浅谈武广高铁GSM-R无线覆盖及案例分析

刘 亮

浅谈武广高铁GSM-R无线覆盖及案例分析

刘 亮

摘 要：武广高铁的GSM-R系统对高铁的安全运行起着至关重要的作用，简要介绍武广高铁GSM-R系统运用情况，对运用中出现的典型案例进行分析、处理。

关键词：铁路数字移动综合系统;无线覆盖;案例

武广高铁全长1069 km，2009年12月26日正式运营，武汉到广州最短运行时间只需3.5 h，方便了百姓出行，促进了沿线经济的发展。武广高铁的GSM-R对高铁的安全运行起着至关重要的作用，为此总结GSM-R运用情况，对运用中出现的典型案例进行分析。

1 武广高铁GSM-R系统概述

武广高铁的GSM-R网络采用交织站址冗余覆盖方式，全线共334个基站，每隔2～3 km交错建一个基站。这样的覆盖方式最大限度地保障了无线通信的安全性，如果某地小范围内发生灾害，只有其中一个基站遭到破坏，另一个基站服务并不受影响。但是每个基站都需有独立的设备间、铁塔及天线系统，增加了设备的安装成本，也给小区规划、频率规划和站址选择等增加了难度。

GSM-R系统核心设备均采用诺西产品，移动业务交换中心 (MSC)分别在广州、武汉各1套。基站控制器 (BSC)在广州、长沙、武汉各1套，基站 (BTS)安装在铁路沿线的机房中。

GSM-R采用900 MHz工作频段，885～889MHz(移动台发、基站收)，930～934 MHz(移动台收、基站发)，共4MHz频率带宽，双工收发频率间隔45 MHz，相邻频道间隔为200 kHz。按等间隔频道配置的方法，共有21个载频，频道序号从999～1019，扣除低端999和高端1019做为隔离保护，实际可用频道19个。因铁路频率带宽很窄，所以控制频点干扰问题是频率规划中的关键，同基站内不允许存在同频频点，在同等区域内，频率复用距离越宽松，同邻频干扰越小，但容量也小;频率复用越紧密，虽然容量得到一定的提升，但随之带来了同邻频干扰的上升。实际应用中不仅要避免铁路内部自身的干扰，还要避免外界频率的干扰。

直放站在无线覆盖系统中起到弱场补强的作用，武广线直放站使用Comlab公司设备，直放站有近端机 (MU)和远端机 (RU)二部分组成，MU有2根馈线通过定向耦合器连接到基站上，与RU星型连接。RU同时对外发射2路信号 (来自主、备用MU)。平时RU的信号来自主用MU，当主MU中断时RU信号则由另一个MU提供。主用MU信号比备用的高6 dBm，RU之间通过漏缆连接。直放站有效地解决了不便建基站的地段信号覆盖问题。

武广GSM-R系统中某一BTS或直放站发生故障，在不掉站的情况下，冗余信号的保护不会造成业务的中断。

2 武广高铁典型案例分析

2.1 BTS网管显示基站BTS1驻波比0告警

容易出现此类故障的地方：合路器、天馈线、天馈线与天线间的接头。如果只有一侧告警，若没有测试仪表，可以通过替换法判断故障，比如是合路器0侧告警，可以把0侧与1侧的馈线更换，以判断是馈线还是合路器硬件问题。如果是合路器硬件故障，最好的方法是更换同一型号的合路器。如果是馈线部分故障，可以用驻波比测试仪准确的定位到故障点。为此，在“天窗”时间用驻波比测试仪测试，结果显示天线处驻波比值偏高，经检查发现故障点在连接天线的馈线头，原因是馈线接头接触不良，重新拧紧接头后告警消除。

驻波比测试仪可以测试合路器至铁塔天线间馈线的线路质量，当测试的驻波比值＞1.5时则告警，由此可判断故障点所在位置。单边的合路器驻波比告警发生率比较高，0侧和1侧同时发生故障的几率很小，出现这种情况后无线基站则不发送接收信号，基站瘫痪，需同时更换两边合路器。

这类故障多数是因为连接的馈线损伤，其次合路器的损坏也是造成故障的主要原因，平时在“天窗”时间常对设备进行计表检查，提高设备及板件使用寿命，检查连接线是否松动进行紧固可有效防止类似故障的发生。

2.2 BTS1基站Bport-1与BTS2基站Bport-0告警

武广线五六个无线基站组成一个保护环，前一基站BTS无线下行方向与后一个基站的上行方向相连，环尾的下行与环头的上行相连，如图1所示。Bport-1指基站无线下行方向，Bport-0指基站无线上行方向，分别与基站传输OSN2000设备的2 Mb/s接口板的4-PL1-1端口、5-PL1-1端口通过2 Mb/s线相连，查询传输网管，相对的传输端口均无告警，初步判断故障点发生在BTS侧。

