探讨GSM-R 接口监测技术对GSM-R 无线网络优化意义

曾永伟

（中铁二十一局集团电务电化工程有限公司，兰州 730000）

随着社会经济快速发展，铁路工程增多，实现通信技术的稳定性，才能创造安全的运行环境。GSM-R 技术起源于欧洲，符合通信信号一体化技术的发展需求，于2000年正式确定为我国铁路专用通信技术，可以传送列车运行信息、调度命令、区间移动公务通信、应急指挥等。以下结合个人实践和以往研究成果，探讨了GSM-R 接口监测技术对GSM-R 无线网络的优化意义。

1 GSM-R 无线网络系统的组成和应用

1.1 系统组成

GSM-R 无线网络系统由网络交换子系统、基站子系统、操作维护子系统、分组无线业务子系统、智能网子系统、固定接入交换子系统和无线终端系统组成。GSM-R 无线网络系统，通过网络交换子系统实现与其他通信网络电路域业务的互联互通；通过分组无线业务子系统实现与其他数据信息网络的分组域业务的互联互通。

1.2 系统应用

结合GSM-R 无线网络系统的特点，目前承载的铁路业务为：①列车控制，调度语音指挥行车，铁路应急指挥通信；如：C3列控业务；高级语音业务（语音组呼、语音广播、优先级与强拆）②无线车次号信息、调度命令、近路预告信息；③智能业务；如：功能寻址和位置的寻址业务，功能号注册、注销与管理业务，增强型接入矩阵业务。作为铁路系统通信工作的基础，GSM-R 无线网络系统关系到铁路运输的安全性。为了进一步提高运输效率和服务质量，必须对该技术进行优化。

2 GSM-R 无线网络的常见问题和改进措施

2.1 跨区域切换

列车在运行期间，会经过多个基站服务区，要想获得连续性的数据传输服务，要求不同服务区的交接点可以及时切换。考虑到列车运行的距离长，基站服务区数量多，会有频繁性的跨区切换动作。再加上列车运行速度快，在各个服务区的边界处停留时间短，必须对跨区域切换进行优化。

跨区域切换时，常见问题主要包括：①不切换；②切换失败；③切换延迟等。分析其原因，主要是硬件故障，或者参数设置不合理。对此，优化措施如下：第一，分析GSM-R 无线网络的配置，尤其是了解MSC、BSC 软件的运行特点，依据系统设计要求，掌握硬件参数、版本特征、切换计算方法、历史运行信息、参数变更资料等。第二，通过检查，明确异常切换的范围，如果只是相邻区域发生异常，要重点查看该区域的基站硬件；如果是同一个BSC 下的区域发生异常，要查看BSC、MSC 的数据兼容配置情况。第三，如果参数设置无误，应利用网管系统查看告警信息，例如载频告警、驻波比告警、光传输系统告警等。第四，结合告警记录，统计话务状态，了解切换性能，看掉话率是否平稳，计算出入切换成功率，并明确切换失败的原因。第五，提升切换性能时，除了调整硬件设备，还应该调整设备参数，掌握系统切换算法，对切换优先级、切换门限进行调节，并且模拟相关程序，以实现最优状态。

2.2 网络布局

从铁路通信系统的特点来看，是以铁轨的延伸方向为准，将通信系统划分为多个小区域。但是，考虑到铁路通信系统的整体性，网络布局时要分析各个区域之间的影响，以及GSM-R 无线网络系统和社会系统之间的影响。

针对网络布局问题，改进措施如下：①了解整个通信网络的结构、基站安装的位置、天线的设定情况，从而评估信号传输质量，针对低质量信号进行优化。②针对外部环境对系统造成的干扰，应该采取有效的控制措施，创设出多个系统共存的环境，以便提高数据传输的效率和质量。

2.3 信号干扰

GSM-R 无线网络系统的干扰，分为网内干扰、网外干扰两种类型，其中网内干扰是系统自身形成的干扰；网外干扰是GSM 系统、CDMA 系统形成的干扰。

分析网内干扰的原因，一是多径干扰，即同一个信号源发生信号后，采用多种传输途径，导致不同传输途径的反射不同、用时不同，信号接收端就会产生信号叠加效应。对此，应该分析当地的信号传输特点，合理设置基站的位置和天线角度。二是异区干扰，主要是相邻通信区域，受到地理位置的影响，相邻区域可能出现重合频段，继而造成干扰。对此，应该结合地理特征，合理划分小区域，科学分配频段，以保证通信畅通。

针对网外干扰，铁路通信工作期间，GSM 系统和GSM-R 系统的频带相邻，虽然规范要求铁路两侧2km 处，作为通信服务的分水岭，但实际施工中难以落实，继而产生干扰问题。例如：CDMA 系统的扩频过滤技术，会对GSM-R 系统信号产生干扰。对此，应该在沿线测定接收到的信号，分析干扰源，并和当地GSM 系统或CDMA 系统运营商协调，调整基站参数或天线方向。

3 GSM-R 接口监测技术的应用及优化意义

3.1 技术应用

GSM-R 接口监测技术，是利用CTCS-3业务链路中的部分接口，开展监测和分析工作。具体来说，包括实时采集信令、在线监视用户、监视网络状况、异常数据分析查询等功能，从而优化GSM-R 无线网络。接口示意图如下：

其中，Abis 口负责连接基站BTS 和控制器BSC；A 口负责连接控制器BSC 和移动交换中心MSC；PRI 口负责连接移动交换中心MSC 和无线闭塞中心RBC。利用这3个接口，一方面能了解链路信令、信息，另一方面可以监测网络状况，以便及时发现问题、解决问题。

3.2 结构体系

GSM-R 接口监测技术系统，分为采集层、处理层、分析层三个层次，其中采集层在最下端，分析层在最上端。采集层的采集板卡会接收数据；然后转发给处理层的接口服务器；最后汇总到分析层的服务器、网管终端，为工作人员的决策提供依据。该监测系统，可以实现覆盖分析，包括交织覆盖分析、邻区覆盖分析、频组覆盖分析等，先判断信号的强度，然后优化网络；也可以分析无线质量，统计传输质量分布、监测用户上下行接收电平分布，明确干扰信号并采取优化措施。

3.3 实际案例

以国内某高铁线路为例，高速列车在某次运行期间，发生超时降级问题。工作人员查看接口监测系统，发现上行电平值正常，但通信质量明显变差；没有下行电平值；Abis 接口信令显示无线链路中断。对此，系统发起物理层拆线，在BSC管网查询干扰情况，结果显示64频点突发强干扰，明确了故障发生原因。后来维修人员查明干扰源，清除后优化了网络。总结来看，正是因为使用了GSM-R 接口监测技术，实现了故障的快速诊断和处理，保证了列车运行的安全性。

4 结束语

GSM-R 无线网络系统，是铁路运输通信应用的标准体系，主要由基站子系统、网络交换子系统、操作维护子系统、通用分组无线业务子系统四个部分构成。文中指出GSM-R 无线网络的常见问题，提出相应的改进措施，并结合案例阐述了GSM-R 接口监测技术的应用及优化意义。结果显示：应用GSM-R 接口监测技术，可以对通信故障进行快速诊断、快速处理，保证列车安全运行。