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摘要：文章首先針對(duì)GSM-R系統(tǒng)自身特征展開了必要分析，而后進(jìn)一步在此基礎(chǔ)上，針對(duì)該系統(tǒng)目前存在的主要性能瓶頸展開討論，提出了相應(yīng)的解決方案和實(shí)踐建議，對(duì)于整體通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化有著積極的意義。

關(guān)鍵詞：GSM-R無(wú)線通信；網(wǎng)絡(luò)性能提升；優(yōu)化研究

引言

鐵路專用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System of Mobile Communication for Railways，GSM-R），同GSM系統(tǒng)在工作原理方面相同，但是專門用于鐵路通信環(huán)境。正因?yàn)檫@種特殊的應(yīng)用環(huán)境，才導(dǎo)致了GSM-R網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)諸多與GSM不同的網(wǎng)絡(luò)工作特性，而由于肩負(fù)著鐵路通信職責(zé)，其安全和穩(wěn)定性也隨之受到關(guān)注。

1.GSM-R系統(tǒng)組成

GSM-R系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)、運(yùn)行和業(yè)務(wù)支撐子系統(tǒng)和終端設(shè)備等四個(gè)部分。其中，網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)包括移動(dòng)交換子系統(tǒng)、移動(dòng)智能網(wǎng)子系統(tǒng)和通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)。

1.1網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)。主要完成業(yè)務(wù)交換及用戶數(shù)據(jù)、移動(dòng)性管理、安全性管理功能，由一系列功能實(shí)體構(gòu)成：移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）、拜訪位置寄存器（VLR）、歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權(quán)中心（AuC）、互連功能單元（IWF）、組呼寄存器（GCR）、短消息服務(wù)中心（SMSC）、確認(rèn)中心（AC）、移動(dòng)智能網(wǎng)（IN）。各功能實(shí)體之間通過(guò)No.7信令協(xié)議互相通信。

1.2通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)。GPRS子系統(tǒng)負(fù)責(zé)為無(wú)線用戶提供分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。GPRS子系統(tǒng)包括核心層和無(wú)線接入層。核心層由SGSN、GGSN、DNS、RADIUS等功能實(shí)體組成。無(wú)線接入層由PCU、基站、終端等組成。GPRS無(wú)線接入層組網(wǎng)應(yīng)充分利用GSM-R系統(tǒng)的設(shè)備資源，保護(hù)投資；與GSM-R系統(tǒng)共用頻率資源；利用GSM-R系統(tǒng)的基站實(shí)現(xiàn)無(wú)線覆蓋，不單獨(dú)增加GPRS系統(tǒng)基站。

1.3基站子系統(tǒng)。BSS通過(guò)無(wú)線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相接，負(fù)責(zé)無(wú)線信號(hào)發(fā)送接收和無(wú)線資源管理；與MSC相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號(hào)和用戶信息等。BSS由基站控制器（BSC）、編譯碼和速率適配單元（TRAU）、基站收發(fā)信機(jī)（BTS）、弱場(chǎng)設(shè)備等功能實(shí)體構(gòu)成。

1.4運(yùn)行與支持子系統(tǒng)。OSS包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)和用戶管理系統(tǒng)。

1.5終端。終端是供GSM-R系統(tǒng)用戶直接操作、使用，用來(lái)接入GSM-R網(wǎng)的設(shè)備，包括移動(dòng)臺(tái)和無(wú)線固定臺(tái)。

2.GSM-R網(wǎng)絡(luò)常見(jiàn)問(wèn)題以及優(yōu)化

GSM-R網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，在實(shí)際工作過(guò)程中，主要需要優(yōu)化的包括如下幾類問(wèn)題。

2.1跨區(qū)切換優(yōu)化

在列車行駛的過(guò)程中，將會(huì)穿過(guò)多個(gè)基站服務(wù)區(qū)，為了能夠得到連貫的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，就需要在不同服務(wù)區(qū)的交接點(diǎn)進(jìn)行切換。對(duì)于列車行駛過(guò)程而言，一路上會(huì)途經(jīng)為數(shù)眾多的基站服務(wù)區(qū)，因此跨區(qū)切換將會(huì)十分頻繁，與此同時(shí)，由于列車處于高速行駛狀態(tài)，因此在不同服務(wù)區(qū)的邊界處停留時(shí)間很短，對(duì)此，需要整個(gè)系統(tǒng)提供更為迅速的跨區(qū)切換優(yōu)化。

