高速铁路区段GSM-R冗余覆盖方式下的网络测试方法

2016-04-01隋秀玉

铁路通信信号工程技术 2016年1期

关键词：高铁

隋秀玉

(武汉铁路局电务处，武汉 430071)

高速铁路区段GSM-R冗余覆盖方式下的网络测试方法

隋秀玉

(武汉铁路局电务处，武汉 430071)

摘要：以京广高速铁路（简称高铁）郑武段开通前单基站故障导致的无线超时故障高发问题的解决方法为切入点，通过对管内基站逐个单基站故障模拟试验的方法，对既有高铁区段在GSM-R网络覆盖方式为冗余覆盖情况时的测试方法进行了补充探讨。

关键词：GSM-R；高铁；单网交织

Abstract:From the solution to single ZMDX-MGD03 base station (BS) failure in Zhengzhou-Wuhan district of Beijing-Guangzhou high-speed railway, the paper discusses the testing methods of redundant GSM-R networking mode for existing high-speed railway sections through simulation tests of single BS failures one by one in the sections managed.

Keywords:GSM-R; high-speed railway; single network interwoven

近几年，我国铁路正朝着高速铁路、客运专线方向发展，铁路通信技术也实现了一个跨越式的发展。而对移动通信系统来说，网络运行的稳定性和持久性必然会受到各种因素和网络参数的影响，目前国内新建客运专线（300 km/h以上速度）均采用GSM-R移动通信系统承载高速运行条件下的列控业务,为了确保行车通信畅通，高铁区段GSM-R网络基本采用单网交织覆盖方式。按照铁路总公司相关规定，高铁开通前均进行了联调联试及动态检测，按照联调联试大纲完成全业务测试，目前国内采用CTCS-3列控方式的高铁区段，GSM-R网络无线覆盖均采用了单网交织覆盖方式。从原理上讲，该区段内发生单基站故障情况下，不应该影响正常行车通信。本文从武汉铁路局管内郑武开通前单个基站异常断电故障对业务的影响和后期处理方式，指出高铁区段GSM-R网络单网交织覆盖情况下，仅采用目前的奇、偶数基站测试方法的弊端，并结合实际案例提出优化方案。

1　概述

2012年9月，武汉局京广高铁石武段通信系统已经完成联调联试，GSM-R网络测试大纲采用断奇数站、偶数站、全基站3种方式进行测试，均满足指标。网络情况如图1所示。

9月18日管内驻马店西至明港区间ZMDXMGD03基站异常断电，导致当天在该处发生6起无线超时。而在单网交织的覆盖方式下，网络中单基站故障时不应该影响通信业务。为此，对该基站附近网络数据进行分析，发现无线超时原因均为ZMDX-MGD03基站断电期间，车载设备在ZMDX-MGD02基站与ZMDX-MGD01基站间切换异常导致。根据现场地形判断，ZMDXMGD03基站处于驻马店西上行进站大弯道处，该处ZMDX-MGD01、ZMDX-MGD05在此处覆盖电平均较高，导致部分车载在此处会产生反向异常切换造成无线超时而引发CTCS-3级转CTCS-2级。在关闭ZMDX-MGD01、ZMDX-MGD03、ZMDX-MGD05等连续奇数基站时，不存在从ZMDX-MGD02往ZMDX-MGD01、ZMDXMGD03基站的切换问题，因此测试时并未发现网络存在单基站故障时会影响业务的隐患。为了彻底查清整条线是否都存在单基站故障时影响的情况，在正式开通前对石武段武汉局管内所有基站进行单基站故障模拟试验，主要目的一是查找全线故障隐患；二是探讨新的联调联试测试方法，保证线路开通后GSM-R通信的系统可靠性。

2　试验方案

对石武高铁武汉局管内所有GSM-R基站共121个分四批进行基站锁闭测试，锁闭的基站为每隔3个基站锁闭1个基站，锁闭基站视为故障基站，通过联调联试试验车测试单基站故障后用户的切换关系及对CTCS-3列控业务的影响，测试的主要步骤如下。

