王 巍，葛淑云，申鈺蓉，梅子然，謝衡元，陳盼盼

（中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究院，北京 100070）

LTE-M系統(tǒng)是針對(duì)城市軌道交通綜合業(yè)務(wù)承載的無線網(wǎng)絡(luò)TD-LTE系統(tǒng)，它在保證基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）車地信息傳輸基礎(chǔ)上，可同時(shí)承載集群調(diào)度業(yè)務(wù)、列車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、視頻監(jiān)控（IMS）、乘客信息系統(tǒng)（PIS）等信息。目前，LTE-M系統(tǒng)在城市軌道交是一個(gè)新技術(shù)應(yīng)用的初期，隨著LTE-M在城市軌道交通中的應(yīng)用越來越多，為保證系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，LTE-M系統(tǒng)的運(yùn)營維護(hù)工作顯得越來越重要。因此，對(duì)LTE-M系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)規(guī)范的研究和標(biāo)準(zhǔn)制定非常必要。

2018年，中國城市軌道交通協(xié)會(huì)已發(fā)布了LTE-M系統(tǒng)的系列規(guī)范，包括系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)需求、設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)備規(guī)范和施工驗(yàn)收規(guī)范等，但未涉及到LTE-M系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)的相關(guān)內(nèi)容或規(guī)范。因此，為保證LTE-M系統(tǒng)的高效可靠運(yùn)行，LTE-M系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)規(guī)范的研究應(yīng)運(yùn)而生。

本項(xiàng)目組在借鑒北京地鐵既有無線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)規(guī)程的基礎(chǔ)上，通過了解各設(shè)備廠商的LTE-M系統(tǒng)設(shè)備組成、設(shè)備性能及網(wǎng)管功能，結(jié)合已制定的LTE-M系統(tǒng)的系列規(guī)范，從運(yùn)營維護(hù)的角度對(duì)LTE-M系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行了分類；同時(shí)，對(duì)日常維修、定期維修和大修3類運(yùn)營維護(hù)內(nèi)容進(jìn)行明確。本文將逐一對(duì)各類設(shè)備的維護(hù)內(nèi)容及周期，以及對(duì)系統(tǒng)維護(hù)過程和要求等主要內(nèi)容進(jìn)行介紹。

1 LTE-M系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)營維護(hù)組成

LTE-M通信系統(tǒng)主要由核心網(wǎng)設(shè)備、基站（BBU、RRU）設(shè)備、 調(diào)度服務(wù)器、終端設(shè)備（調(diào)度臺(tái)、車載集群終端、車載數(shù)據(jù)終端、固定臺(tái)、手持臺(tái)）、網(wǎng)管設(shè)備、漏泄電纜、漏泄波導(dǎo)、天饋系統(tǒng)、桿塔及配套附屬設(shè)備組成。核心網(wǎng)設(shè)備可采用單線獨(dú)享或多線共享的方式；根據(jù)集群調(diào)度通信業(yè)務(wù)需求設(shè)置調(diào)度服務(wù)器和調(diào)度臺(tái)，構(gòu)成調(diào)度系統(tǒng)?；驹O(shè)備（BBU、RRU）作為站點(diǎn)和區(qū)間LTE-M信號(hào)的發(fā)射源，通過漏泄電纜或漏泄波導(dǎo)、車站天線、饋線和鐵塔輻射LTE-M信號(hào)，實(shí)現(xiàn)車地之間數(shù)據(jù)、圖像和語音的傳送功能。

LTE-M系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)營維護(hù)主要分為核心網(wǎng)設(shè)備、基站（BBU、RRU）設(shè)備、終端設(shè)備、調(diào)度服務(wù)器設(shè)備、網(wǎng)管設(shè)備、天饋系統(tǒng)設(shè)備（包括漏泄電纜、漏泄波導(dǎo)、天饋系統(tǒng)）、桿塔及配套附屬設(shè)備，根據(jù)各設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境、設(shè)備的性能和功能特點(diǎn)確定維護(hù)方式、周期和內(nèi)容。

