梁建東

（國家能源集團朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

2014 年9 月，國能朔黃鐵路LTE 寬帶無線移動通信系統(tǒng)正式投入使用，為重載機車無線重聯(lián)提供通信平臺?；咎祓佅到y(tǒng)故障后，將嚴(yán)重影響LTE 網(wǎng)絡(luò)無線信號傳播，出現(xiàn)弱覆蓋問題，導(dǎo)致重載機車重聯(lián)閃紅事件發(fā)生。本文基于長期的LTE 網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化工作，對基站天饋系統(tǒng)故障導(dǎo)致機車重聯(lián)閃紅問題進行分析，并給出具體的防范措施。

1 LTE 基站

國能朔黃鐵路LTE 基站主設(shè)備由BBU 和RRU 組成，完成無線信號的發(fā)射和接收。鐵路沿線部署B(yǎng)BU+RRU 分布式基站，采用星型組網(wǎng)方式，一個BBU 設(shè)備帶3 個RRU 設(shè)備，BBU 設(shè)備與RRU 設(shè)備通過光纖連接，且設(shè)置主備2 路光通道。

1.1 BBU 功能

BBU 提供與傳輸設(shè)備、RRU 設(shè)備、GPS 星卡、M2000 連接的外部接口，實現(xiàn)信號傳輸、基站軟件自動升級、接收時鐘以及BBU 在M2000 上維護的功能。BBU 集中管理整個基站系統(tǒng)，完成配置管理、設(shè)備管理、性能監(jiān)視、信令處理、無線資源管理、主備切換等OM 功能。

1.2 RRU 功能

RRU 與BBU 通過光纖收發(fā)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與BBU 的通信。RRU通過天饋系統(tǒng)接收射頻信號，將上行信號下變頻至中頻信號，并進行放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。RRU 發(fā)射通道完成下行信號濾波、數(shù)模轉(zhuǎn)換、射頻信號上變頻至發(fā)射頻段，通過天饋系統(tǒng)發(fā)射出去。RRU 提供射頻通道接收信號和發(fā)射信號復(fù)用功能，可將上行信號和下行信號共用一個天線，并對上、下行信號提供濾波功能。

2 天饋系統(tǒng)

天饋系統(tǒng)是指天線或漏纜向周圍空間輻射電磁波的系統(tǒng)。天饋系統(tǒng)主要包括天線（漏纜）和饋線系統(tǒng)兩大類，饋線系統(tǒng)包括饋線、電橋、避雷器、接頭、接地線、直流阻斷器等。

2.1 天線

國能朔黃鐵路LTE 系統(tǒng)定向天線安裝在鐵塔、電桿、抱桿上，提供鐵路沿線隧道外無線信號覆蓋。天線對無線場強覆蓋的影響除本身電氣特性外，方位角、下傾角工程參數(shù)的設(shè)置對無線場強覆蓋的影響較大。天線方位角表示無線信號的覆蓋方向，而天線下傾角表示無線信號的覆蓋距離，下傾角越大，同等場強條件下覆蓋距離越近，下傾角越小，同等場強條件下覆蓋距離越遠。

2.2 漏纜

漏纜應(yīng)用于隧道內(nèi)及隧道間短距離覆蓋，在原平分公司管內(nèi)廣泛應(yīng)用。漏纜主要由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣介質(zhì)、帶槽孔外導(dǎo)體和電纜護套等構(gòu)成。內(nèi)導(dǎo)體采用光滑銅管或軋紋螺旋銅管，外導(dǎo)體采用簿銅皮，其上開制八字形槽孔。漏纜對無線場強覆蓋的影響除本身電氣特性外，漏纜物理損傷、進水、受潮對無線場強覆蓋的影響較大。

2.3 饋線

饋線是在發(fā)射設(shè)備和天線之間傳輸信號的導(dǎo)線。均勻的特性阻抗和高回損是饋線最重要的傳輸特征，包括標(biāo)準(zhǔn)型饋線，低損耗型饋線，超柔型饋線。饋線對無線場強覆蓋的影響除本身電氣特性外，饋線接頭制作不良、松動、進水、受潮對無線場強覆蓋的影響較大。

