跨三个MSC切换导致概率性降级问题

任梦溪

摘要：本文针对某局××高铁BSC接入新设MSC后出现的跨三个MSC切换概率性切换失败导致CTCS-3无线连接超时问题进行深入分析，找到问题根因并提出解决方案。XX高铁在列车运行期间，列车通过NSC切换区域，偶尔发生跨区MSC切换失败，造成车-地通信中断，CTCS-3级列控系统失效降级运行。通过数据收集和故障分析，确定故障为通信链接响应超时所致，针对故障原因提出解决方案，排除列车跨区运行切换失败的故障现象。

关键词：MSC切换;CTCS-3无线连接超时;T7定时器

中图分类号：TP391.41     文献标识码：A       文章编号：1007-9416（2018）10-0000-00

CTCS-3级列控系统基于GSM-R无线通信实现车-地信息双向传输，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器实现列车定位，并具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。

CTCS-3中文名称是：中国列车控制系统-3级[1]列控系统，应用在时速大于300km的客运专线和高速铁路中。CTCS-3级列控系统包括：地面控制设备、车载控制设备、GSM-R无线通信网络、信号数据传输网络四部分组成。CTCS-3级列控系统在CTCS-2级列控系统的基础上，轨旁增加无线闭塞中心RBC设备，车-地增加GSM-R无线电台，车载增加无线接口模块，实现基于GSM-R无线网线的车-地双向信息传输。车载控制设备通过GSM-R无线通信网络向轨旁发送列车位置和列车参数信息，轨旁无线闭塞中心RBC设备通过GSM-R向车载发送行车许可、线路参数和临时限速信息，实现连续列车运行控制功能。GSM-R网络作为车-地之间信息交互承载通道，传递车载控制设备（ATP）和地面控制设备（RBC[2]）的列控信息。如果车-地通信中断，列车将降级至CTCS-2级运行。CTCS-3系统如图1所示。

1 问题描述

某局于某日0：15-1：50完成了××[3]高铁BSC接入新设华为MSC，施工结束后，该路局通信段根据施工方案组织了相关拨测并添乘DJ8723、DJ8724动检车进行拨测验证，语音通信、进路预告、调度命令、299组呼、210组呼、跨局路由更新、C3列控等业务均正常。随后，利用接口监测网管和DMS网管继续观察××高铁列车运行情况，6：21发现DJ8722次列车运行发生列车CTCS-3无线连接超时，但不影响列车运行速度。后续陆续发现G1971、G1964次等陆续降级，当天××高铁共运行列车75趟，其中降级23趟，降级现象如下：

（1）XXD往ZZ方向：ATP在XXD（某局诺基亚MSC）切换ZZ-XZD19（邻局MSC）成功，ZZ-XZD19切换ZZ-XZD18 成功，ZZ-XZD18（邻局MSC）切换TSXLS01A（某局华为MSC）失败，ATP发生C3降级。

（2）ZZ往XXD方向：ATP在TSXLS01A（某局华为MSC）切换ZZ-XZD18（鄰局MSC）成功，ZZ-XZD18切换ZZ-XZD19 成功，ZZ-XZD19（邻局MSC）切换XZD（某局华为MSC）失败，ATP发生C3降级。

现象总结：当行车路线为某局华为MSC<—>邻局MSC<—>某局诺基亚MSC 时，ATP将发生跨3个MSC切换场景，在此场景下，邻局MSC概率性出现切换失败，车-地通信中断，造成列车降级运行。

2 问题排查

为查找原因，我们针对可能的原因进行分析，按照“分类查找、缩小范围”的原则，分别对传输电路质量、现场电磁环境、GSM-R无线侧设备、GSM-R交换侧设备和互联数据进行分析。

2.1传输电路质量排查

为确保传输电路质量，对本次施工涉及的27条电路和既有某局华为MSC与某局诺基亚MSC、邻局MSC之间的14条互联电路进行性能分析，定时分析电路是否有误码、指针调整等异常事件，分析结果显示，所有电路性能均正常。