2 LTE-M系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)方式

根據(jù)對(duì)各地鐵公司運(yùn)營維護(hù)體系的調(diào)研，參考地鐵TETRA系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)方式，以及電信運(yùn)營商LTE無線網(wǎng)和鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)方式，建議將LTE-M系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)方式分為日常維修、定期維修和大修3種。

2.1 日常維修

日常維修主要是指及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，消除障礙因素，確保通信暢通的經(jīng)常性檢修作業(yè)，包括周期性的日常巡檢、檢查、測試和維修等。日常維修的維修周期可以根據(jù)設(shè)備的具體情況分為每日、每月、每季、每半年和每年。一般情況下，每日維護(hù)主要是指能夠從網(wǎng)管側(cè)直接查看到設(shè)備工作狀況的直觀檢查；每月、每季和每半年的維護(hù)主要是根據(jù)不同的設(shè)備類型進(jìn)行的一些系統(tǒng)檢查、處理、內(nèi)部清掃等操作維護(hù)動(dòng)作；每年維護(hù)主要是數(shù)據(jù)備份、設(shè)備機(jī)柜外部清掃等。

2.2 定期維修

定期維修主要是指按一定周期進(jìn)行的設(shè)備檢查測試和修理工作，使其強(qiáng)度、性能滿足維修標(biāo)準(zhǔn)，包括對(duì)可倒換設(shè)備入維修基地進(jìn)行維修，以及在設(shè)備使用現(xiàn)場組織專業(yè)人員進(jìn)行的測試和修理，部件更換等。定期維修通常根據(jù)設(shè)備的具體維修情況設(shè)定維修周期，一般在兩年以上；定期維修主要包括設(shè)備主備板卡切換、設(shè)備健康狀態(tài)檢查，性能指標(biāo)檢測等。

2.3 大修

大修主要是根據(jù)設(shè)備的使用年限和運(yùn)行狀態(tài)，為恢復(fù)和提高LTE-M系統(tǒng)的質(zhì)量和能力，有計(jì)劃地對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行全面整修和更換。大修的維修周期一般為5年以上，主要包括設(shè)備易損件的更換等。大修需要由設(shè)備維護(hù)部門提報(bào)大修計(jì)劃建議，上報(bào)上級(jí)主管部門審批后，方可進(jìn)行。當(dāng)設(shè)備質(zhì)量狀態(tài)良好時(shí)，可延期進(jìn)行大修，但延期大修的年限建議不超過兩年。

3 LTE-M系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)

LTE-M系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)包括LTE-M系統(tǒng)的控制中心設(shè)備、車站設(shè)備、車輛段設(shè)備、停車場設(shè)備、車載設(shè)備、區(qū)間設(shè)備及附屬設(shè)備和設(shè)施等各種LTE-M設(shè)備的維修維護(hù)。維護(hù)工作要執(zhí)行國家、行業(yè)、以及企業(yè)自身有關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全、通信保密的規(guī)定。設(shè)備維護(hù)單位應(yīng)配備LTE-M設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)中必需的儀器儀表和工器具，建立相應(yīng)的使用管理制度，同時(shí)應(yīng)具備運(yùn)營維護(hù)所必須的各類圖紙、竣工驗(yàn)收資料、設(shè)備資料以及相關(guān)維護(hù)調(diào)整及測試記錄等。

在研究LTE-M系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)規(guī)范的過程中，通過對(duì)各個(gè)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品特點(diǎn)、性能功能等的調(diào)研，按照不同設(shè)備的不同維修內(nèi)容、維修周期進(jìn)行逐條細(xì)化分類；同時(shí)，按照中國城市軌道交通協(xié)會(huì)的LTE-M系統(tǒng)系列規(guī)范和其他相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，以及企業(yè)規(guī)程、不同運(yùn)營軌道交通的竣工驗(yàn)收資料等制定了相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而能夠切實(shí)有效的指導(dǎo)運(yùn)營維護(hù)人員進(jìn)行詳細(xì)的比對(duì)檢查，保證實(shí)操性，為整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