2.4 電橋

電橋是同頻段的合分路器，主要用于基站不同載頻的合路。其輸入端口以及輸出端端口之間的隔離度均大于20 dB。國能朔黃鐵路應(yīng)用于A 網(wǎng)載頻（1785～1790 MHz）上5 M 和B 網(wǎng)載頻（1790～1795 MHz）下5 M 的合路。電橋電氣性能穩(wěn)定，故障發(fā)生率低。

2.5 直流阻斷器

直流阻斷器是一種隔直流器件，在采用漏泄電纜的隧道無線分布系統(tǒng)中，直流阻斷器主要應(yīng)用于漏泄電纜上。從結(jié)構(gòu)上來講，直流阻斷器可以看作是一種耐高壓的電容器，其工作原理是阻斷直流通路，同時不影響高頻無線信號的傳輸。漏纜進入有源設(shè)備需接直流阻斷器，保護RRU 設(shè)備。在電氣化鐵路上，對于漏纜內(nèi)外導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電流，直流阻斷器可以保護RRU 設(shè)備和人。

3 機車重聯(lián)閃紅問題分析處理

3.1 直流阻斷器故障

當(dāng)隧道內(nèi)漏纜感應(yīng)電壓過大時，直流阻斷器作為一種保護器件，容易被擊穿燒毀。當(dāng)直流阻斷器發(fā)生燒毀故障，依據(jù)其工作原理，高頻無線信號將無法進行傳播，造成上、下行無線信號傳播中斷，出現(xiàn)弱覆蓋問題，導(dǎo)致重載機車在該小區(qū)出現(xiàn)重聯(lián)閃紅告警。

司機反饋在K149—K150 區(qū)間發(fā)生重聯(lián)閃紅事件，結(jié)合網(wǎng)優(yōu)分析，發(fā)現(xiàn)軌道車從原平南向西柏坡方向行駛時，A、B 網(wǎng)在1493-RU 小區(qū)與1505-RU 小區(qū)間切換時閃紅，電平值陡降為-141 dBm。

以A 網(wǎng)為例，終端自1493-RU（PCI=88）小區(qū)向1505-RU（PCI=89）小區(qū)切換過程，切換前最后時刻占用PCI=88 小區(qū)時測量到鄰區(qū)PCI=89 小區(qū)RSRP=94.75 dBm，而切換后最開始時刻占用PCI=89 小區(qū)，此時PCI=89 小區(qū)RSRP=-70 dBm。PCI=89 小區(qū)切換前后RSRP 值抖升了近25 dBm。

根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)同頻鄰區(qū)雙發(fā)射天線配置指示參數(shù)配置情況，終端在切換過程中，鄰區(qū)的RSRP 的測量僅對鄰小區(qū)端口0 進行。在故障點位置，1505-RU 小區(qū)神池南方向0 端口所發(fā)射的信號場強較1 端口所發(fā)射的信號場強弱，故出現(xiàn)上述問題。

作業(yè)人員現(xiàn)場排查1505-RU 小區(qū)神池南方向0 端口所對應(yīng)的漏纜及相關(guān)連接后，發(fā)現(xiàn)故障點發(fā)生在1505-RU 基站下行側(cè)神池方向漏纜接頭27 m 處（1 處），直流阻斷器部分損壞故障，駐波儀測試值為1.99。作業(yè)人員更換直流阻斷器，駐波測試合格后恢復(fù)現(xiàn)場，后續(xù)網(wǎng)優(yōu)測試，A、B 網(wǎng)在1493-RU 小區(qū)與1505-RU 小區(qū)間切換正常。

