牧云程 上海鐵路局安全監(jiān)察室

鄭徐客運(yùn)專線GSM-R網(wǎng)絡(luò)干擾排查案例分析

牧云程 上海鐵路局安全監(jiān)察室

鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R是基于GSM技術(shù)的專用通信系統(tǒng)，由于具有鐵路運(yùn)輸特點(diǎn)的功能優(yōu)勢(shì)，以及更符合鐵路通信信號(hào)一體化技術(shù)發(fā)展的要求，因此鐵道部于2000年底正式確定將GSM-R用于我國鐵路專用通信。在GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中，為保證系統(tǒng)的運(yùn)用質(zhì)量和傳輸可靠性，必須對(duì)系統(tǒng)的電磁干擾及電磁兼容問題給予足夠的重視。主要介紹鄭徐客運(yùn)專線在聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中現(xiàn)場干擾排查情況且對(duì)干擾情況進(jìn)行分析，提出合理化建議。

GSM-R；無線網(wǎng)絡(luò)；干擾；測(cè)試系統(tǒng)

1 引言

2 工程概況

新建鄭徐客運(yùn)專線（簡稱鄭徐高鐵）西起鄭州東站，東至徐州東站，線路全長361.937 km，其中河南省252.826 km、安徽省73.436 km、江蘇省35.675 km。線路共設(shè)鄭州東站、開封北站、蘭考南站、民權(quán)北站、商丘站、碭山南站、永城北站、蕭縣北站、徐州東站9個(gè)車站，其中鄭州東站和徐州東站為既有車站，商丘站為原站擴(kuò)建高速場、新建商丘高鐵站，其余6站為新建車站。

本次測(cè)試在鄭徐高速鐵路（上海局管內(nèi)）沿線選取了5個(gè)前期測(cè)試中發(fā)現(xiàn)存在干擾的地點(diǎn)進(jìn)行。測(cè)試頻段為GSM-R上行頻段885 MHz～889 MHz、下行頻段930 MHz～934 MHz。通過干擾監(jiān)測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，為鄭徐高速鐵路（上海局管內(nèi)）GSM-R系統(tǒng)的可靠運(yùn)營提供技術(shù)支持。

3 測(cè)試引用標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)信部無函【2007】136號(hào)《關(guān)于鐵道部和中國移動(dòng)共用900 MHz移動(dòng)通信網(wǎng)頻率資源的函》規(guī)定，判別準(zhǔn)則如下：

EGSM在鐵路軌道上方4.5m處的電平統(tǒng)計(jì)值

4 測(cè)試

4.1 測(cè)試原理及系統(tǒng)示意圖（見圖1）

圖1 鐵路GSM-R干擾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

系統(tǒng)靈敏度分析：

All the data were represented as means ± SEM of three independent experiments. Comparisons were made by one- way analysis of variance (ANOVA). P values < 0.05 were considered statistically significant.

GSM-R智能預(yù)警系統(tǒng)中使用IDA2干擾定向分析儀作為主要接收機(jī)；計(jì)算RBW＝20 kHz、前置放大器關(guān)閉時(shí)的系統(tǒng)靈敏度：

其中SIDA2為IDA2干擾分析儀當(dāng)RBW=1 Hz時(shí)的靈敏度，據(jù)IDA2手冊(cè)按-147 dBm/1 Hz取值；

M為帶寬折算，M=10×log(20 kHz/1 Hz)=43.0 dB；

G為天線增益，值為10 dBi；

Lc為饋線及轉(zhuǎn)接頭損耗，值為1.0 dB。

通過計(jì)算可以看出，GSM-R智能預(yù)警系統(tǒng)RBW設(shè)為20 kHz、前置放大器關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)靈敏度可以達(dá)到-113 dBm/20 kHz，完全滿足判決門限-105 dBm的要求。

4.2 測(cè)試方法

在測(cè)試前對(duì)準(zhǔn)備使用的儀器儀表進(jìn)行校核。根據(jù)選定測(cè)試區(qū)域，到達(dá)預(yù)定的測(cè)試點(diǎn)，記錄測(cè)試點(diǎn)的緯度、經(jīng)度及當(dāng)時(shí)的溫度和濕度，對(duì)GSM-R占用頻段進(jìn)行全頻段掃描，并把頻譜圖記錄下來。按照下列步驟進(jìn)行測(cè)試：

（1）按照?qǐng)D1搭建測(cè)試系統(tǒng)，并記錄測(cè)試天線距離鐵路軌面及地面高度。

（2）首先采用定向天線對(duì)930 MHz～934 MHz/885 MHz～889 MHz頻段進(jìn)行全方位掃描，檢波方式選用峰值檢波，采用最大保持的方式，首先選擇最大保持方式測(cè)試20 min，如果沒有發(fā)現(xiàn)問題即可結(jié)束測(cè)試，如果發(fā)現(xiàn)有頻點(diǎn)超過門限值，則應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試，并統(tǒng)計(jì)這些頻點(diǎn)信號(hào)特征、信號(hào)源方位，進(jìn)行以下測(cè)試。