3.1 LTE-M系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)架構(gòu)

設(shè)備的維護(hù)周期是指為保障設(shè)備正常的工作而對(duì)其進(jìn)行檢查的頻率。LTE-M系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)規(guī)范的研究中，根據(jù)各設(shè)備的系統(tǒng)原理、業(yè)務(wù)類型、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、安裝位置等因素，針對(duì)不同設(shè)備制定了不同的維護(hù)周期，歸納形成LTE-M系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 LTE-M系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)架構(gòu)Fig.1 LTE-M system equipment maintenance architecture

3.2 LTE-M系統(tǒng)核心網(wǎng)、調(diào)度服務(wù)器及網(wǎng)管設(shè)備的維護(hù)

LTE-M核心網(wǎng)、調(diào)度服務(wù)器及網(wǎng)管設(shè)備在維護(hù)的周期和內(nèi)容上有著很多的相通性和相類似的地方，所以可以將這些設(shè)備的維護(hù)統(tǒng)一進(jìn)行識(shí)別。

在日常維修中，LTE-M核心網(wǎng)、調(diào)度服務(wù)器及網(wǎng)管設(shè)備均需要每天進(jìn)行網(wǎng)管側(cè)的設(shè)備工作狀況檢查，以確保設(shè)備運(yùn)行正常。由于核心網(wǎng)、調(diào)度服務(wù)器及網(wǎng)管設(shè)備在LTE-M系統(tǒng)中的重要性，必須要求每月進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)檢查、端口流量檢查、時(shí)間同步狀態(tài)檢查及校準(zhǔn)、系統(tǒng)設(shè)備硬盤工作狀態(tài)檢查和應(yīng)用程序運(yùn)行狀態(tài)檢查等；每季進(jìn)行設(shè)備的日志備份、無用數(shù)據(jù)清理，以及設(shè)備及機(jī)架外部、各種線纜的檢查和清掃；每年進(jìn)行設(shè)備的日志備份、無用數(shù)據(jù)清理以及設(shè)備及機(jī)架外部、各種線纜的檢查和清掃。通過每日、每月、每季和每年的日常維護(hù)，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

LTE-M核心網(wǎng)和調(diào)度服務(wù)器設(shè)備的定期維修周期建議為兩年，主要通過軟件維護(hù)、設(shè)備或板卡的主備切換，以及設(shè)備健康狀態(tài)檢查幾個(gè)方面進(jìn)行維護(hù)，消除未知的安全隱患。網(wǎng)管設(shè)備的定期維修周期建議2～3年，主要維護(hù)內(nèi)容包括網(wǎng)管功能的檢查、安全檢查以及網(wǎng)管系統(tǒng)升級(jí)等。

LTE-M核心網(wǎng)、調(diào)度服務(wù)器及網(wǎng)管設(shè)備的大修周期一般定義為5～8年，主要包括核心網(wǎng)設(shè)備電源模塊、硬盤、散熱單元、內(nèi)存、光驅(qū)、主板和模塊等的更換，調(diào)度服務(wù)器的更換，以及網(wǎng)管設(shè)備插接件等的更換，通過易損件的更換，保證設(shè)備整體的安全可靠，無質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 LTE-M系統(tǒng)基站設(shè)備的維護(hù)

LTE-M基站設(shè)備分為BBU設(shè)備和RRU設(shè)備。基站RRU設(shè)備由于其架設(shè)于區(qū)間，且設(shè)備本身的防護(hù)等級(jí)較高，故可適當(dāng)延長其維護(hù)周期，簡化維護(hù)流程，以便于維護(hù)人員的具體維護(hù)操作。

基站設(shè)備的日常維修包括每日通過網(wǎng)管對(duì)設(shè)備工作狀況進(jìn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測；每季對(duì)BBU設(shè)備進(jìn)行的一系列狀態(tài)檢查、同步校準(zhǔn)、日志備份、數(shù)據(jù)清理、外部清掃等。每半年對(duì)RRU設(shè)備進(jìn)行的狀態(tài)檢查，線纜檢查等；以及每年對(duì)RRU設(shè)備進(jìn)行的各種數(shù)據(jù)備份等。

