GSM-R网外干扰问题的分析处理及经验

■ 李继元 赵建国 于东旭 闫慧霞

GSM-R网外干扰问题的分析处理及经验

■ 李继元 赵建国 于东旭 闫慧霞

GSM-R网络作为铁路专用移动通信系统，承载着调度通信、CTCS-3级列控系统（C3）数据传送、调度命令信息传送、无线车次号信息校核等诸多重要行车业务。GSM-R网络的服务质量关系到列车的行车安全。但由于GSM-R网络与公众电信网络共用900 MHz（E-GSM）频段，容易受网外电磁干扰影响服务质量，因此需要针对网外干扰开展密切监测，发现疑似干扰要迅速、果断采取措施，以保障高速铁路行车通信业务的正常使用。

1 案例分析

1.1 案例描述

自2013年7月15日10：08开始，北京铁路局GSM-R核心节点GSM-R接口监测系统（GIMS）和列控设备动态监测系统（DMS）终端分别陆续报某高速铁路C3业务连接中断和无线超时告警，均发生在该高速铁路K19—K20附近，且均为上行列车。截至17：30，造成当日GXXX等9列高速列车由C3降级至CTCS-2级列控系统（C2）运行，对当日该高速铁路C3业务的正常运用构成较大影响。

通过分析监测系统数据、现场测试将问题逐步锁定为网外干扰，通过迅速采取一系列应对措施，及时排除了网外干扰。

1.2 GIMS系统数据分析

GIMS系统Abis接口数据显示，发生C3降级C2运行的上行列车均在该高速铁路DJKXLS-ZZD03小区内发起了下行链路质量差（连续5级以上）引起的紧急性质量切换，而非正常情形下的功率预算切换（即好小区切换），最终切换超时引起掉线，Abis接口监测数据见表1。

通过上述Abis接口监测数据分析，在10：08之前切换均正常，DJKXLS-ZZD03向DJKXLS-ZZD02切换良好，切换时间在毫秒级别；自10：08开始，切换原因及切换的顺序均发生了改变，大部分切换原因为下行质量差，且DJKXLS-ZZD03小区的大部分切换都向DJKXLSZZD01进行，切换时间均在5 s左右，最终超时导致切换掉线。初步判断下行质量切换掉线可能为外来电磁干扰所致。

1.3 GSM-R无线网管（RC）数据分析

通过RC对该高铁DJKXLS-ZZD03、DJKXLSZZD02、DJKXLS-ZZD01三个基站进行相关查询，确认基站硬件无任何告警，提取相关上行干扰带测量日志数据见表2。

从上述上行干扰带测量日志数据分析发现，该区段在10：00后，DJKXLS-ZZD02、DJKXLS-ZZD04基站的上行干扰带测量值未见明显变化，而DJKXLS-ZZD01、DJKXLS-ZZD03基站的上行干扰带测量值大于Band3的数据明显增多。初步判断DJKXLS-ZZD01、DJKXLSZZD03基站范围内存在外来电磁干扰。

1.4 现场测试

当日12：30左右，现场维护人员到达DJKXLSZZD01、DJKXLS-ZZD03基站附近区域，随即利用测试手机对该区域GSM-R网络信号进行扫频测试，测试结果显示DJKXLS-ZZD03基站BCCH频点CH1007场强（电平）正常，DJKXLS-ZZD02基站BCCH频点CH1001场强（电平）正常，DJKXLS-ZZD01基站BCCH频点CH1016场强（电平）正常。继续对该区域进行不间断的往复持续扫频，14：20左右发现在DJKXLS-ZZD03基站下CH1016频点场强存在非规律性突发增强现象，即正常情况下场强在-90 dBm左右，而非规律性的场强变化最高值可达-57 dBm，远大于DJKXLS-ZZD02基站CH1001频点在该处的场强。后续发现CH1015、1017、1020、1021频点也存在非规律性增强的相似现象。测试结果与上述网管分析结果吻合，即终端切换时，未能正常自DJKXLSZZD03基站的CH1007频点切至DJKXLS-ZZD02基站的CH1001频点，而是由于CH1016频点场强突发增强导致DJKXLS-ZZD03基站的CH1007频点异常切至DJKXLSZZD01基站的CH1016频点。

经过上述测试和分析，重点查找CH1016频点场强非规律性增强的原因。通过在DJKXLS-ZZD01、DJKXLSZZD02基站下测试，CH1016频点场强未见明显或异常变化，基本排除了DJKXLS-ZZD01、DJKXLS-ZZD02基站附近存在外来电磁干扰的可能，将外来电磁干扰基本定位在DJKXLS-ZZD03基站附近。后续发现在DJKXLSZZD03基站下对CH 1016频点进行锁频时不能解码，可初步确认电磁干扰为网外信号源。