3.2 天線下傾角改變

當(dāng)天線受外力、人為調(diào)整等因素影響時，天線方位角、下傾角發(fā)生變化后，其對應(yīng)的無線場強覆蓋方向、覆蓋距離也將相應(yīng)的發(fā)生變化，出現(xiàn)無線信號覆蓋異常，導(dǎo)致重載機車在該區(qū)段出現(xiàn)重聯(lián)閃紅告警。

K549—K552 區(qū)間發(fā)生多次重聯(lián)B 網(wǎng)閃紅事件，調(diào)取與上述重聯(lián)機車閃紅相近時段其他機車信令跟蹤數(shù)據(jù)，信令分析機車運行正常，未發(fā)生明顯網(wǎng)絡(luò)異常事件。結(jié)合網(wǎng)優(yōu)數(shù)據(jù)分析，K549—K552 區(qū)間由5492-RU（PCI=312）、5528-BUA（PCI=313）主覆蓋，該區(qū)間RSRP、切換及上下行速率正常。

近一步分析可能存在原因，在網(wǎng)優(yōu)測試數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，在該區(qū)間網(wǎng)優(yōu)測試終端測量到5421-RU（PCI=310）小區(qū)越區(qū)信號，且該小區(qū)信號場強較該區(qū)間主用的PCI=312 小區(qū)場強強近3 dB。

雖然網(wǎng)優(yōu)測試終端未進行自PCI=312 向PCI=310 的切換，即未占用到（PCI=310）小區(qū)越區(qū)信號，但考慮重聯(lián)機車天線的差異性及信號波動，不排除5421-RU（PCI=310）小區(qū)小概率越區(qū)至K549—K552 區(qū)間導(dǎo)致重聯(lián)機車B 網(wǎng)閃紅。

作業(yè)人員利用天窗點對5421-RU（PCI=310）小區(qū)B 網(wǎng)黃驊港方向天線下傾角進行了現(xiàn)場核實，經(jīng)核實其下傾角改變?yōu)?°?，F(xiàn)場調(diào)整為6°后，在K549—K552 區(qū)間測試，5421-RU（PCI=310）小區(qū)信號較調(diào)整前降低10 dBm 以上，達到控制其覆蓋的效果。后續(xù)對該區(qū)間進行軌道車網(wǎng)優(yōu)測試，從測試結(jié)果看K549—K552 區(qū)間B 網(wǎng)切換正常，未出現(xiàn)異常事件，重載機車未發(fā)生B 網(wǎng)閃紅告警。

3.3 漏纜接頭進水腐蝕

漏纜接頭進水腐蝕，嚴(yán)重影響高頻信號在天饋系統(tǒng)的傳播，造成上、下行無線信號傳播受阻，出現(xiàn)弱覆蓋問題，導(dǎo)致重載機車在該小區(qū)出現(xiàn)重聯(lián)閃紅告警。機車司機反饋在K63—K66 區(qū)間重聯(lián)A、B 網(wǎng)出現(xiàn)閃紅問題。后續(xù)軌道車網(wǎng)優(yōu)測試，發(fā)現(xiàn)0629-RU 至0642-RU 區(qū)間B 網(wǎng)出現(xiàn)切換抖升現(xiàn)象，初步判斷重聯(lián)閃紅與該現(xiàn)象有關(guān)。

K63 至K66 區(qū)間由0629-RU 和0642-RU 基站覆蓋，其中0642-RU 神池南方向為雙漏纜加尾巴天線場景，0629-RU 黃驊港方向為鐵塔站天線覆蓋場景。軌道車上行方向測試時，在0629-RU 至0642-RU 區(qū)間B 網(wǎng)測試終端占用0629-RU（PCI=250）小區(qū)向0642-RU（PCI=251）小區(qū)切換時，切換前后抖升近20 dBm。造成抖升的主要原因為0642-RU（PCI=251）B 網(wǎng)神池南方向0 口、1 口場強差較大。