跨區(qū)切換常見(jiàn)的問(wèn)題包括不切換、頻繁切換、切換失敗以及切換延遲等，通常源于硬件故障或者是參數(shù)配置的不合理，在對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行排除和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面，可以從以下幾個(gè)方面著手，首先需要對(duì)GSM-R網(wǎng)絡(luò)的配置需要進(jìn)行深入了解，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中MSC、BSC軟件的版本特點(diǎn)予以掌握，并根據(jù)GSM-R系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件，對(duì)無(wú)線側(cè)硬件參數(shù)、基站環(huán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、BSS版本特征以及GSM-R網(wǎng)絡(luò)的切換計(jì)算方法有所了解，同時(shí)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)歷史運(yùn)行信息，參數(shù)變更資料等有所掌握。在此基礎(chǔ)之上，第一步是需要檢查異常切換狀況存在范圍，如果僅存在于某相鄰小區(qū)，則應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)查看這兩個(gè)小區(qū)的基站硬件；如果存在于同一BSC下所有小區(qū)，則應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)查看BSC以及MSC之間的數(shù)據(jù)兼容配置狀況。如果相應(yīng)的參數(shù)配置沒(méi)有問(wèn)題，就需要通過(guò)網(wǎng)管系統(tǒng)查看BSS系統(tǒng)告警信息，包括載頻告警以及直放站或天饋系統(tǒng)駐波比告警等，以及基站環(huán)鏈路光傳輸系統(tǒng)告警。同時(shí)在結(jié)合故障所在服務(wù)區(qū)的告警記錄，利用相關(guān)軟件對(duì)話務(wù)狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，查看切換性能測(cè)量、TCH性能測(cè)量狀態(tài)，重點(diǎn)查看掉話率是否平穩(wěn)、出入切換成功率以及失敗原因等相關(guān)數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)切換失敗的原因定位。

在對(duì)切換性能進(jìn)行提升的時(shí)候，除了必須要針對(duì)硬件做出的調(diào)整以外，重點(diǎn)還在于對(duì)于設(shè)備參數(shù)的調(diào)整。在深入了解系統(tǒng)切換算法的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際的狀況，針對(duì)切換優(yōu)先級(jí)以及切換門限做出必要的調(diào)整，并設(shè)定相關(guān)程序進(jìn)行必要的模擬，力求達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

2.2干擾優(yōu)化

GSM-R網(wǎng)絡(luò)目前面臨的干擾主要可以分為網(wǎng)外干擾和網(wǎng)內(nèi)干擾兩類。鑒于目前GSM-R網(wǎng)絡(luò)占用頻段的狀況，不難理解該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中多少都會(huì)受到來(lái)自于GSM網(wǎng)絡(luò)以及CDMA網(wǎng)絡(luò)的干擾，而網(wǎng)內(nèi)干擾，則重點(diǎn)指GSM-R網(wǎng)絡(luò)自身形成的干擾。

首先對(duì)于網(wǎng)外干擾中來(lái)自于GSM系統(tǒng)的干擾而言，由于GSM系統(tǒng)和GSM-R系統(tǒng)的頻帶緊鄰，雖然有相關(guān)規(guī)定要求在鐵路兩側(cè)各2 km處作為鐵路通信服務(wù)區(qū)的分水嶺，但是在實(shí)際的操作中卻難以得到完美實(shí)施，這就會(huì)產(chǎn)生干擾。而CDMA系統(tǒng)由于自身的擴(kuò)頻過(guò)濾技術(shù)，也會(huì)對(duì)GSM-R系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。針對(duì)于此類情況，鐵路通信工作需要在鐵路沿線沿途定期對(duì)接收到的信號(hào)加以測(cè)定，并且根據(jù)測(cè)定的情況分析出干擾源，和當(dāng)?shù)谿SM系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)方協(xié)調(diào)雙方的基站參數(shù)和天線方向進(jìn)行解決。

