关于车载GSM-R语音模块开机接入邻线基站问题分析及应急措施

闫慧霞

(中国铁路北京局集团有限公司北京通信段，北京 100023)

1 概述

当前国内铁路移动通信系统主要采用GSM-R系统，GSM-R系统在承载列控信息传送及公务移动通信等方面发挥了巨大作用。近年来随着国内铁路的迅速发展，国内GSM-R系统已经在7万多km铁路上得到广泛的应用，形成覆盖全国的高铁和部分普速线的GSM-R数字移动通信系统网络。但由于高铁网络、既有普速线网络相互融汇交织，错综复杂，造成相邻线路的GSM-R网络相互干扰，影响正常的运输指挥，其中车载GSM-R语音模块开机后误接入邻线基站是一个典型问题。

2 故障描述

3月31日19:30～20:38期 间，京 津 城 际0073、0077次试验动车在武清站内呼叫行车调度时，错误地呼到京九调度台。经核心网从MSC话单核查，该两趟车的语音SIM卡在19:30～20:38呼 叫 短 号 码12xx转 为MSISDN号 码 为149725100AB（京九的调度台）。呼叫当时占用基站为LF-TJN09基站。

3 本案例对高铁行车的影响分析、排查以及应急处理情况

本案例的发生直接影响机车与调度的车机联控，造成司机无法向调度员汇报当前车的运行情况。根据故障描述，通过几个方面进行了核查：1）现场测试；2）通过三接口监测核查当时的A接口和Abis接口监测信令分析；3）检查网络覆盖。

3.1 现场测试

问题发生后，及时联系现场车间，利用天窗时间到武清站内进行呼叫测试。在当时发生问题车次0073和0077所在位置进行12xx呼叫测试，每次均成功呼叫到京津城际行调台。

3.2 通过三接口监测核查当时的A接口和Abis接口监测信令分析

目前三接口监测能够针对非C3用户的相关数据通过IMSI核查，该环节需要特别注意，因为一辆机车一天内会担当多趟车次。为此一般使用如下方法核查：通过GRIS查询车次号对应机车号，再通过SCP核查机车功能号对应的149号码，再通过HLR核查149对应的IMSI号码。

三接口监测系统针对IMSI号码核查对应的A接口数据和Abis接口数据如下。

1）0073对应的IMSI号相关A接口数据

0073当时对应的IMSI号相关A接口数据如表1所示。

从上述A接口监测信息可以看到，在17:24该用户在LAC/CI 8695/868对应的曹庄动车所基站关电，后19:29:06在8452/789对应的LF-TJN06基站开机位置更新，随后在8452/790对应的LFTJN07基站进行小区重选，再进行小区重选至8452/792对应的LF-TJN09基站，随后发起12xx短号码呼叫。LF-TJN09基站12xx短号码对应为京九行车调度台。

表1 车次0073对应的IMSI号相关A接口数据Tab.1 The interface A data related to IMSI number corresponding to train No. 0073

2）0077对应的IMSI号相关的Abis接口信息

0077对应的IMSI号码Abis接口数据如表2所示。

表2 车次0077对应的IMSI号相关Abis接口数据Tab.2 The interface Abis data related to IMSI number corresponding to train No. 0077

从上述Abis接口监测信令可以看到，在17:59:48该用户下电， 20:24:24该用户开机进行位置更新，占用LAC/CI 8452/789对应的小区为LF-TJN06。后续一直在该小区下，20:30:34发起12xx短号码呼叫。LF-TJN06基站12xx短号码无对应行车调度台，因此一直未呼叫成功。

3.3 检查网络覆盖

通过检查网络覆盖发现京津城际武清站与京沪高铁LF-TJN06、07、08相距很近。情况如图1所示。

4 故障原因分析

4.1 列车运行轨迹

该两车运行轨迹一致。其中0073次车17:00之前在曹庄动车所（库检动车所）待备，在发车之前，0端及1端的CIR进行开机测试。随后0端开机，1端关机，17:40从曹庄动车所发车，经京津京沪联络线到达武清站。到达武清站后，0端关机，1端开机，此时为19:30。0077次车也是相似的运行轨迹。

4.2 三接口分析

图1 武清站GSM-R网络覆盖描述Fig.1 GSM-R network coverage description of Wuqing station

从表1和表2中的信令消息来看，该两车的CIR语音卡在武清站开机后均注册到LF-TJN06的基站网络中。而现场测试LF-TJN06的网络信号并不是最强。注册到LF-TJN06基站与我们日常理解的选择最强信号不符。

其中0073车次号对应的卡在19:35发起呼叫行车调度短号码12xx，此时正好在LF-TJN09小区下。LF-TJN09小区的短号码数据情况：12xx指向京九行调，1230指向京沪行调。

而0077车次号对应的卡一直驻留在LFTJN06，LF-TJN06没有配置12xx数据，因此呼叫12xx时呼叫不畅。

随后进一步发现LF-TJN06的BCCH频点为1001，与曹庄动车所的频点一致。曹庄动车所为孤基站，无邻区关系。

4.3 CIR终端模块小区选择机制

小区选择分为存储列表方式和普通方式。

普通方式小区选择：开机后移动台搜索系统中的所有RF信道，获得每个RF信道的接收电平，并进行相应的计算，最后选择一个最优电平的小区。

存储列表方式：关机前移动台将所在位置的BCCH及邻区的BCCH频点信息存储在SIM卡中。开机后移动台首先选择上次关机之前保存的BCCH载频，如果找不到时再进行普通方式的搜索计算。