同車A 網(wǎng)終端在該區(qū)域未發(fā)生切換抖升問題。從測試數(shù)據(jù)分析，A 網(wǎng)在629-RU（PCI=50）小區(qū)向0642-RU（PCI=51）小區(qū)切換后，A 網(wǎng)終端測量到的0642-RU（PCI=51）小區(qū)未出現(xiàn)明顯尖峰（尾巴天線信號），從而推斷該切換發(fā)生在尾巴天線至隧道口區(qū)域，而非尾巴天線覆蓋區(qū)域（圖1）。

圖1 基站測試數(shù)據(jù)

造成此現(xiàn)象的可能原因為B 網(wǎng)0 口、1 口場強差較大的障礙發(fā)生在尾巴天線至隧道口漏纜區(qū)域，由于A、B 網(wǎng)小區(qū)共漏纜系統(tǒng)及尾巴天線，此區(qū)域A 網(wǎng)也存在0 口、1 口場強差較大問題。在此基礎(chǔ)上，A 網(wǎng)終端上行方向移動時，未在尾巴天線覆蓋區(qū)域有效測量0642-RU（PCI=51）小區(qū)，沒有進行切換，隨軌道車?yán)^續(xù)行駛，通過尾巴天線位置到達0 口、1 口場強正常區(qū)域后，完成正常切換接續(xù)。需排查0642-RU 基站神池南方向漏纜及尾巴天線，重點排查尾巴天線至隧道口漏纜區(qū)域。

經(jīng)作業(yè)人員對0642-RU 基站隧道口至尾巴天線段天饋進行現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，漏纜與跳線連接處神池南方向存在高駐波，駐波值為3.7。經(jīng)現(xiàn)場開剝接頭處理，發(fā)現(xiàn)該接頭有進水腐蝕現(xiàn)象。后對該接頭進行重新制作，駐波測試值為1.17，測試合格。后續(xù)網(wǎng)優(yōu)測試，A、B 網(wǎng)在0629-RU 至0642-RU 小區(qū)間切換正常，該區(qū)段未發(fā)生重載機車重聯(lián)閃紅告警。

4 防范措施

為防止重載機車重聯(lián)閃紅事件的發(fā)生，通信專業(yè)需做好日常LTE 網(wǎng)絡(luò)維護優(yōu)化工作，采取如下防范措施：

4.1 按周期開展軌道車網(wǎng)優(yōu)測試

嚴(yán)格按周期開展軌道車網(wǎng)優(yōu)測試，并對測試數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)LTE 網(wǎng)絡(luò)存在的問題點或潛在風(fēng)險點后，針對問題點或潛在風(fēng)險點進行處理，保證重聯(lián)業(yè)務(wù)運行正常。對于臨時發(fā)現(xiàn)的問題，采用人工推網(wǎng)優(yōu)小車的方式對網(wǎng)絡(luò)進行測試，為問題處理提供依據(jù)。

4.2 加強天饋系統(tǒng)駐波測試

設(shè)備缺陷和潛在風(fēng)險點通過網(wǎng)管監(jiān)測或者網(wǎng)優(yōu)測試分析存在盲區(qū)，不能及時發(fā)現(xiàn)問題。通過駐波儀測試天饋系統(tǒng)的駐波值，可以發(fā)現(xiàn)單個天線、單邊漏纜的設(shè)備缺陷和潛在風(fēng)險點，并及時處理設(shè)備缺陷和潛在風(fēng)險點，保證重聯(lián)業(yè)務(wù)運行正常。

4.3 開展漏纜性能監(jiān)測

加裝漏纜監(jiān)測設(shè)備，實時監(jiān)測漏纜性能狀態(tài)，分析相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)漏纜存在的潛在風(fēng)險，及時處理，保證重聯(lián)業(yè)務(wù)運行正常。

4.4 完善LTE 網(wǎng)絡(luò)工程參數(shù)數(shù)據(jù)庫

建立基站工程參數(shù)數(shù)據(jù)庫，定期更新和維護，LTE 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫包括站址、天線掛高、方位角、下傾角、小區(qū)發(fā)射功率、鄰區(qū)配置、切換參數(shù)等，更好的防范重載重聯(lián)機車閃紅事件的發(fā)生。