基于复杂线路条件下GSM-R网络优化的研究

梁冠民，王志强，王 超

（1、2，中国铁路呼和浩特局集团有限公司 工务部，工程师，内蒙古 呼和浩特 010050；3、中国铁路呼和浩特局集团有限公司 呼和浩特通信段，高级工，内蒙古 呼和浩特 010050）

1 概述

随着我国铁路的快速发展，GSM-R无线通信网络即铁路专用数字移动通信系统的建成数量和运用范围不断扩大，中国铁路呼和浩特局集团有限公司（以下简称呼和局）目前建成运营的GSM-R线路有包西线、呼鄂线、京包客专线、唐包线、京包线、公锡线、响四线、响大线、新上线、额哈线、吴高线、呼前联络线等，共计26条线路，总计2683km。

GSM-R网络在发挥提升铁路运输组织安全效率效益综合管理作用的过程中，虽然总体正常可靠，但由于有的使用地区受自然条件影响，有的铁路沿线使用单位工作环境恶劣，加之GSM-R系统主要部署在郊区、隧道、丘陵和山区等环境之中，网络发生问题的几率和发生问题的诱因也明显增多，成为影响铁路无线移动通信技术运用发展的短板。因此，重视研究、着力破解GSM-R网络问题，是一项紧迫任务，具有现实意义和全局意义。本文在参阅全路有关GSM-R网络故障通报、总结呼和局运用GSMR网络探索经验基础上，提出从重视GSM-R网络干扰上着眼、在优化GSM-R网络上着力的建议，旨在为确保GSM-R网络功能发挥提供参考。

2 GSM-R网络干扰及分类

自然条件、产品缺陷、人员素质等主客观不利因素都有可能对GSM-R网络的运行产生干扰，正因如此，GSM-R网络干扰在所发生的GSM-R网络问题中占比最高，尤为突出，必须高度重视，采取措施，有效防范和破解。

导致GSM-R网络受到干扰的干扰源主要分为系统内部干扰和系统外部干扰两类。系统内部表现为由于网络频率设定、小区选址不当等造成的同频干扰和邻频干扰等。外部干扰包括公网运营商非法占用，公网设备导致GSM-R上下行底噪抬升，公网基站大信号造成阻塞干扰，手机屏蔽器干扰，无人机反制器干扰，数字集群对讲机干扰等。

3 GSM-R网络优化

3.1 网络优化作用

无论是从网络技术发展理论看，还是从网络问题解决实践看，通过优化网络资源配置、运行环境和工作品质，能够有效防范以至消除故障，提高网络的整体功能。

3.2 网络优化目标

优化后的GSM-R网络要达到“四性”要求：一是彰显先进性，充分体现信息技术、数字技术、通信技术发展新成果在网络中的运用；二是体现实效性，既能有针对性地解决既往出现的问题，又能实现对预测可能发生问题的有效防范；三是具有操作性，符合删繁就简原则，适应现场工作实际需要，确保网络设备使用、保养、管理质量标准到位；四是经济性，注重投入产出，切实降低网络优化成本，为实现网络持续优化满足运输生产形势任务发展要求奠定基础。

3.3 网络优化内容

网络优化主要包括：频率调整优化，主要解决同频和邻频干扰问题；无线资源优化，主要解决网络自身在小区、切换、接入、功率控制等参数存在不当问题；容量优化，主要解决控制负载、结合阻塞率、掉话率等指标的合理调整及资源配置；小区布局优化，主要解决站点位置、拓扑结构、天线方位角等参数问题；覆盖优化，主要解决容量和覆盖之间的关系。

3.4 网络优化流程

由于网络优化涉及内容繁多，决定了其优化是一个循环往复的过程。网络优化基本流程如图1所示。

图1 网络优化流程图

4 复杂线路GSM-R网络优化实例

在国铁集团有关职能部门的支持、指导下，呼和局选择线路综合情况相对复杂的京包客专线进行GSM-R网络优化，以积累经验以点带面扩大优化成效。

4.1 基本情况

2020年9月27日京包线（现唐包线）GSM-R网络改造正式开通后，国铁集团综合检测车10月6日对京包客专GSM-R无线场强覆盖、服务质量进行了动态检测。检测车下行方向运行至K403+800附近，在ZhuoZiDong至ZZD-QXYD01区间发生掉话。服务质量测试如图2所示。