在“天窗”点先到BTS1基站，检查2 Mb/s线均无松动，在DDF架对传输和BTS两端分别做硬环，传输网管显示环回测试正常，BTS网管BTS1侧Bport-1告警消除，判断故障点不在该基站。再来到BTS2基站，同样在DDF架上分别对传输和BTS侧做硬环，传输网管显示环回测试正常，BTS网管BTS2侧Bport-0告警未消除，判断故障出现在DDF架到BTS之间;先检查2 Mb/s线，用万用表测试正常，故障可能出现在BTS的2 Mb/s接口板上，经检查为2 Mb/s接口板接口指针松动接触不好，将其更换后告警消除。

图1 基站环示意图

此故障是因2 Mb/s传输通道引起的，应注意2 Mb/s头的焊接避免虚焊，接头连接时要紧固，平时检查线路时要注意连接处是否有松动。传输通道是承载通信业务正常运行的基础，重要的2Mb/s电路要常做误码测试，确保传输通道正常，保障业务的正常应用。

2.3 基站BTS1与BTS2区间内列车通过时频繁出现C3转C2

列控终端只有在基站BTS1至BTS2之间出现C3转C2，信道质量差，掉话现象频发，其他地段无此现象，结合接口监测系统检测故障的相关数据，基本可以判断为干扰引起。

在“天窗”点锁闭基站BTS1与BTS2及相邻基站进行频率干扰测试，还能测试到与基站BTS1和BTS2相同的频点信号，可以排除GSM-R本网产生的干扰，确定为外部干扰。周边巡查时发现距铁路线2.5 km处有一移动基站，将此情况反映给移动公司关闭该基站后，问题得到解决。

外界的频率如与基站频率相近或相同时，会发生同频干扰，信号不稳定造成列车降速，定期对铁路沿线频率测试并进行清频，使外界干扰降到最低。列车无线车载设备质量差也会造成C3转C2，列车出库前应仔细检查车载设备，确保列车的高速运行。

2.4 直放站网管显示某远端机主链路网络故障告警

远端机 (RU)有主、备、从3个光模块，分别连接3根光纤 (主、备、从)，其中主、备光纤连到一个MU的主备模块，而从光纤连接到另一个MU的从模块上，这样进行冗余保护。主链路网络故障表示主用光纤故障，可能原因：光纤断或尾纤断、光功率异常、光模块损坏。

首先观察MU主光模块指示灯，TX亮绿灯、RX亮红灯，表示MU主光模块收不到RU主光模块的光，检查MU这端的尾纤无问题;用OTDR测试MU与RU之间光缆正常，判断故障点在对端RU处;到达RU处发现尾纤弯曲度过大，造成尾纤折断，更换尾纤后告警消除。

光纤的弯曲半径应为缆径的20倍，弯曲角度应大于30°小于90°。直放站远端机多安装在隧道或野外地形复杂的地方，尾纤不能裸露在外，要套用波纹管，注意防鼠咬。这样可减少此类故障发生率，节省维护费用。

2.5 直放站网管显示一远端机反复脱管

远端机一般安置在野外，设备正常运行会散发热量，特别是在夏天气温高，如不及时降温散热，就会造成设备频繁死机。现场确认远端机内部设备正常工作，但机柜里温度很高，用手触摸设备感觉烫手，判断为温度过高引起。联系厂家在所有的直放站机房内加风扇降温散热后，故障率大大降低。而安装在河流隧道里的直放站，常年潮湿，为延长直放站使用寿命要做好通风和除湿。

直放站安装的位置特殊，日常的维护处理不很方便，应加强对直放站网管及动环数据的采集，了解设备工作情况，维护人员要严格按照计表要求，做好通风、除尘的日常维护工作。

3 总结

武广高铁通信设备在实际应用中故障类型多，以上故障是在GSM-R系统运用中比较典型的几个案例。GSM-R作为我国铁路数字无线通信系统，在铁路运输生产中发挥着越来越重要的作用。只有及时总结积累GSM-R系统故障处理方法、经验，完善故障处理流程，不断提高故障处理业务水平，压缩故障处理时间，才能确保铁路GSM-R通信畅通和列车运行安全。

［1］刘立海，胡晓红．铁路枢纽GSM-R无线覆盖方案设计研究［J］．中国铁路.

［2］朱慧忠，张亚平，蒋笑冰．GSM-R通信技术与应用［M］．北京：中国铁道出版社.

Abstract:The GSM-R system of the Wuhan—Guangzhou high-speed railway is vital to the safe operation of railway．This paper gives a brief introduction to the application of GSM-R system in Wuhan—Guangzhou high-speed railway and analyzes some typical cases in practical application．

Key words:GSM-R;Wireless coverage;Case

刘 亮：广州通信段长沙南高铁车间 助理工程师 410001长沙

2012-11-05

(责任编辑：诸 红)