计参数一致，板状天线要固定牢靠。俯仰角和方位角的调整采用方位仪及角度仪精确测试后确定。仪表测试发现与工程设计参数值及网络优化后的结果不一致时，需要及时调整，确保网络正常覆盖。

基站天线在35～45 m高的铁塔上，长时间受大风和雨雪天气影响，角度难免发生微小变化。针对青藏铁路的特殊环境，在日常维护和网络优化中发现，GSM-R系统场强覆盖受天线角度变化影响较大。针对此类现象，青藏铁路采取对天线加固方式，确保天线不被大风吹歪或角度发生变化。

5 网络优化

网络优化是根据网络性能变化采取一定的优化措施。网络优化过程中首先要掌握现网基本信息，了解网络设备类型；其次是整理分析网络基础数据，如OBS性能数据、3个接口数据（PRI接口、Abis接口、A接口）、GSM-R网络场强覆盖测试数据、GSM-R网络Qos测试数据；第三是通过以上基础数据分析，制定可行有效的网络优化方案，在优化工作实施后密切关注优化效果；第四是微调和及时总结有效优化经验，创建故障库以备日后查阅。

5.1 掌握现网基本信息

（1）掌握GSM-R系统运行的协议版本。

（2）掌握基站工程参数：基站、直放站、小区、天馈系统、环境等信息。

（3）掌握无线参数：小区、网络、切换门限、功率控制、接入电平、邻区等参数，以及GSM-R系统设定的计数器和计时器等。

（4）掌握话务统计数据：话统原始数据、KPI公式，以及KPI统计说明；了解全网一定时间内的忙时话务量、无线业务信道（TCH）掉话率、TCH拥塞率、独立专用控制信道（SDCCH）拥塞率、SDCCH分配成功率、切换成功率、无线接入性、干扰情况和PCU拥塞率。

（5）掌握网络规划原则：频率规划、小区名规划、全球小区识别码（CGI）规划、基站识别码（BSIC）规划等原则。

（6）掌握信道配置：公共控制信道（CCCH）、SDCCH信道和分组数据信道（PDCH）的配置原则，以及半速率和AMR的使用情况。

（7）掌握移动交换中心（M SC）相关信息：M SC寻呼方式、网络侧位置更新时间、位置更新成功率、寻呼成功率、M SC间切换成功率、M SC侧关于支持半速率和全速率之间切换的控制参数、语音版本和加密算法、T305和T308计时器等设置。

（8）掌握现网各硬件设备之间的连接，以及电路配置情况。

5.2 掌握网络设备类型

（1）掌握现网设备所支持的协议版本。

（2）掌握各网元的型号和软件版本信息：M SC、BSC、BTS的型号和软件版本。

（3）掌握BSC配置信息：厂家、下挂基站数量、载频数、半速率载频数量、覆盖区域、从属MSC情况。

（4）掌握基站基本配置信息：基站型号、传输模式、E1数量、从属BSC、MSC情况。

（5）掌握基站覆盖能力：基站型号、载频配置、合路器类型、合路方式、合路损耗、机顶功率、避雷器、滤波器。

（6）掌握塔放信息：塔放种类、频段、塔放增益、工作电压、工作电流、供电方式。

（7）掌握馈线信息和规格：对7/8，5/4，13/8 3种直径馈线的使用规则、馈线长度。

（8）掌握室内覆盖信息：室内覆盖方式及馈线布置原则。

（9）掌握直放站信息：直放站的类型、站址、施主基站、发射功率、增益、底噪放、频点设置、天线配置。

5.3 整理分析基础数据

整理分析基础数据包括3部分。一是OM C-R的数据统计分析：每天统计OBS数据、掉话率、切换掉话率、TCH的拥塞率、SDCCH的拥塞率、TCH的业务量和SDCCH的业务量等指标。二是整理地图和频率规划：包括频率配置、切换关系、基站结构、经纬度、俯仰角、方位角、高度，归属BSC和LAC区等信息。三是拨打和实地SDCCH的业务量等指标。二是整理地图和频率规划：包括频率配置、切换关系、基站结构、经纬度、俯仰角、方路测：重点对列车故障区域进行测试，分析天线覆盖、基站切换、邻频和同频干扰程度，初步掌握恶化区域的主要问题。通过对OBS性能数据、3个接口数据，以及实地路测数据进行综合分析，掌握目前网络运行中存在的问题，提出合理优化方案。

5.4 优化实施阶段

制定优化方案主要采取基站告警排障、基站检查、直放站检查、频率规划优化、天线调整、切换关系修改、干扰排查措施。通过这些措施，达到优化目的，降低拥塞率和掉话率，提高接通率，改善网络覆盖，提高通话质量和网络性能等。