1）第一步凌晨天窗点内锁闭第一批基站。

2）第二步开启第一批基站后锁闭第二批基站。

3）第三步锁闭开启第二批基站后锁闭第三批基站。

4）第四步锁闭第四批基站。

5）试验结束开启全部基站。

锁闭基站序列如表1、2所示。

表1　锁闭基站序列一

续上表

表2　锁闭基站序列二

3　试验数据分析

通过以上的针对性单基站故障模拟关闭基站试验，阶段性关闭单点基站共121个，通过接口监测统计关闭基站期间内发生的无线链路异常中断80起，其中与通信相关异常中断74起。其中在执行关闭第二组基站测试时，由于是非天窗点执行的操作，郑武线仍有列车在CTCS-3控车模式运行，在14：15关闭第二组基站时，正好处于测试基站下的5辆列车发生无线链接中断情况。去掉5起操作造成的无线超时，3天四阶段测试期间，小区切换异常造成的CTCS-3无线链接中断，共计69起，其中集中发生的情况分类如图2所示。

第一阶段：9月21日凌晨00：00—14：15，共关闭31个单点基站，造成12起无线链接中断。

故障发生最多的位于信阳东—许昌东17，半天测试时间中共降级4起。断点与相邻关闭基站的关系如表3所示。

表3　第一阶段无线超时发生基站与关闭基站关系表

第二阶段：9月21日14：15—24：00，共关闭30个单点基站，造成10起无线链接中断，如图3所示。

故障发生最多的位于驻马店西站附近降级3起，许昌东—漯河西02站降级2起。断点与相邻关闭基站的关系如表4所示。

表4　第二阶段无线超时发生基站与关闭基站关系表

第三阶段：9月22日凌晨00：00—24：00，共关闭30个单点基站，造成17起无线链接中断，如图4所示。

故障发生最多的位于驻马店西站与驻马店西—明港东01基站，半天测试时间共中断5次，明港东—信阳东07、08基站中断3次。断点与相邻关闭基站的关系如表5所示。

表5　第三阶段无线超时发生基站与关闭基站关系表

第四阶段：9月24日凌晨00：00—24：00，共关闭29个单点基站，造成31起无线链接中断，如图5所示。

本阶段故障发生地点较为集中，故障发生最多的位于驻马店西—明港东17、18号基站，全天测试时间共中断17次，均为ZMDX-MGD17 至ZMDX-MGD19乒乓切换导致；明港东—信阳东01、02基站中断7次，均为MGD、MGDXYD01、02间切换异常导致；断点与相邻关闭基站的关系如表6所示。

表6　第四阶段无线超时发生基站与关闭基站关系表

4　试验结果

在上述试验分4批发生的39起降级中，发生中断较为集中的有：LHX-ZMDX21、ZMDX站内、ZMDX-MGD01基站，共发生8起；MGDXYD07-08基站，共发生7起；XYD-XGB17、XGB站内、XGB-HDD02基站，共发生6起；ZMDX-MGD13-18站共发生6起；XCDLHX06-08基站，共发生3起。根据模拟单基站故障试验对行车通信影响情况判断，武汉局管内8个重点区段需要进行网络优化，分别为LHX-ZMD20基站至ZMDX-MGD03基站间、MGD-XYD06基站至MGD-XYD08基站间、XYD-XGB17基站至XGB-HDD02基站间、ZMDX-MGD11基站至ZMDX-MGD18基站间、XCD-LHX06基站至XCD-LHX08基站间；XYD-XGB17、XGB站内、XGB-HDD02基站；XinYangDong站内。

针对本次测试中发现的问题，为解决单基站故障环境下GSM-R业务受影响隐患，根据试验数据对石武线8个重点区段16个基站22个参数进行了调整，要点到现场对4个基站的天线俯仰角进行了调整。调整后，再依次关闭8个重点基站对进行验证，未发现无线网络异常，开启全部基站测试验证，无线网络无异常。至此，京广高铁石武段单基站故障试验工作全部完成。

可见，通信系统联调联试在完成奇数基站、偶数基站、全基站环境下GSM-R网络各项指标测试时，GSM-R网络并未发现任何异常，测试期间未发生因通信发生的无线超时故障。而在发生个别基站故障时，GSM-R网络存在大量用户发生乒乓切换问题，导致重要CTCS-3列控业务大量发生，在关闭四分之一基站情况下，半天密集行车达到30至40起无线超时，严重影响CTCS-S列控业务。