關于車載GSM-R語音模塊開機接入鄰線基站問題分析及應急措施

閆慧霞

(中國鐵路北京局集團有限公司北京通信段，北京 100023)

1 概述

當前國內鐵路移動通信系統主要采用GSM-R系統，GSM-R系統在承載列控信息傳送及公務移動通信等方面發揮了巨大作用。近年來隨著國內鐵路的迅速發展，國內GSM-R系統已經在7萬多km鐵路上得到廣泛的應用，形成覆蓋全國的高鐵和部分普速線的GSM-R數字移動通信系統網絡。但由于高鐵網絡、既有普速線網絡相互融匯交織，錯綜復雜，造成相鄰線路的GSM-R網絡相互干擾，影響正常的運輸指揮，其中車載GSM-R語音模塊開機后誤接入鄰線基站是一個典型問題。

2 故障描述

3月31日19:30～20:38期 間，京 津 城 際0073、0077次試驗動車在武清站內呼叫行車調度時，錯誤地呼到京九調度臺。經核心網從MSC話單核查，該兩趟車的語音SIM卡在19:30～20:38呼 叫 短 號 碼12xx轉 為MSISDN號 碼 為149725100AB（京九的調度臺）。呼叫當時占用基站為LF-TJN09基站。

3 本案例對高鐵行車的影響分析、排查以及應急處理情況

本案例的發生直接影響機車與調度的車機聯控，造成司機無法向調度員匯報當前車的運行情況。根據故障描述，通過幾個方面進行了核查：1）現場測試；2）通過三接口監測核查當時的A接口和Abis接口監測信令分析；3）檢查網絡覆蓋。

3.1 現場測試

問題發生后，及時聯系現場車間，利用天窗時間到武清站內進行呼叫測試。在當時發生問題車次0073和0077所在位置進行12xx呼叫測試，每次均成功呼叫到京津城際行調臺。

3.2 通過三接口監測核查當時的A接口和Abis接口監測信令分析

目前三接口監測能夠針對非C3用戶的相關數據通過IMSI核查，該環節需要特別注意，因為一輛機車一天內會擔當多趟車次。為此一般使用如下方法核查：通過GRIS查詢車次號對應機車號，再通過SCP核查機車功能號對應的149號碼，再通過HLR核查149對應的IMSI號碼。

三接口監測系統針對IMSI號碼核查對應的A接口數據和Abis接口數據如下。

1）0073對應的IMSI號相關A接口數據

0073當時對應的IMSI號相關A接口數據如表1所示。

從上述A接口監測信息可以看到，在17:24該用戶在LAC/CI 8695/868對應的曹莊動車所基站關電，后19:29:06在8452/789對應的LF-TJN06基站開機位置更新，隨后在8452/790對應的LFTJN07基站進行小區重選，再進行小區重選至8452/792對應的LF-TJN09基站，隨后發起12xx短號碼呼叫。LF-TJN09基站12xx短號碼對應為京九行車調度臺。

表1 車次0073對應的IMSI號相關A接口數據Tab.1 The interface A data related to IMSI number corresponding to train No. 0073

2）0077對應的IMSI號相關的Abis接口信息

0077對應的IMSI號碼Abis接口數據如表2所示。

表2 車次0077對應的IMSI號相關Abis接口數據Tab.2 The interface Abis data related to IMSI number corresponding to train No. 0077

從上述Abis接口監測信令可以看到，在17:59:48該用戶下電， 20:24:24該用戶開機進行位置更新，占用LAC/CI 8452/789對應的小區為LF-TJN06。后續一直在該小區下，20:30:34發起12xx短號碼呼叫。LF-TJN06基站12xx短號碼無對應行車調度臺，因此一直未呼叫成功。

