隋秀玉

(武漢鐵路局電務(wù)處，武漢 430071)

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高速鐵路區(qū)段GSM-R冗余覆蓋方式下的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試方法

隋秀玉

(武漢鐵路局電務(wù)處，武漢 430071)

摘要：以京廣高速鐵路（簡(jiǎn)稱高鐵）鄭武段開通前單基站故障導(dǎo)致的無(wú)線超時(shí)故障高發(fā)問題的解決方法為切入點(diǎn)，通過(guò)對(duì)管內(nèi)基站逐個(gè)單基站故障模擬試驗(yàn)的方法，對(duì)既有高鐵區(qū)段在GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式為冗余覆蓋情況時(shí)的測(cè)試方法進(jìn)行了補(bǔ)充探討。

關(guān)鍵詞：GSM-R；高鐵；單網(wǎng)交織

Abstract:From the solution to single ZMDX-MGD03 base station (BS) failure in Zhengzhou-Wuhan district of Beijing-Guangzhou high-speed railway, the paper discusses the testing methods of redundant GSM-R networking mode for existing high-speed railway sections through simulation tests of single BS failures one by one in the sections managed.

Keywords:GSM-R; high-speed railway; single network interwoven

近幾年，我國(guó)鐵路正朝著高速鐵路、客運(yùn)專線方向發(fā)展，鐵路通信技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了一個(gè)跨越式的發(fā)展。而對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性和持久性必然會(huì)受到各種因素和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的影響，目前國(guó)內(nèi)新建客運(yùn)專線（300 km/h以上速度）均采用GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)承載高速運(yùn)行條件下的列控業(yè)務(wù),為了確保行車通信暢通，高鐵區(qū)段GSM-R網(wǎng)絡(luò)基本采用單網(wǎng)交織覆蓋方式。按照鐵路總公司相關(guān)規(guī)定，高鐵開通前均進(jìn)行了聯(lián)調(diào)聯(lián)試及動(dòng)態(tài)檢測(cè)，按照聯(lián)調(diào)聯(lián)試大綱完成全業(yè)務(wù)測(cè)試，目前國(guó)內(nèi)采用CTCS-3列控方式的高鐵區(qū)段，GSM-R網(wǎng)絡(luò)無(wú)線覆蓋均采用了單網(wǎng)交織覆蓋方式。從原理上講，該區(qū)段內(nèi)發(fā)生單基站故障情況下，不應(yīng)該影響正常行車通信。本文從武漢鐵路局管內(nèi)鄭武開通前單個(gè)基站異常斷電故障對(duì)業(yè)務(wù)的影響和后期處理方式，指出高鐵區(qū)段GSM-R網(wǎng)絡(luò)單網(wǎng)交織覆蓋情況下，僅采用目前的奇、偶數(shù)基站測(cè)試方法的弊端，并結(jié)合實(shí)際案例提出優(yōu)化方案。

1　概述

2012年9月，武漢局京廣高鐵石武段通信系統(tǒng)已經(jīng)完成聯(lián)調(diào)聯(lián)試，GSM-R網(wǎng)絡(luò)測(cè)試大綱采用斷奇數(shù)站、偶數(shù)站、全基站3種方式進(jìn)行測(cè)試，均滿足指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)情況如圖1所示。

9月18日管內(nèi)駐馬店西至明港區(qū)間ZMDXMGD03基站異常斷電，導(dǎo)致當(dāng)天在該處發(fā)生6起無(wú)線超時(shí)。而在單網(wǎng)交織的覆蓋方式下，網(wǎng)絡(luò)中單基站故障時(shí)不應(yīng)該影響通信業(yè)務(wù)。為此，對(duì)該基站附近網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)無(wú)線超時(shí)原因均為ZMDX-MGD03基站斷電期間，車載設(shè)備在ZMDX-MGD02基站與ZMDX-MGD01基站間切換異常導(dǎo)致。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形判斷，ZMDXMGD03基站處于駐馬店西上行進(jìn)站大彎道處，該處ZMDX-MGD01、ZMDX-MGD05在此處覆蓋電平均較高，導(dǎo)致部分車載在此處會(huì)產(chǎn)生反向異常切換造成無(wú)線超時(shí)而引發(fā)CTCS-3級(jí)轉(zhuǎn)CTCS-2級(jí)。在關(guān)閉ZMDX-MGD01、ZMDX-MGD03、ZMDX-MGD05等連續(xù)奇數(shù)基站時(shí)，不存在從ZMDX-MGD02往ZMDX-MGD01、ZMDXMGD03基站的切換問題，因此測(cè)試時(shí)并未發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存在單基站故障時(shí)會(huì)影響業(yè)務(wù)的隱患。為了徹底查清整條線是否都存在單基站故障時(shí)影響的情況，在正式開通前對(duì)石武段武漢局管內(nèi)所有基站進(jìn)行單基站故障模擬試驗(yàn)，主要目的一是查找全線故障隱患；二是探討新的聯(lián)調(diào)聯(lián)試測(cè)試方法，保證線路開通后GSM-R通信的系統(tǒng)可靠性。

