宁安线GSM-R无线网络优化案例分析

樊　华　中国铁路上海局集团有限公司上海通信段

1 宁安线GSM-R网优概述

宁安客专铁路2015年12月开通，全长257.522km，运营速度为200km/h。GSM-R组网方案为普通单网覆盖。网优工作包括线路清频工作，电磁环境测试等，发现干扰、弱覆盖等问题，保障客专铁路正常运行。

1.1 主要干扰概述

1.1.1 同邻频干扰

由于GSM-R频段仅有4M带宽可供使用，为了提高频率利用率，增加系统的容量，常常采用频率复用技术。但在铁路枢纽或多线并行、交叉区域，会导致两个使用同一或相邻频点的小区之间复用距离减小，容易引起同邻频干扰。

1.1.2 互调干扰

是指两个射频信号输入到一个非线性元件中，或者通过一个存在不连续性的传输介质时，频率之间相互作用所产生的新频率落入接收机的频段内所产生的干扰。

1.1.3 硬件故障

基站载频、天馈避雷器、天线等设备故障或连接不当均可能产生干扰。

1.1.4 运营商干扰

其中，开放科学源自“地平线2020”下卓越科学这一优先领域，目标在于支持高质量前沿科学和研究成果的创造和扩散。该优先领域包括3部分内容：（1）由欧洲研究理事会（European Research Council）资助的科研人员自下而上的研究想法。（2）由玛丽·居里人才流动计划通过人才流动奖学金资助的欧洲境内外科研人员的交流、互访。（3）以及由欧洲科研基础设施专项经费资助的科研基础设施的建造和升级换代。

固定频率干扰，上下行都可能存在，其干扰信号呈现出稳定和频谱干净的特性，具有固定频率的干扰源工作于GSM-R移动通信频段。

除此之外，运营商干扰还有强信号阻塞干扰，是指公众移动运营商使用合法的频率，由于功率过强造成邻近频段接收设备阻塞。由于频段相近，中国电信 CDMA系统发射信号可能对GSM-R系统接收产生有害干扰；中国移动的下行频段信号对GSM-R系统下行接收造成有害干扰。结合宁安线网优情况，此类干扰主要来源于移动对GSM-R下行干扰。1.1.5其他信号干扰

常见的还有GSM射频直放站转发信号干扰、有线电视倍增器漏泄杂波干扰、微波及对讲机系统杂波干扰、非法人为干扰等。

1.2 各类干扰解决方法

解决同频干扰，一是通过优化同频复用距离和频率分配方案；二是通过天线高度及倾角的调整改变覆盖范围减小同频干扰。

解决互调干扰，主要措施是采用优质平方律特性器件来提高前端电路选择性，以及增大耦合损耗及合理配置频道，设法破坏构成互调干扰的条件。

对于公众移动运营商干扰，主要通过现场测试确定干扰源后，根据实际情况，调整运营商基站配置，加装滤波器等手段。节假日期间，由于人口大量聚集车站附近，运营商会调整基站配置，或增加临时基站以满足客流需求，相应地增加了外部干扰的可能性。因此节假日期间要加信息收集，必要时进行场强检测，发现影响GSM-R正常使用现象，立即联系汇报处理。

对于不可预测、非法信号的干扰，可以先通过电磁环境测试来发现干扰区域，再通过定向测试等手段寻找干扰源的具体方位来解决。

2 干扰实例

2.1 问题描述

2016年5月29 日，总公司动检车对宁安线进行GSM-R无线指标测试过程中，发现1处重点问题：列车由安庆至南京方向行驶至K149.28处，如图1，图中显示“连接丢失”，在K149～K150区间范围内载干比差（C/I：0～10dB间），质差大（5～7级），导致掉话发生。

2.2 问题分析

将本次添乘测试数据（图1）与前期（图2）比对发现，在K152～K149区间确实长期存在测试数值不合格（载干比差，质差大）现象，并非偶发事件。

图1 2016年5月29日K149～K152区间掉话截图

图2 2016年3月29日K149～K152区间添乘截图

如图2中黑圈所示，在测试车由安庆至南京方向行驶，接收信号源由FCX-TL06基站切换至FCX-TL05基站后，以上不良测试数值均改善，处正常情况，由此可判断问题出在K149～K152区间内FCX-TL06基站频点运用上，基本排除了运营商强信号阻塞干扰可能性；此区间内并无直放站分布，可排除网内直放站干扰；通过宁安BSC网管检查FCX-TL06基站BTS无告警，测试BTS正常，基本排除基站BTS设备故障。分析判断有以下几种可能：