鉴于上述过程的初步结论和该区域基站单网交织冗余的实际情况，采取了预案措施，于当日15：08通过RC确定当时无业务占用的条件下，对DJKXLS-ZZD01基站（BCCH1016）进行了闭锁。闭锁后在DJKXLS-ZZD03基站下，仍然能够测到CH1016频点，场强仍可达-57 dBm。在截屏（录像）取证后，于15：20通过RC对DJKXLS-ZZD01基站（BCCH1016）进行解锁。至此确认在DJKXLS-ZZD03基站附近存在较大功率的外来电磁干扰。此后又通过一系列干扰源定位测试，基本确定干扰源位于DJKXLS-ZZD03基站正北约1 km处。

表2 GSM-R无线网管上行干扰带测量数据

1.5 处理措施

通过上述分析和测试工作，可以确认该外来电磁干扰可对该高速铁路DJKXLS-ZZD03、DJKXLS-ZZD01基站的通信业务产生影响，并且由于距离等因素，对DJKXLS-ZZD03基站通信业务的正常运用产生的影响较大。在未消除干扰之前，为了保证GSM-R网络通信业务的正常运用，于当日15：26通过RC确定当时无业务占用的条件下，对DJKXLS-ZZD03基站进行了闭锁，此后至此次事件结束，该区域未再发生列车CTCS-3降级运行。与此同时，于当日15：35按相关流程向当地无线电管理局进行了申告，通报了有关现象及DJKXLS-ZZD03基站地理信息等事项。

1.6 处理结果

当日17：30左右，当地无线电管理局反馈，已通过有关渠道查明 当地某电信运营商当日在该区域安排有施工作业，并已勒令其停工并撤离。为确保干扰已消除，开展了对DJKXLS-ZZD03基站的复测，发现CH1016频点的场强已降至-90 dBm，并通过锁频解码方式判断CH1016频点信号为DJKXLS-ZZD01基站频点。CH1015、1017、1020、1021频点的非规律性增强现象也相应消失。在初步确认此前外来电磁干扰已消除的情况下，于17：36通过RC对DJKXLS-ZZD03基站进行解锁，恢复该高速铁路该区域的基站单网交织冗余保护。

2 经验总结和改进思路

通过对网外干扰案例的分析，总结分析处理网外干扰问题的流程见图1。

GSM-R核心节点网管人员在日常值守和数据分析的基础上，如发现GIMS和DMS系统终端所报C3业务连接中断或无线超时告警存在地点集中的统计规律，应立即结合RC开展联合分析，首先排除设备硬件问题，综合分析各接口监测和硬件日志数据，迅速判断是否可能系外来电磁干扰造成异常。

图1 分析处理网外干扰流程

当怀疑存在外来电磁干扰影响行车通信业务时，应立即安排现场维护人员在网管指挥、配合下，对事发区域开展往复式、多批次现场测试。当事发区域基站具备单网交织等冗余方式时，可利用RC确定无业务占用的时机下，对单一基站进行短时间闭锁，期间开展针对性现场测试，以迅速确定干扰频点的相关信息，确认并取证干扰现象。

当确定外来电磁干扰相对稳定的影响单一基站的行车通信业务且事发区域基站具备单网交织等冗余方式时，可利用RC确定无业务占用的时机下，对该基站（或指定载频）进行闭锁，临时规避使用受干扰频点，以实现临时恢复或保障该基站的行车通信业务。

充分利用并完善铁路无线电频率保护长效机制沟通平台，进一步加强与地方无线电管理部门的协作，当基本确定系外来电磁干扰影响铁路行车通信业务时，应迅速启动向地方无线电管理部门的申告、执法配合等流程，以迅速排除干扰从而恢复铁路行车通信业务。

充分利用并完善铁路沿线通信基础设施共建共享沟通协调机制平台，逐步开展与相关公众电信运营商的沟通联系，逐步衔接双方接口部门（或单位）并建立互信，逐步实现公众电信运营商在铁路沿线开展网络建设、调整、优化等工作前通报铁路相关部门。从而实现在心中有数的基础上，通过提前准备相关应急预案或应对措施，最大程度降低其干扰铁路行车通信的安全风险。

[1] 钟章队，李旭，蒋文怡. 铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）[M]. 北京：中国铁道出版社，2003.

[2] 龙腾. GSM/GSM-R网络干扰检测技术研究与实现[D].北京：北京交通大学，2007.

李继元：北京铁路局电务处，工程师，北京，100860

赵建国：北京铁路局电务处，工程师，北京，100860

于东旭：北京铁路局电务处，工程师，北京，100860

闫慧霞：北京铁路局北京通信段，工程师，北京，100069

责任编辑 陈晓云