而網(wǎng)內(nèi)干擾則通常存在兩個(gè)方面的主要成因，即多徑干擾以及異區(qū)干擾。所以多徑干擾，即指同一信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)，對(duì)于同一信號(hào)接收方而言，采用了多種不同的傳輸途徑，而導(dǎo)致采用每種傳輸途徑因?yàn)橥緩椒瓷涞忍厥馇闆r，導(dǎo)致用時(shí)不同，進(jìn)一步在信號(hào)接收端形成信號(hào)疊加現(xiàn)象，影響接收。針對(duì)這一狀況，有必要深入考察當(dāng)?shù)氐男盘?hào)傳輸狀況，尤其是存在有隧道的通信段中，應(yīng)當(dāng)妥善放置基站的位置和天線的角度。另一種網(wǎng)內(nèi)干擾即異區(qū)干擾，主要存在于地理上相鄰，并且使用同樣頻段的小區(qū)之間的形成的干擾。這種現(xiàn)象之所以會(huì)出現(xiàn)，還要?dú)w因于鐵路通信特殊的工作環(huán)境，因?yàn)橥ǔｈF路通信環(huán)境中依據(jù)鐵路線路的延伸劃定基站通信范圍，這種劃定方法將鐵軌視為直線延伸，但是由于地理差異，沿鐵軌延伸并不相鄰的基站服務(wù)區(qū)，卻有可能在地理位置上相鄰，如果這樣的小區(qū)采用有重合的頻段，就很容易造成干擾。對(duì)此應(yīng)該深入考察地理特征，劃定合理小區(qū)范圍，并且在面對(duì)此類問(wèn)題的時(shí)候，妥善分配頻段確保通信暢通。

2.3網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化

雖然鐵路通信系統(tǒng)是沿鐵軌的延展方向?qū)⒄麄€(gè)通信環(huán)境劃分成為若干小區(qū)實(shí)現(xiàn)通信，但是還是必須要注意到鐵路通信系統(tǒng)是一個(gè)整體，在進(jìn)行布局的時(shí)候必須要考慮到不同小區(qū)之間的影響，以及GSM-R系統(tǒng)同其他社會(huì)化系統(tǒng)之間的影響。

類似于上文提到的網(wǎng)內(nèi)干擾問(wèn)題中的兩個(gè)主要方面，在解決的時(shí)候就是需要對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)以及基站的安置狀況，以及天線的設(shè)定進(jìn)行深入詳實(shí)的考證，只有如此才能獲取較優(yōu)的信號(hào)傳輸質(zhì)量。與此同時(shí)，除了注意到預(yù)防其他外部環(huán)境帶給GSM-R系統(tǒng)的干擾以外，對(duì)于GSM-R系統(tǒng)給予外部環(huán)境的影響也應(yīng)當(dāng)控制，畢竟目前的狀況是多通信系統(tǒng)共存的大環(huán)境，只有相互之間的和諧才能獲得良好和有效的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于GSM-R系統(tǒng)的優(yōu)化工作，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅如此。單從干擾方面看，民間非法電臺(tái)以及其他類似的信號(hào)干擾也是GSM-R系統(tǒng)性能提升的工作重點(diǎn)。此外，對(duì)于目前的GSM-R系統(tǒng)而言，通常為了保證未來(lái)一段時(shí)間的發(fā)展，預(yù)留出無(wú)線列控CTCS-3功能的客運(yùn)專線和高速鐵路線路GSM-R基站系統(tǒng)，都采用了交叉冗余覆蓋方式進(jìn)行鋪設(shè)，即當(dāng)其中一個(gè)基站發(fā)生故障時(shí)，可以確保其兩側(cè)基站能夠完成數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求。但是目前有些線路，通過(guò)測(cè)試表明，其無(wú)線覆蓋余量過(guò)大，以至于已經(jīng)成為了一個(gè)新的網(wǎng)內(nèi)干擾源。

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