图2 服务质量测试图

线路改造后，大包线、唐包线与京包客专线在卓资山地区存在并线交叉区段，同时卓资东站为大包线和京包客专线的并线站。线路走行情况如图3所示。

图3 线路走行图

卓资东基站为京包客专线与京包线共用基站，姑家堡基站为唐包线基站，其中卓资东基站与姑家堡基站直线距离500m左右，海拔高出100m左右。

通过网管监测Abis接口信令，进行信令分析，在占用ZhuoZiDong基站是存在持续的7级质差。

4.2 相关数据分析

结合图2测试图和图3线路走行图分析，国铁集团检测车下行方向由京包客专WLCB-ZZD08（1014）基站切换至唐包线HL-ZZD07（1005）基站（此基站为唐包线和大包线共用基站），后切换至唐包线GuJiaBu（1018）基站后掉话。

此区段为大包、唐呼、京包客专线交叉并线区段，机车下行行驶至WLCB-ZZD08基站至ZhuoZiDong区间，MS由WLCB-ZZD08切换至HLZZD07，机车继续行驶由HL-ZZD07切换至大包线GuJiaBu基站，由于GuJiaBu基站ZhuoZiDong基站没有邻区关系，未切换至京包客专ZhuoZiDong基站，机车继续行驶至姑家堡1号隧道内，GuJiaBu基站信号逐渐减弱引起质差，最终导致ZhuoZiDong至ZZD-QXYD01区间导致掉话。

通过分析信令发现，在掉话后重新起呼占用ZhuoZiDong基站信号，占用ZhuoZiDong基站信号下行存在持续的7级质差，最终切换至ZZD-QXYN01基站后质差消失。

通过查看编号方案发现ZhuoZiDong基站主BCCH1010和ZhuoZiShan_BU基站主BCCH1011为邻频，同时ZhuoZiDong基站与ZhuoZiShan_BU基站直线距离为5.5km，卓资东下行方向出站后约1.3 km为820m隧道，间隔400m后为900m隧道，出隧道后距离卓资东基站3.4km左右，此时距离卓资山基站距离3km左右，初步判断重新起呼占用ZhuoZiDong基站信号出现7级质差由邻频干扰导致。

ZhuoZiDong基站与ZhuoZiShan_BU基站位置关系图如图4所示。

图4 ZhuoZiDong基站与ZhuoZiShan_BU基站位置

4.3 解决问题思路

4.3.1 京包客专线运行机车只在本线基站切换，避免与唐包线基站进行互切，降低唐包线基站对京包客专线的覆盖强度。

4.3.2 在频点资源有限的情况下，最大可能减少同频干扰，需将引起干扰的频点由宽松改为紧密，使终端选择频点时避开该频点。

4.4 网络优化措施

4.4.1 添加ZhuoZiDong基站和GuJiaBu基站的双向邻区关系。

4.4.2 ZhuoZiDong基站（源小区）切GuJiaBu基站（目标小区）的切换门限和切换迟滞设置为72，PBGT统计时间设置为10、PBGT持续时间设置为8。

4.4.3 GuJiaBu基站（源小区）切ZhuoZiDong基站（目标小区）的切换门限和切换迟滞设置为68，PBGT统计时间设置为6、PBGT持续时间设置为4。

4.4.4 将WLCB-ZZD08切HL-ZZD07的PBGT切换门限和切换迟滞由68改为72，PBGT统计时间设置为10、PBGT持续时间设置为8。

4.4.5 将ZhuoZiShan主BCCH频点1011与TCH频点1003互换，同时将TCH频点1011复用模式改为紧密。

4.4.6 将GuJiaBu东向天线方位角由83度调整为95度，同时将西向天线的方位角由230度调整为245度。

4.4.7 将HL-ZZD07基站功率等级由0调整为4。

4.4.8 将GuJiaBu基站功率等级由0调整为4。

4.5 复测验证

2020年11月19日，国铁检测车对京包客专线进行测试，经测试后发现上述问题均已解决。

5 结论

网络优化是无线网络规划的延伸，优化是网络性能的再规划，随着铁路线路的不断改造、新建，GSM-R网络中业务量的增加，需要循环不断进行优化。本文在不改变网络结构，不新增改造设备的前提下，对测试数据、传输信令、地形地貌的综合分析，通过修改网络参数，调整频率等手段，在投入最小的情况下对新建新与既有线并线交汇区段GSM-R网络进行优化，对复杂地形下GSM-R网络优化有一定参考意义。