2.2现场电磁环境排查

为确保××高铁在发生降级的区间电磁环境满足GSM-R网络要求，一方面由专业工程师到现场进行电磁环境测试，没有发现无线干扰;另一方面，调看近10天的接口监测数据和DMS网管数据，该区间未发生因无线干扰引起的C3降级。

2.3 GSM-R无线侧和GSM-R交换侧排查

为确保GSM-R无线侧设备和GSM-R交换侧设备数据准确，对当天××高铁BSC割接涉及的数据脚本共计1052条命令进行逐一分析，发现施工涉及的数据脚本正确无误。为核对施工时的操作准确性，从新设华为MSC网管导出施工当天的所有操作记录和保存的脚本，与施工方案的脚本进行核对，均无误。

2.4互联数据排查

为核实××高铁BSC至新设华为MSC之间的通信正常，对××高铁BSC至新设华为MSC之间的PRI口、A口、Ater链路进行数据分析，确认物理链路状态正常。

为核实某局诺基亚MSC和某局华为MSC之间的信令是否正常，用网络信令测试仪对两者之间的E口信令进行挂表测试，均未发现异常[4]。

无线链路超时造成车-载信息传输中断，意味着CTCS-3系统失效，为保障运行安全，列车只能降速运行。

3 问题分析

3.1 ZZ到某局方向华为MSC分析（G1914）

3.1.1 E接口信令分析

某局华为MSC在10：22：55收到邻局的后续切换请求消息，携带目的小区LAC 0X410b以及目的MSC号码8614900411（某局诺基亚MSC）。某局华为MSC向某局诺基亚MSC发起切换消息，某局诺基亚MSC返回切换响应消息。局间连接建立完成后，10：22：57某局华为MSC给邻局MSC回后续切换响应消息，此时某局华为MSC进入等待切换检测消息状态。7秒后某局华为MSC未收到某局诺基亚MSC发送的切换检测消息，定时器超时，主动发出ABORT消息，拆除呼叫。整个切换过程如图2所示。

3.1.2原因分析綜述

某局诺基亚MSC没有发送切换检测消息（HO_DETECT） 给某局华为MSC，最终导致某局华为MSC等待切换检测消息（HO_DETECT）定时器超时，拆除呼叫。

3.2某局到ZZ方向华为MSC分析（G1879）

3.2.1 E接口信令分析

08：39：48某局华为MSC接收到来自某局诺基亚MSC的切换请求消息，某局华为MSC回切换响应消息给某局诺基亚MSC如图3所示。

3.2.2 A接口信令分析

对应08：39：48某局华为MSC收到某局诺基亚MSC发送的切换请求消息后如图4所示，某局华为MSC 08：39：48向某局BSC发送HO_Request， 某局BSC返回HO_Request_ack给某局华为MSC。某局华为MSC回切换响应消息给某局诺基亚MSC。但是之后未收到某局××高铁BSC发送的切换检测消息HO_DETECT消息。08：39：56某局华为MSC发clear_command 消息拆除呼叫。

3.2.3到武汉STP信令分析

08：39：49某局诺基亚MSC给某局华为发IAM消息，进行局间连接建立。如图5所示，08：39：49某局华为MSC给某局诺基亚MSC回ACM消息，但是由于某局××高铁BSC未发送切换检测消息给华为MSC，导致某局华为MSC未发切换检测消息给某局诺基亚MSC，约7秒后08：39：56某局华为MSC等待切换检测定时器超时，华为MSC向某局诺基亚MSC发REL（拆线）消息，同时收到了某局诺基亚MSC发送的REL消息，拆除呼叫。