3.3 檢查網絡覆蓋

通過檢查網絡覆蓋發現京津城際武清站與京滬高鐵LF-TJN06、07、08相距很近。情況如圖1所示。

4 故障原因分析

4.1 列車運行軌跡

該兩車運行軌跡一致。其中0073次車17:00之前在曹莊動車所（庫檢動車所）待備，在發車之前，0端及1端的CIR進行開機測試。隨后0端開機，1端關機，17:40從曹莊動車所發車，經京津京滬聯絡線到達武清站。到達武清站后，0端關機，1端開機，此時為19:30。0077次車也是相似的運行軌跡。

4.2 三接口分析

圖1 武清站GSM-R網絡覆蓋描述Fig.1 GSM-R network coverage description of Wuqing station

從表1和表2中的信令消息來看，該兩車的CIR語音卡在武清站開機后均注冊到LF-TJN06的基站網絡中。而現場測試LF-TJN06的網絡信號并不是最強。注冊到LF-TJN06基站與我們日常理解的選擇最強信號不符。

其中0073車次號對應的卡在19:35發起呼叫行車調度短號碼12xx，此時正好在LF-TJN09小區下。LF-TJN09小區的短號碼數據情況：12xx指向京九行調，1230指向京滬行調。

而0077車次號對應的卡一直駐留在LFTJN06，LF-TJN06沒有配置12xx數據，因此呼叫12xx時呼叫不暢。

隨后進一步發現LF-TJN06的BCCH頻點為1001，與曹莊動車所的頻點一致。曹莊動車所為孤基站，無鄰區關系。

4.3 CIR終端模塊小區選擇機制

小區選擇分為存儲列表方式和普通方式。

普通方式小區選擇：開機后移動臺搜索系統中的所有RF信道，獲得每個RF信道的接收電平，并進行相應的計算，最后選擇一個最優電平的小區。

存儲列表方式：關機前移動臺將所在位置的BCCH及鄰區的BCCH頻點信息存儲在SIM卡中。開機后移動臺首先選擇上次關機之前保存的BCCH載頻，如果找不到時再進行普通方式的搜索計算。

經過測試發現，該兩趟車CIR模塊使用存儲列表方式進行小區選擇。即CIR關機時會把最后的網絡和BCCH列表（包含關機前基站及其鄰區的BCCH）存儲在SIM卡中，當CIR再開機時優先選擇這個存儲的BCCH。這兩個機車1端之前都在曹莊動車所待備并在0端發車之前關機，因此存儲了關機前的曹莊動車所的BCCH 1001。在武清站開機之后，附近基站中LF-TJN06的頻點為1001，且網絡覆蓋電平值也能鎖定，所以小區選擇會駐留在1001頻點。

5 優化措施

5.1 進行頻率規劃調整

對京滬高鐵進行頻率規劃調整，在武清附近京滬高鐵的BCCH不使用1001頻點，使京津城際曹莊動車所出發的終端用戶到達武清附近后開機不能占用京滬高鐵基站。隨后采用普通方式小區選擇進行搜索計算選擇頻點，這樣就能選擇到最優頻點，如表3所示。

表3 頻點優化Tab.3 Frequency point optimization

優化后頻率分布如圖2所示。

頻率優化后對武清站內進行覆蓋測試，測試檢查京滬高鐵基站在武清站內的場強覆蓋情況。

首先針對武清車站內北側停車位置進行現場CQT測試，通過現場語音測試，此時占用WuQing基站小區BCCH：1010，接收電平為-55 dBm，最強鄰區為WQ-TJ01基站小區BCCH：1016，接收電平為-72 dBm、YL-WQ09基站小區BCCH：1018，接收電平為-75 dBm，YL-WQ08基站小區BCCH：1013，接收電平為-88 dBm。如圖3所示。