（3）分析測(cè)試頻譜圖各頻點(diǎn)信號(hào)是否為本線路GSM-R基站信號(hào)，如為本線路GSM-R信號(hào)利用測(cè)試手機(jī)測(cè)試各頻點(diǎn)的C/I，判斷各信道的干擾程度。

（4）根據(jù)GSM-R基站參數(shù)分析儀掃頻測(cè)試詳細(xì)解碼數(shù)據(jù)判斷該地點(diǎn)的頻點(diǎn)占用情況，查看GSM-R網(wǎng)絡(luò)解碼參數(shù)及GSM網(wǎng)絡(luò)解碼參數(shù)，通過解碼數(shù)據(jù)查看周邊GSM小區(qū)BCCH頻點(diǎn)及TCH頻點(diǎn)配置信息，判斷是否存在非法占用GSM-R頻點(diǎn)的情況；使用測(cè)試系統(tǒng)互調(diào)測(cè)試功能，自動(dòng)測(cè)試周邊各小區(qū)信道的3階互調(diào)信號(hào)是否落在GSM-R頻段內(nèi)，如落在GSM-R頻段內(nèi)可利用干擾分析儀跟蹤該小區(qū)BCCH信道，從而逼近該基站，在逼近過程中可判斷該基站是否存在對(duì)GSM-R的干擾。

（5）根據(jù)干擾信號(hào)特征初步判斷干擾是否為GSM-R信號(hào)，進(jìn)一步測(cè)試是否為GSM-R系統(tǒng)內(nèi)的同頻干擾。

（6）非GSM的干擾源查找可利用測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行外場定向測(cè)試，快速鎖定干擾源位置。

（7）定向天線的方向角越小越好。由于無線信號(hào)的不穩(wěn)定性，定向天的旋轉(zhuǎn)角度應(yīng)盡量放慢，確定方位的測(cè)試點(diǎn)需開闊無遮擋，測(cè)試方向的測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)采取不小于15 min的統(tǒng)計(jì)值。

4.3 測(cè)試范圍及內(nèi)容

根據(jù)上海鐵路局提供的資料，此次測(cè)試選擇了鄭徐客運(yùn)專線（上海局管內(nèi)）共5處測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行GSM-R干擾排查，具體參見表1。

表1 檢測(cè)地點(diǎn)參數(shù)表

4.4 檢測(cè)主要儀器設(shè)備

本次測(cè)試主要采用北京二十一公司的GSM-R智能預(yù)警系統(tǒng)及GSM-R基站參數(shù)分析儀。

4.5 實(shí)測(cè)情況

本次測(cè)試一共為5個(gè)點(diǎn)，這里選擇了測(cè)試點(diǎn)2的案例進(jìn)行分析（見圖2、圖3）。

（1）測(cè)試情況：測(cè)試點(diǎn)2位于“市區(qū)楊屯北”-GSM邏輯小區(qū)“HW-GSM市區(qū)楊屯北GTZW_1”，測(cè)試高度：軌面上方4 m。

（2）測(cè)試手機(jī)數(shù)據(jù):測(cè)試手機(jī)測(cè)得GSM網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)見表2。

（3）測(cè)試結(jié)論：根據(jù)頻譜圖2可以看出，在復(fù)測(cè)點(diǎn)2仍發(fā)現(xiàn)有全頻干擾現(xiàn)象,GSM-R頻段底噪存在明顯抬升，峰值達(dá)到-80 dBm左右，存在較為明顯的干擾。經(jīng)臨時(shí)鎖站處理，對(duì)比頻譜圖3可發(fā)現(xiàn)鎖閉移動(dòng)高鐵專網(wǎng)基站后，GSM-R下行頻段底噪基本恢復(fù)正常值，峰值保持在-109 dBm左右；基本可以確認(rèn)為移動(dòng)高鐵專網(wǎng)造成的干擾，移動(dòng)高鐵專網(wǎng)負(fù)責(zé)人對(duì)此次的測(cè)試結(jié)果給予肯定，并表示會(huì)盡快采取加裝濾波器等相關(guān)措施進(jìn)行整改。

圖3 測(cè)試點(diǎn)2頻譜圖（930 MHz~934 MHz）高鐵專網(wǎng)基站

表2 GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

5 測(cè)試結(jié)果分析及結(jié)論

通過對(duì)表1幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試分析得出以下結(jié)論：GSMR系統(tǒng)要求外部干擾不超過-105 dBm，系統(tǒng)天線增益為15 dBi，饋線及轉(zhuǎn)接頭損耗為1.0 dB，不考慮帶寬折算、天線高度及溫濕度對(duì)信號(hào)的影響，超過-105+15-1=-91 dBm則可能對(duì)GSM-R系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

6 結(jié)束語

此次鄭徐客運(yùn)專線GSM-R網(wǎng)絡(luò)的干擾排查工作，為今后的新線建設(shè)及時(shí)排除移動(dòng)、電信、聯(lián)通等移動(dòng)運(yùn)營商基站干擾提供了依據(jù)，簡化了后期清擾工作，為設(shè)備管理單位在排除外界對(duì)鐵路GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)的干擾方面提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

責(zé)任編輯：王 華

來稿日期：2016-11-22