经过测试发现，该两趟车CIR模块使用存储列表方式进行小区选择。即CIR关机时会把最后的网络和BCCH列表（包含关机前基站及其邻区的BCCH）存储在SIM卡中，当CIR再开机时优先选择这个存储的BCCH。这两个机车1端之前都在曹庄动车所待备并在0端发车之前关机，因此存储了关机前的曹庄动车所的BCCH 1001。在武清站开机之后，附近基站中LF-TJN06的频点为1001，且网络覆盖电平值也能锁定，所以小区选择会驻留在1001频点。

5 优化措施

5.1 进行频率规划调整

对京沪高铁进行频率规划调整，在武清附近京沪高铁的BCCH不使用1001频点，使京津城际曹庄动车所出发的终端用户到达武清附近后开机不能占用京沪高铁基站。随后采用普通方式小区选择进行搜索计算选择频点，这样就能选择到最优频点，如表3所示。

表3 频点优化Tab.3 Frequency point optimization

优化后频率分布如图2所示。

频率优化后对武清站内进行覆盖测试，测试检查京沪高铁基站在武清站内的场强覆盖情况。

首先针对武清车站内北侧停车位置进行现场CQT测试，通过现场语音测试，此时占用WuQing基站小区BCCH：1010，接收电平为-55 dBm，最强邻区为WQ-TJ01基站小区BCCH：1016，接收电平为-72 dBm、YL-WQ09基站小区BCCH：1018，接收电平为-75 dBm，YL-WQ08基站小区BCCH：1013，接收电平为-88 dBm。如图3所示。

图2 频率优化后的分布图Fig.2 Distribution after frequency optimization

图3 武清站内北侧覆盖场强图Fig.3 Field strength map of the north of Wuqing station

网优人员在武清站内北侧停车位置测试检查京沪高铁GSM-R系统在京津城际武清站内的场强覆盖。通过北侧停车位置的扫频图可以看出，京沪高铁LF-TJN02至LF-TJN10基站的扫频曲线图，并且列出最强、最弱、平均电平值做为参考，如表4所示。

表4 武清站内北侧京沪高铁基站覆盖电平表Tab.4 Coverage level of base station of Beijing-Shanghai high speed railway in the north of Wuqing station

网优人员在武清站内南侧停车位置进行扫频测试。武清站台南侧WuQing电平值约为-56 dBm，WQ-TJ01电平值约为-59 dBm，YL-WQ09电平值约为-82 dBm。

通过南侧停车位置的扫频图可以看出，京沪高铁LF-TJN02至LF-TJN10基站的扫频曲线图，并且列出最强、最弱、平均电平值做为参考，如表5所示。

表5 武清站内南侧京沪高铁基站覆盖电平表Tab.5 Coverage level of base station of Beijing-Shanghai high speed railway in the south of Wuqing station

通过测试结果可以看出，在武清站内，主要由基站WuQing来覆盖，其电平平均值约为-57 dBm，京沪高铁基站在站内电平平均值均小于-80 dBm，并未对其造成影响。

5.2 优化12xx短号码设置

针对京沪高铁部分基站（LF-TJN06～LFTJN14）有可能覆盖到京津城际，建议增加京津城际短号码12xx，指向京津城际调度台（725300AC）。即使在该区域范围内再发生类似的问题，也可以避免呼叫错误。

5.3 优化交叉区段、枢纽区域的网络覆盖及参数设置

通过一个月的话单核查，在该区域确实有占到LF-TJN07的呼叫，由于已经将短号码进行调整，并未造成车机联控失败的现象。之后对最小电平差参数进行调整，让两个站的C1值不一样，武清站的C1要比LF-TJN07高7 dB。在接收电平相同的情况下，通过C1值的变化去影响终端开机后的小区选择。

建议在交叉区段、枢纽区域进行网络优化，尽量使用分布式基站来实现交叉区段、枢纽区域的覆盖，合理利用频点资源。

5.4 建议强化新线工程开通阶段对车站空闲模式下的测试工作

新线开通时，强化测试，重点对车站覆盖进行全面测试，在IDEL模式下进行不同场景开关机的测试工作，使用功率调整（降低干扰基站的功率）或调整最小接入电平设置进行优化。

5.5 建议长号码与短号码共用来实现语音呼叫上的优化

正常情况下CIR在选线后有GIS有效信号时，使用长号码来进行呼叫。在GIS信号失效时，采用短号码来实现。

6 结束语

优化完成后经过一个月的检查测试，发现该区域再未出现过占用LF-TJN06的现象。本次故障虽然通过频率优化和12xx短号码优化的方式解决了问题，但是由于终端用户的小区选择机制方式为存储列表方式，这种小区选择的方式可能存在很多的不可确定性。不同终端用户关机、开机位置不尽相同。关机时存储的BCCH频点和开机时网络覆盖的情况如果出现频点一致，则会错误的驻留在非本线的某个小区，会导致呼叫不畅的现象存在。如果出现类似问题，需要继续通过IMSI核查三接口的方式进行A接口和Abis接口信令核查具体问题所在，并及时给予频点优化工作。但如果核查并非小区选择驻留频点的问题，则需要对该区域网络覆盖进行优化，将错误覆盖的基站降低功率、调整俯仰角、调整最小接入电平值等参数来测试整个区域内的网络环境和网络覆盖，避免非本线小区覆盖造成的影响。同时在无法彻底解决网络覆盖问题时，可以选择增加短号码的设置来解决该问题。