基站BBU設(shè)備的定期維修的周期是3～4年，主要是設(shè)備內(nèi)部清掃、機(jī)架穩(wěn)定度檢查，以及設(shè)備主備板卡切換試驗(yàn)和設(shè)備健康狀態(tài)檢查?；綬RU設(shè)備的定期維修周期建議2～3年，僅需做一些設(shè)備的外部清掃即可。

基站設(shè)備的大修周期是5～6年，主要是對(duì)BBU設(shè)備板卡、散熱單元和RRU設(shè)備下行功放、電源模塊等的更換。

3.4 LTE-M系統(tǒng)終端設(shè)備的維護(hù)

LTE-M終端設(shè)備主要由調(diào)度臺(tái)、車載終端、固定臺(tái)、手持臺(tái)組成。其中，車載終端包括車載集群終端和車載數(shù)據(jù)終端兩種。LTE-M車載集群終端通過無線方式接入LTE-M網(wǎng)絡(luò)，為列車司機(jī)提供LTE語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；LTE-M車載數(shù)據(jù)終端是車載寬帶數(shù)據(jù)接入終端設(shè)備，通過LTE-M網(wǎng)絡(luò)連接地面和列車，為列車提供上下行數(shù)據(jù)傳輸，為CBTC、列車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、PIS及視頻監(jiān)控等業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)接入服務(wù)。二者在維護(hù)上的主要區(qū)別在于車載數(shù)據(jù)終端監(jiān)測信息及接口狀態(tài)檢查。

由于終端設(shè)備的產(chǎn)品特點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，維護(hù)上應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其外部檢查和功能試驗(yàn)。同時(shí)手持臺(tái)、固定臺(tái)等終端設(shè)備的日常應(yīng)用頻率較高，數(shù)量較大，且較為分散，故在維護(hù)內(nèi)容和維護(hù)周期的設(shè)定上應(yīng)考慮到實(shí)操性，保證設(shè)備運(yùn)行正常的同時(shí)應(yīng)便于維護(hù)人員實(shí)際操作。

LTE-M終端設(shè)備的日常維修周期一般為每月或每季，主要包括對(duì)終端及其附屬設(shè)備進(jìn)行的設(shè)備狀態(tài)檢查、外部清掃、線路檢查、安裝牢固度檢查等。終端設(shè)備的定期維修周期一般為兩年，主要是對(duì)設(shè)備主要功能或性能的檢測。大修周期一般為5年，主要指終端設(shè)備及其附屬設(shè)備的更換等。

3.5 LTE-M天饋系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)

LTE-M天饋系統(tǒng)的維護(hù)主要是指對(duì)漏泄電纜、漏泄波導(dǎo)、天饋系統(tǒng)、桿塔的維護(hù)。

在城市軌道交通建設(shè)中，漏泄電纜和漏泄波導(dǎo)的建設(shè)更為普遍。日常維護(hù)主要針對(duì)外觀的檢查，各種轉(zhuǎn)接頭的清掃和檢查，以及安裝固定支架的檢查進(jìn)行的。根據(jù)調(diào)研情況，由于天饋系統(tǒng)數(shù)量多，且運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，故其日常維修的維修周期一般不易過于頻繁，建議每季或每年進(jìn)行一次日常維修。

定期維修主要是一些關(guān)鍵指標(biāo)和性能的測試，例如電壓駐波比、耦合損耗等關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)的測試。在調(diào)研中，針對(duì)北京地鐵漏泄波導(dǎo)雨雪天氣性能指標(biāo)下降的反饋，做了專業(yè)的檢測試驗(yàn)，并建議風(fēng)、雨、雪天氣及防洪重點(diǎn)區(qū)段應(yīng)增加漏泄波導(dǎo)清潔次數(shù)，當(dāng)其上表面冰或冰雪混合物在波導(dǎo)漏泄面覆蓋厚度大于5 mm時(shí)應(yīng)進(jìn)行除冰雪處理等建議。LTE-M天饋系統(tǒng)的大修周期一般在10年以上，主要指一些附件的更換等。