2　試驗(yàn)方案

對(duì)石武高鐵武漢局管內(nèi)所有GSM-R基站共121個(gè)分四批進(jìn)行基站鎖閉測(cè)試，鎖閉的基站為每隔3個(gè)基站鎖閉1個(gè)基站，鎖閉基站視為故障基站，通過(guò)聯(lián)調(diào)聯(lián)試試驗(yàn)車測(cè)試單基站故障后用戶的切換關(guān)系及對(duì)CTCS-3列控業(yè)務(wù)的影響，測(cè)試的主要步驟如下。

1）第一步凌晨天窗點(diǎn)內(nèi)鎖閉第一批基站。

2）第二步開啟第一批基站后鎖閉第二批基站。

3）第三步鎖閉開啟第二批基站后鎖閉第三批基站。

4）第四步鎖閉第四批基站。

5）試驗(yàn)結(jié)束開啟全部基站。

鎖閉基站序列如表1、2所示。

表1　鎖閉基站序列一

續(xù)上表

表2　鎖閉基站序列二

3　試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

通過(guò)以上的針對(duì)性單基站故障模擬關(guān)閉基站試驗(yàn)，階段性關(guān)閉單點(diǎn)基站共121個(gè)，通過(guò)接口監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)關(guān)閉基站期間內(nèi)發(fā)生的無(wú)線鏈路異常中斷80起，其中與通信相關(guān)異常中斷74起。其中在執(zhí)行關(guān)閉第二組基站測(cè)試時(shí)，由于是非天窗點(diǎn)執(zhí)行的操作，鄭武線仍有列車在CTCS-3控車模式運(yùn)行，在14：15關(guān)閉第二組基站時(shí)，正好處于測(cè)試基站下的5輛列車發(fā)生無(wú)線鏈接中斷情況。去掉5起操作造成的無(wú)線超時(shí)，3天四階段測(cè)試期間，小區(qū)切換異常造成的CTCS-3無(wú)線鏈接中斷，共計(jì)69起，其中集中發(fā)生的情況分類如圖2所示。

第一階段：9月21日凌晨00：00—14：15，共關(guān)閉31個(gè)單點(diǎn)基站，造成12起無(wú)線鏈接中斷。

故障發(fā)生最多的位于信陽(yáng)東—許昌東17，半天測(cè)試時(shí)間中共降級(jí)4起。斷點(diǎn)與相鄰關(guān)閉基站的關(guān)系如表3所示。

表3　第一階段無(wú)線超時(shí)發(fā)生基站與關(guān)閉基站關(guān)系表

第二階段：9月21日14：15—24：00，共關(guān)閉30個(gè)單點(diǎn)基站，造成10起無(wú)線鏈接中斷，如圖3所示。

故障發(fā)生最多的位于駐馬店西站附近降級(jí)3起，許昌東—漯河西02站降級(jí)2起。斷點(diǎn)與相鄰關(guān)閉基站的關(guān)系如表4所示。

表4　第二階段無(wú)線超時(shí)發(fā)生基站與關(guān)閉基站關(guān)系表

第三階段：9月22日凌晨00：00—24：00，共關(guān)閉30個(gè)單點(diǎn)基站，造成17起無(wú)線鏈接中斷，如圖4所示。

故障發(fā)生最多的位于駐馬店西站與駐馬店西—明港東01基站，半天測(cè)試時(shí)間共中斷5次，明港東—信陽(yáng)東07、08基站中斷3次。斷點(diǎn)與相鄰關(guān)閉基站的關(guān)系如表5所示。