圖2 頻率優化后的分布圖Fig.2 Distribution after frequency optimization

圖3 武清站內北側覆蓋場強圖Fig.3 Field strength map of the north of Wuqing station

網優人員在武清站內北側停車位置測試檢查京滬高鐵GSM-R系統在京津城際武清站內的場強覆蓋。通過北側停車位置的掃頻圖可以看出，京滬高鐵LF-TJN02至LF-TJN10基站的掃頻曲線圖，并且列出最強、最弱、平均電平值做為參考，如表4所示。

表4 武清站內北側京滬高鐵基站覆蓋電平表Tab.4 Coverage level of base station of Beijing-Shanghai high speed railway in the north of Wuqing station

網優人員在武清站內南側停車位置進行掃頻測試。武清站臺南側WuQing電平值約為-56 dBm，WQ-TJ01電平值約為-59 dBm，YL-WQ09電平值約為-82 dBm。

通過南側停車位置的掃頻圖可以看出，京滬高鐵LF-TJN02至LF-TJN10基站的掃頻曲線圖，并且列出最強、最弱、平均電平值做為參考，如表5所示。

表5 武清站內南側京滬高鐵基站覆蓋電平表Tab.5 Coverage level of base station of Beijing-Shanghai high speed railway in the south of Wuqing station

通過測試結果可以看出，在武清站內，主要由基站WuQing來覆蓋，其電平平均值約為-57 dBm，京滬高鐵基站在站內電平平均值均小于-80 dBm，并未對其造成影響。

5.2 優化12xx短號碼設置

針對京滬高鐵部分基站（LF-TJN06～LFTJN14）有可能覆蓋到京津城際，建議增加京津城際短號碼12xx，指向京津城際調度臺（725300AC）。即使在該區域范圍內再發生類似的問題，也可以避免呼叫錯誤。

5.3 優化交叉區段、樞紐區域的網絡覆蓋及參數設置

通過一個月的話單核查，在該區域確實有占到LF-TJN07的呼叫，由于已經將短號碼進行調整，并未造成車機聯控失敗的現象。之后對最小電平差參數進行調整，讓兩個站的C1值不一樣，武清站的C1要比LF-TJN07高7 dB。在接收電平相同的情況下，通過C1值的變化去影響終端開機后的小區選擇。

建議在交叉區段、樞紐區域進行網絡優化，盡量使用分布式基站來實現交叉區段、樞紐區域的覆蓋，合理利用頻點資源。

5.4 建議強化新線工程開通階段對車站空閑模式下的測試工作

新線開通時，強化測試，重點對車站覆蓋進行全面測試，在IDEL模式下進行不同場景開關機的測試工作，使用功率調整（降低干擾基站的功率）或調整最小接入電平設置進行優化。

5.5 建議長號碼與短號碼共用來實現語音呼叫上的優化

正常情況下CIR在選線后有GIS有效信號時，使用長號碼來進行呼叫。在GIS信號失效時，采用短號碼來實現。

6 結束語

優化完成后經過一個月的檢查測試，發現該區域再未出現過占用LF-TJN06的現象。本次故障雖然通過頻率優化和12xx短號碼優化的方式解決了問題，但是由于終端用戶的小區選擇機制方式為存儲列表方式，這種小區選擇的方式可能存在很多的不可確定性。不同終端用戶關機、開機位置不盡相同。關機時存儲的BCCH頻點和開機時網絡覆蓋的情況如果出現頻點一致，則會錯誤的駐留在非本線的某個小區，會導致呼叫不暢的現象存在。如果出現類似問題，需要繼續通過IMSI核查三接口的方式進行A接口和Abis接口信令核查具體問題所在，并及時給予頻點優化工作。但如果核查并非小區選擇駐留頻點的問題，則需要對該區域網絡覆蓋進行優化，將錯誤覆蓋的基站降低功率、調整俯仰角、調整最小接入電平值等參數來測試整個區域內的網絡環境和網絡覆蓋，避免非本線小區覆蓋造成的影響。同時在無法徹底解決網絡覆蓋問題時，可以選擇增加短號碼的設置來解決該問題。