基站故障排除后，网络指标大幅度提高。通过路测和性能统计分析验证优化方案实际效果，分析存在的问题，发现新问题。在优化实施阶段，应每天统计网络运行报告，用于评估每日优化效果，发现和分析当日网络存在的问题。

为了便于掌握网络参数设置的整体情况，在慎重确定合理的取值后，统一各小区参数。优化实施阶段必须建立详细完整的优化日志，有利于整理优化思路和结合统计数据分析评估每项工作效果。

5.5 微调和总结

在优化效果的基础上，通过优化系统控制参数和小区选择参数等方案进行网络微调，了解整体网络优化，包括网络结构与无线参数设置。

网络结构调整建议主要是对LAC区的划分，应结合目前LAC区的规模、LAC区边界及现场情况合理划分。无线参数检查包括基础参数的设定、优化区域频点检查、优化区域邻区检查等。

优化区域的路测环节包括优化前和优化后的多次测试。根据路测数据分析提出调整建议，如邻区设置、天线调整等。多次测试可以确定哪些优化手段适应优化区域的网络特点。

网络监测环节是对每天存在TOPN的小区进行处理，同时关注话务量变化大的小区。对出现告警的小区应及时通知相关部门进行处理。

微调应在第五阶段实施，评估前期工作，确认是否需要进行LAC重新分区、调整BSC的基站和微调直放站参数等。对比以上各项工作优化前后的数据，完成优化报告和总结经验。

6 网络优化的应用

6.1 Z490A直放站区域问题分析及处理方案

2010年某日11：31分，T166/57在当雄发生通信超时。PRI接口显示原因值是38（无线链路失败）。通过对Abis接口信令分析，通信中断因QZ490A直放站区域radio link failu re造成。针对故障情况，及时从OM C-R网管和传输网管进行检查。检查直放站网管并查看机房网管告警信息：当日 QZ490A_R1基站传输无告警，Abis测量报告显示中断前电平值-58 dB，有7级上行质量链路。将经过此处故障车和正常车的Ab is测量报告进行对比，确定QZ490A_R1基站在此处的覆盖电平没有变化。对OBS性能数据进行分析，发现当日11：30—11：45QZ490基站非解码电平不正常，band4严重异常。

6.2 QZ490A质量分析

QZ490A覆盖区域地形复杂，沟堑纵横，设计采用附加一个直放站对其盲区进行覆盖。设计将QZ490A基站朝向QZ482A基站，可覆盖2 504 m，两个直放站间可覆盖1 700 m，通过板状天线与QZ483A基站共同覆盖690 m。为了确定测量报告中上行质量存在的区域，明确QZ490A基站实际覆盖和使用情况，采用Ca llPath Trace 工具对QZ490A基站发生的所有业务进行统计分析。其结果表明，上行质量发生在电平-37～-60 d B，下行质量集中在-70 dB，QZ490A基站链路预算平衡。上行质量问题主要发生在TA〉4 之后，根据TA 的计算，上行干扰主要集中在QZ490A与QZ483A直放站共同覆盖的690 m之间，设计图上的R1离基站2 504 m，同时考虑板状天线最少覆盖330 m，因此怀疑上行质量问题是在隧道漏缆覆盖的550 m与板状天线覆盖的330 m内。

6.3 分析结果及处理方案

根据分析结果怀疑直放站区域上行质量问题由干扰造成，为此采取以下处理方案。

（1）更换QZ490A_R1直放站板状天线及板状天线到漏缆处接头。

（2）携带测试手机，在GSM-R系统加call trace数据，天线更换后在QZ490A_R1直放站板状天线覆盖区域进行拨打测试，查看问题区域通信过程中无线链路通信质量劣化情况是否好转。

（3）如果QZ490A_R1直放站板状天线覆盖区域质量劣化依然严重，更换QZ490直放站A，B网到板状天线耦合器的信号线缆，更换后在QZ490A_R1直放站板状天线覆盖区域进行拨打测试，查看问题区域通信过程中无线链路通信质量。

（4）如果QZ490A_R1直放站板状天线覆盖区域质量劣化依然严重，断开QZ490A_R1直放站漏缆与板状天线的链接。在质量劣化严重区域，在高于轨面3～4 m位置进行同频干扰扫频。

（5）采用以上处理方案没有发现故障问题，将Q Z490A_R 1直放站的上行增益降低，由50 d B降至45 dB。

（6）上行增益降低后，通过查看过往车辆数据和CallPathTrace 的跟踪数据，QZ490A_R1直放站的上行质量问题得到解决，达到优化效果。

[1] 韩斌杰. GSM原理及其网络优化[M]. 北京：机械工业出版社，2001

[2] 钟章队，李旭，蒋文怡，等. 铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）[M]. 北京：中国铁道出版社，2003