3.2.4原因分析综述

某局××高铁诺基亚BSC没有给某局华为MSC发切换检测消息HO_DETECT，最终导致某局华为MSC及某局诺基亚MSC定时器超时，同时向对端拆除呼叫。

3.3诺基亚MSC分析

在某局MSC和北京武汉STP之间跟踪信令，追踪到一个切换失败的记录，大致失败流程如图6所示。

呼叫记录：1：40用户14984073341（信令表时间和交换机时间差8个小时）。从上面流程中可见，系统等待华为MSC发送切换检测消息，等待7秒送后收到华为的发REL消息，后面的切换流程中断。

3.4三接口检测数据分析

通过对三接口检测分析A接口和Abis接口数据，如图7所示，发现邻局的MSC给BSC下发了HandOver Command（切换命令），但是BSC收到该消息后并没有将该消息发给BTS。

3.5深入分析

综合华为、诺基亚和接口检测的三方面数据分析，得出以下初步结论：（1）华为MSC作为主控MSC时，没有收到某局诺基亚MSC发送的切换检测消息（HO_DETECT）;（2）诺基亚MSC作为主控MSC时，也没有收到某局华为MSC发送的切换检测消息（HO_DETECT），而华为MSC没有发该消息，是因为没有收到××高铁BSC发送的切换检测消息HO_DETECT消息;（3）从三接口检测数据看，邻局BSC没有发HandOver Command给BTS，因此可以很自然的推测出：邻局收到某局回的 “切换响应”消息后，BSC没有将“切换命令”下发给ATP，导致ATP没有在某局的小区下发送“HO ACCESS”消息，某局侧网元等待消息超时，拆除切换流程，切换失败。

因此问题的关键节点指向邻局MSC和BSS之间。对所有降级车次的信令进行反复的分析，发现华为MSC从收到邻局切换请求，到往邻局方向发出切换响应消息，至少需要1.4秒以上（不含到武汉到邻局的回程传输时间以及武汉STP和邻局MSC的消息处理时间），同时降级车的时长基本在1.5秒以上见表1。

最后锁定邻局京沪高BSC的T7计时器，并结合接口检测看到的时长数据（切换失败的时长都大于2秒），并初步推断该计时器设置的时长很可能为2秒。

找到了问题的方向，经与邻局核查京沪高BSC T7定时器的设置，该BSC的设置为4*500毫秒，也就是2秒，验证了我们的推测。

4 问题解决

与邻局沟通后，建议将邻局京沪高BSC T7定时器设定为3.5秒[5]。邻局修改完该参数，经过5天的验证，××高铁未再出现C3降级，问题完满解决！

5 结语

该问题的解决，不仅确保了××高铁的正常运行，更是成功的攻克了跨三个MSC切换的难题，解决了京沪高铁达速期间发现但一直没有解决的北京与某局间长呼失败的问题，为下一步全路范围内的GSM-R 网络改造提供了参考经验。

参考文献

[1]刘人鹏，袁焕靖.基于GSM-R无线网络实现车-地通信的CTCS-3级列控系统分析[J].铁道通信信号，2010，46（10）：9-12.

[2]中华人民共和国铁道部，CTCS-3级列控系统总体技术方案[M].北京：中国铁道出版社，2011.

Research on Cross three MSC handover leads to probabilistic degradation

REN Meng-xi

（Shanghai communication section of China Railway Shanghai Bureau Group Co.， Ltd. Shanghai 200071）

Abstract： In this paper， the problem of CTCS-3 wireless connection timeout caused by probabilistic handover failure across three MSCs after a bureau * high-speed railway BSC access to the newly established MSC is analyzed in depth， and the root causes of the problem are found and the solutions are proposed. During the operation of XX high-speed railway， when the train passes through the NSC switching area， the MSC switching failure occasionally occurs across the area， resulting in the interruption of vehicle-ground communication and the failure of CTCS-3 train control system. Through data collection and fault analysis， it is determined that the fault is caused by communication link response timeout. Solutions are put forward for the cause of the fault to eliminate the failure of train inter-zone operation switching.

Keywords： MSC switch;CTCS-3 wireless connection timeout;T7 timer