表5　第三階段無(wú)線超時(shí)發(fā)生基站與關(guān)閉基站關(guān)系表

第四階段：9月24日凌晨00：00—24：00，共關(guān)閉29個(gè)單點(diǎn)基站，造成31起無(wú)線鏈接中斷，如圖5所示。

本階段故障發(fā)生地點(diǎn)較為集中，故障發(fā)生最多的位于駐馬店西—明港東17、18號(hào)基站，全天測(cè)試時(shí)間共中斷17次，均為ZMDX-MGD17 至ZMDX-MGD19乒乓切換導(dǎo)致；明港東—信陽(yáng)東01、02基站中斷7次，均為MGD、MGDXYD01、02間切換異常導(dǎo)致；斷點(diǎn)與相鄰關(guān)閉基站的關(guān)系如表6所示。

表6　第四階段無(wú)線超時(shí)發(fā)生基站與關(guān)閉基站關(guān)系表

4　試驗(yàn)結(jié)果

在上述試驗(yàn)分4批發(fā)生的39起降級(jí)中，發(fā)生中斷較為集中的有：LHX-ZMDX21、ZMDX站內(nèi)、ZMDX-MGD01基站，共發(fā)生8起；MGDXYD07-08基站，共發(fā)生7起；XYD-XGB17、XGB站內(nèi)、XGB-HDD02基站，共發(fā)生6起；ZMDX-MGD13-18站共發(fā)生6起；XCDLHX06-08基站，共發(fā)生3起。根據(jù)模擬單基站故障試驗(yàn)對(duì)行車通信影響情況判斷，武漢局管內(nèi)8個(gè)重點(diǎn)區(qū)段需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，分別為L(zhǎng)HX-ZMD20基站至ZMDX-MGD03基站間、MGD-XYD06基站至MGD-XYD08基站間、XYD-XGB17基站至XGB-HDD02基站間、ZMDX-MGD11基站至ZMDX-MGD18基站間、XCD-LHX06基站至XCD-LHX08基站間；XYD-XGB17、XGB站內(nèi)、XGB-HDD02基站；XinYangDong站內(nèi)。

針對(duì)本次測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問題，為解決單基站故障環(huán)境下GSM-R業(yè)務(wù)受影響隱患，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)石武線8個(gè)重點(diǎn)區(qū)段16個(gè)基站22個(gè)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，要點(diǎn)到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)4個(gè)基站的天線俯仰角進(jìn)行了調(diào)整。調(diào)整后，再依次關(guān)閉8個(gè)重點(diǎn)基站對(duì)進(jìn)行驗(yàn)證，未發(fā)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)異常，開啟全部基站測(cè)試驗(yàn)證，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)異常。至此，京廣高鐵石武段單基站故障試驗(yàn)工作全部完成。

可見，通信系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試在完成奇數(shù)基站、偶數(shù)基站、全基站環(huán)境下GSM-R網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試時(shí)，GSM-R網(wǎng)絡(luò)并未發(fā)現(xiàn)任何異常，測(cè)試期間未發(fā)生因通信發(fā)生的無(wú)線超時(shí)故障。而在發(fā)生個(gè)別基站故障時(shí)，GSM-R網(wǎng)絡(luò)存在大量用戶發(fā)生乒乓切換問題，導(dǎo)致重要CTCS-3列控業(yè)務(wù)大量發(fā)生，在關(guān)閉四分之一基站情況下，半天密集行車達(dá)到30至40起無(wú)線超時(shí)，嚴(yán)重影響CTCS-S列控業(yè)務(wù)。

5　建議和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

從本次單基站故障試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在GSM-R網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)交織覆蓋方式的高鐵區(qū)段，傳統(tǒng)的GSM-R聯(lián)調(diào)聯(lián)試測(cè)試方法存在以下弊端。

1）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋通過(guò)奇數(shù)基站、偶數(shù)基站、全基站的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，可以滿足GSM-R網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)指標(biāo)，但是實(shí)際維護(hù)工作中出現(xiàn)這種規(guī)律性的基站故障可能性非常低。

2）實(shí)際維護(hù)工作中可能發(fā)生的個(gè)別基站故障時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量未得到很好的測(cè)試。

3）在聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段結(jié)束進(jìn)入正式運(yùn)營(yíng)以后，實(shí)際運(yùn)營(yíng)中若發(fā)現(xiàn)故障再重新進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的工作難度大，要點(diǎn)困難，且影響范圍大。

為此，筆者提出以下建議：

1）新開線路在前期聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段除測(cè)試全基站、奇偶站情況下網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)外，應(yīng)該增加單基站故障情況下指標(biāo)測(cè)試，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性；

2）運(yùn)營(yíng)單位應(yīng)該提早介入網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作，避免正式開通后被動(dòng)整改工作。

收稿日期：（2015-11-13）

DOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2016.01.008