城市轨道交通无线车载电台“未就绪”问题及解决方案

关国俊

（广州市地下铁道总公司运营事业总部，510380，广州∥工程师）

色码（Colour Code，简为CC）是无线集群系统同步广播参数之一，用于在同一个无线网络中区分不同的基站。其取值范围为1～63，默认值为1。色码作为一种重要的无线网络参数，参与了小区选择、小区重选及小区切换等事件过程。合理规划网络中的色码，对于网络的正常运行十分重要。本文结合摩托罗拉无线集群网络中车载电台在列车折返过程中出现的“未就绪”现象进行分析，并对色码规划的重要性进行探讨。

1 “未就绪”现象及分析

1.1 “未就绪”现象发生背景

城市轨道交通列车从线路的一端运行至另一端进行折返时，一般采用换端运行的方式。即：列车司机离开原来前进方向的列车车头，进入另一端，再进行反向的运行操作。为了保障司机与行车调度之间的通信，在司机进行换端的同时，车载电台也需要进行类似的换端操作。即：原前进方向车尾的车载电台需调整为当前车头状态，称之为“就绪”；而原前进方向车头的车载电台同步调整为车尾状态。此过程成功完成后，当前车头的车载电台进入“就绪”状态，可以正常与行车调度进行通信；若此过程失败，当前车头的车载电台将不能与行车调度进行通信，称之为“未就绪”。通常情况下，无线车载电台的车头车尾转换动作由列车自动监控（ATS）系统发送的折返报文触发自动完成；但在某些特殊情况下，如设备故障或通信信号联调未完成时，就需要司机在换端后人工对车载电台进行换端操作。

在某线路的调试过程中，发现列车在终点站折返后会出现“未就绪”的现象，对车载电台的正常通信造成影响。通过统计分析发现，出现此类现象时，系统无异常告警，且无线手持台在同一站点的通信正常，故基站故障或基站与中央交换机通信故障导致“未就绪”的可能性基本上可排除。对出现“未就绪”的车载电台进行测试，其通信功能正常，二次开发设备的状态也未见异常，且出现此类故障的车载电台并非集中在某些列车上，因此，二次开发设备与原装车载电台之间通信异常或单列车车载电台故障导致此类故障的可能性也较小。为了找出导致此类异常现象的原因，需对车载电台“就绪”过程的每一个环节进行分析。

1.2 “未就绪”发生原因分析

1.2.1 “就绪”流程

如图1所示，列车车载电台“就绪”的过程如下：

（1）司机按压车载电台面板上的相关按键，车载电台向短数据路由器（Short Data Router，简为SDR）发送请求信息；

（2）SDR 将此信息发送至无线调度台进行确认；

（3）无线调度台反馈确认信息给SDR；

（4）SDR 将确认信息发送回车载电台，车载电台进入“就绪”状态，成为当前车头，同时原车头的车载电台成为当前车尾。

在多次的信令跟踪过程中发现，出现“未就绪”现象时，上述步骤1～3均能正常完成，但步骤4中出现了“失败”信息。由此可以判断，导致“未就绪”的问题点出在SDR 下发信息到车载电台的环节上。

图1 车载电台“就绪”流程图

1.2.2 SDR 工作原理

为了对网络中的无线用户进行管理，无线集群系统的系统数据库会记录保存每一个无线用户的用户信息及状态信息；同时，根据网络中无线用户实时登记位置的变化，系统数据库也会同步更新，以确保系统数据的准确性，如表1所示。

表1 基站与用户ID对应表

SDR 主要负责处理无线集群系统的短信息业务。当SDR向车载电台发送信息时，SDR 先在系统数据库查询目标车载电台及其登记基站的对应关系。如在某一时刻，SDR 要向ISSI为503004的车载电台发送短信息，根据表1的对应关系，SDR 查询到此时该车载电台登记在ID 为001的基站。根据查询结果，SDR将短信息通过相关的接口及传输网络传送到基站001，再由基站001在其覆盖范围内对车载电台进行信息发布。SDR信息发布如图2所示。

图2 SDR 信息发布

1.2.3 系统数据异常

进一步对系统数据进行分析，发现出现“未就绪”故障时，本来应该登记在基站001 的车载电台（如503004），却登记在基站003，如表2所示。根据SDR的工作原理，系统发送给车载电台503004的短信息将通过基站003发出，但车载电台503004并不在此基站覆盖范围内，接收不到相关信息。由此可见，正是由于这一数据异常，导致了“未就绪”现象的出现。

表2 异常的基站与用户ID对应表

如图3所示，无线集群系统中的系统数据库是一个实时更新的数据库，正常情况下，当列车从小区003的覆盖范围运行至小区001的覆盖范围时，车载电台会进行小区重选，系统数据库随小区重选的发生而更新。但在实际调试过程中，却出现了数据库未能实时更新的异常现象。因此，需对车载电台的小区重选进行分析，看其是否出现异常。

1.2.4 小区重选

为了满足隧道区间无线信号的连续覆盖及系统容量的需求，一般地铁线路采用“基站主覆盖＋直放站补充覆盖”的形式进行覆盖，同一条线路中同时存在不同基站的无线信号。当列车从一个基站的覆盖区进入另一个基站的覆盖区时，车载电台就会进行小区重选。小区重选一方面保证车载电台远离某个覆盖区后能及时进入另一个覆盖区，避免出现脱网；另一方面及时通知系统更新车载电台的位置信息，保证系统数据的准确性。

图3 系统数据库更新

通过对相关数据检查发现，由于频率资源紧张，该线路基站的频率复用方式为F1F2F1F2，即隔站复用；同时，各基站在数据配置时色码均采用了默认值C1（如图4所示）。这样的配置导致了小区002的邻区003与001出现了同频同色码的现象。当车载电台远离小区002，接收到小区001的信号时，由于同频同色码现象的存在，车载电台未能准确区分小区001与小区003，导致系统数据库出现异常。

图4 小区重选

2 解决方案

色码在无线终端识别基站时起到重要的作用，特别是在邻区组中出现同频小区时，可以避免选择错误的目标小区。

为了验证是否由于同频同色码导致了“未就绪”，在该线路尝试重新规划色码的操作，采用“C1C2C3C1C2C3”的色码复用方式，如表3所示。重新规划色码后，新的频率／色码组合可有效避免邻区中出现同频同色码现象。在修改色码后，通过长时间的运行观察，车载电台在折返站的换端“就绪”功能均能正常实现，“未就绪”现象得到了很好的解决。

表3 新的频率／色码组合方案

3 结语

在无线基站的数据初始化过程中，即使没有人工设置色码，它也会被设置为默认值，在进行网络规划时，通常更倾向于频率的规划而忽略了色码的规划。在频率资源充足的情况下，频率的复用距离较大，色码的作用未能完全显示出来；但随着频率资源的紧张，合理规划色码的重要性就逐渐凸显。在网络规划时，色码的复用方式应该避免与频率的复用方式相同，同时，还要避免同一个小区的邻区组中存在同频同色码小区的现象。

［1］徐小涛.数字集群移动通信系统原理与应用［M］.北京：人民邮电出版社，2008.

［2］陈德荣，刘永乾，蒋丽.移动通信网络规划与工程设计［M］.北京：北京邮电大学出版社，2010.

［3］华为技术有限公司.GSM 无线网络规划与优化［M］.北京：人民邮电出版社，2004.