（1）该区间内存在运营商使用与FCX-TL06基站相同频点基站；

（2）FCX-TL06基站南京方向天馈系统存在问题；（3）该区间内存在GSM-R系统内部网络干扰；（4）该区间内存在其他干扰。

2.3 现场测试

基于以上分析，接下来对外部电磁环境进行测试。

第一步，2016年6月7日，在K149～K152范围进行现场检查及测试，地形地貌如图3所示。可看出此范围内为农田、水系，地域平阔，临近区域无在建大型工程，不存在地域、建筑遮挡信号问题。

在此区域内共发现四处运营商基站铁塔。选择2处合理位置进行测试，现场测试情况：使用OT890测试手机测试显示GSM-R频段内无其他运营商信号，GSM-R网内仅能收到1014，1012，1000三处频点，附近移动GSM基站使用频点均≥40。使用FSH4频谱仪测试，测试见图4。参照宁安线基站数据配置表，从图中可看出皆为铁路信号。

图3 K149～K152区间测试具体方位图

图4 频谱仪测试截图

对测试结果分析可得，该区域电磁环境非常清晰，区间内无运营商占用频点，无其他干扰。

第二步，组织人员天窗时期对FCX-TL06基站天馈系统进行检查测试，检查结果：室内馈线接头牢固，连接线正确无松动。使用驻波比测试仪和通过式功率计测试，结果见表1。各项指标均正常，排除基站天馈系统问题。

表1 FCX-TL06基站测试结果

第三步，对基站配置数据进行核对，发现：宁安线FCXTL06基站的TCH频点与交叉的合福线TLB-NL01_RU2的BCCH频点同为1012，虽然该基站距离掉话区间6km，结合图1、图2可看出TLB-NL01_RU2的BCCH信号强度在掉话区间依然很大（-70dBm）。因此我们此次掉话分析重点转向GSM-R系统内。

2.4 解决问题

宁安GSM工程设计中的基站频点数据配置依据本线内同频不同址、同频不邻址，未考虑到宁安与合福交叉路段既有频点分配情况。同时为避免C2线路基站频率干扰引发C3线路行车降级或故障，在联络线区域采取合福线频率覆盖宁安线方式，如图5所示。

图5 宁安、合福线路交叉处地理位置图

由于FCX-TL06基站的TCH与相隔一个基站的TLBNL01_RU2的BCCH一样，频点均为1012。当列车由FCXTL06基站向FCX-TL05基站行驶至K151～K149区间时，车载占用FCX-TL06基站TCH 频点1012，TLB-NL01_RU2的BCCH信号逐渐变强，稳定在-60dBm，在信号切换至FCXTL05基站前，对车载接收信号准确性影响很大，造成载干比很差，严重时导致掉话障碍。至此我们分析此次掉话原因为铁路信号频点分配不当，造成同频干扰。

图6 调整后添乘测试截图

接下来对宁安线参数进行优化调整：FCX-TL06基站TCH频点修改为1007，且启用BCCH载频优选。

7月17日，组织人员添乘动检车测试，此区段测试指标均正常，无掉话发生，问题解决，见图6。

3 结束语

由于多数干扰多是由外部因素引起的,所以铁路网优优先进行外部干扰排查，往往忽略网内干扰。此案例的处置，体现出网优效率低，解决时限较长等问题。所以，铁路网优必须优化干扰处理流程，提高网优效率，针对不同场景，应采取不同步骤排查。对于单一铁路区段，优先外部干扰排查；对于铁路枢纽区段，尤其新增线路地区，优先网内干扰排查。

随着中国高铁建设地快速发展，GSM-R覆盖区段愈来愈多，因此无线干扰也相应增多，干扰的频发和程度势必会对铁路行车安全带来极大的隐患，由于无线干扰信号的随机性、时间上和空间上的不确定性给无线网优工作带来了非常大的难度，因此必须紧密结合实际，针对性地开展无线网优工作，才能更好地满足高铁运输安全运行。

[1]《铁路数字移动通信系统（GSM-R）无线网络规划与优化》（清华大学出版社）钟章队编著.

[2]《铁路数字移动通信系统（GSM-R）应用基础理论》（清华大学出版社）钟章队编著.

[3]《GSM-R网优定制培训》（华为技术有限公司）.