4 LTE-M系統(tǒng)測試

在LTE-M系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)的過程中，除了要關(guān)注各個(gè)設(shè)備的具體維護(hù)內(nèi)容，更要從整個(gè)系統(tǒng)的角度來進(jìn)行周期性的維護(hù)，以保證整個(gè)系統(tǒng)的指標(biāo)正常，運(yùn)行安全穩(wěn)定。

LTE-M系統(tǒng)的維護(hù)是指LTE-M系統(tǒng)的主要指標(biāo)測試，主要從掃頻測試、場強(qiáng)覆蓋測試、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)性能測試、集群功能測試和可靠性測試幾個(gè)方面進(jìn)行。

LTE-M系統(tǒng)掃頻測試至少要測1個(gè)往返，根據(jù)系統(tǒng)使用的帶寬頻點(diǎn)的測試，保證LTE覆蓋范圍內(nèi)無鄰頻干擾。場強(qiáng)覆蓋測試主要是測試信號(hào)強(qiáng)度和SINR分布，要求測試的場強(qiáng)值RSRP大于-95 dBm的概率不小于98%，信噪比SINR大于3 dB。

LTE-M網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)性能測試是通過對(duì)LTE-M的列車運(yùn)行控制業(yè)務(wù)、列車緊急文本下發(fā)業(yè)務(wù)、列車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測業(yè)務(wù)、IMS視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)、PIS視頻業(yè)務(wù)和集群語音業(yè)務(wù)的至少2個(gè)往返的測試，得到各個(gè)業(yè)務(wù)的時(shí)延、丟包率、傳輸速率、越區(qū)切換等性能指標(biāo)，通過對(duì)指標(biāo)的對(duì)比分析，制定相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化計(jì)劃。

LTE-M集群業(yè)務(wù)包括集群話音、集群數(shù)據(jù)、集群多媒體和集群補(bǔ)充業(yè)務(wù)4種類型，在LTE-M系統(tǒng)維護(hù)中重點(diǎn)應(yīng)對(duì)集群業(yè)務(wù)的功能進(jìn)行測試，包括登陸注冊(cè)、語音單呼、語音組呼、視頻單呼、視頻組呼、限時(shí)通話、遲后進(jìn)入、呼叫等待、呼叫保持、緊急呼叫、廣播功能業(yè)務(wù)、動(dòng)態(tài)重組業(yè)務(wù)、遙暈功能、復(fù)活功能、功能號(hào)呼叫、集群區(qū)域呼叫、手持臺(tái)位置上報(bào)等。

LTE-M可靠性測試是在不跑車的情況下進(jìn)行的，主要包括核心網(wǎng)業(yè)務(wù)板倒切測試、核心網(wǎng)SGi接口板倒切測試、BBU主控板倒切測試、BBU基帶板倒切測試、基站主備路由倒換測試、車頭車尾倒切測試等，測試一般不少于10次，要求業(yè)務(wù)中斷的時(shí)間小于2 s。

5 結(jié)束語

目前，LTE-M系統(tǒng)雖然越來越多的開始在城市軌道交通中應(yīng)用，但運(yùn)營維護(hù)還屬于起步階段，運(yùn)營維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)不足。因此，LTE-M的運(yùn)營維護(hù)規(guī)范需要結(jié)合LTE-M系統(tǒng)承載業(yè)務(wù)的需求，以及未來運(yùn)營維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)積累進(jìn)一步的完善和補(bǔ)充。本文關(guān)于所介紹的LTE-M系統(tǒng)的運(yùn)營維護(hù)規(guī)范的研究，對(duì)LTE-M系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)內(nèi)容進(jìn)行了統(tǒng)一而詳細(xì)的劃分，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了維修周期的選擇和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，希望能夠指導(dǎo)LTE-M系統(tǒng)的運(yùn)營維護(hù)，為城市軌道交通的安全、高效、平穩(wěn)運(yùn)行提供保障。