GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)

1、III西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)摘 要 隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人們對(duì)于出行及通信的便捷性的需求日益提升。同時(shí),我國高速鐵路的不斷建成開通也極大的滿足了人們對(duì)于便捷出行的需求。但是,高速鐵路在高速運(yùn)行狀態(tài)下,電平快速衰落、無線環(huán)境快速改變,加之高速鐵路采用的穿透損耗較大的封閉車廂,都對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)覆蓋方式提出了挑戰(zhàn)。于是衍生出了新一代的鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R。GSM-R系統(tǒng)是在GSM的基礎(chǔ)上，針對(duì)鐵路移動(dòng)通信的特點(diǎn)開發(fā)的一種專用無線通信系統(tǒng)，其安全性受到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和用戶終端移動(dòng)性本身的制約，存在很多問題，包括頻率優(yōu)化，干擾排查，多普勒效應(yīng)等內(nèi)容。通

2、過分析GSM-R網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，討論了GSM-R系統(tǒng)中存在的網(wǎng)絡(luò)安全隱患，結(jié)合工作實(shí)踐，提出相應(yīng)的防范措施。列車的通信系統(tǒng)可以說對(duì)于游客來說是有一定改善需求的領(lǐng)域，由于信息化的加強(qiáng)使得信息產(chǎn)品的使用在生活中越來越密不可分，因而移動(dòng)通信需求可以說成為了一個(gè)比較迫切需要解決的問題。而就實(shí)際情況來說，高速鐵路自身的控制系統(tǒng)，實(shí)際上也需要對(duì)于通信技術(shù)又跟更高的要求，雖然兩者并非同類，但是技術(shù)要求卻是一致的。因?yàn)閷?shí)際上可以說是移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，無論對(duì)于客戶需求或者是自身的強(qiáng)化來說，都是有價(jià)值的。本文主要闡述了GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方法，介紹網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計(jì)、優(yōu)化的常用工具。對(duì)于GSM-R系統(tǒng)日常維護(hù)

3、工作中發(fā)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)偏低的典型問題進(jìn)行分類匯總，編寫相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案，總結(jié)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，提出GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的維護(hù)建議。關(guān)鍵詞：GSM-R系統(tǒng)；高速鐵路；列車通信；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化引言隨著我國鐵路提速、高速鐵路和客運(yùn)專線的修建以及重載技術(shù)的不斷發(fā)展，GSM-R作為一種專門為滿足鐵路應(yīng)用而開發(fā)的數(shù)字式無線通信系統(tǒng)，具有適應(yīng)鐵路運(yùn)輸?shù)奶氐浜统墒斓募夹g(shù)優(yōu)勢(shì)，符合通信信號(hào)一體化發(fā)展的需要，其安全可靠性要求也更高。GSM-R起源于歐洲，目前在德國、瑞士、荷蘭、意大利等國家已進(jìn)入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。我國對(duì)GSM-R技術(shù)的研究始于上世紀(jì)末，多年來我國也積極開發(fā)GSM-R系統(tǒng)，如今GSM-R日漸成熟，規(guī)模日趨完善，并

4、成功地運(yùn)用于青藏線、大秦線、膠濟(jì)線、武廣線、京津冀鐵路等線路中。但是目前我國鐵路的GSM-R在實(shí)際應(yīng)用中網(wǎng)絡(luò)性能隨著周圍環(huán)境改變而改變，會(huì)出現(xiàn)通話質(zhì)量差、有雜音、掉話率高、干擾現(xiàn)象嚴(yán)重等問題，如何通過各種技術(shù)手段的措施，解決系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)階段可能存在的問題，保證系統(tǒng)維持較好的運(yùn)行狀態(tài)，提高網(wǎng)絡(luò)吸納話務(wù)的能力，這就是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目的。GSM-R系統(tǒng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部分存在很多不穩(wěn)定因素，而且系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化優(yōu)化對(duì)于整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量起決定性作用。也就是如何在GSM-R運(yùn)行后通過解決系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)行階段存在的問題，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，提高效率。通信是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，鐵路通信是指揮列車運(yùn)行，組織運(yùn)輸生產(chǎn)，提

5、高效率，傳輸各種信息的重要設(shè)施。隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展，各種有線和無線通信技術(shù)不斷涌現(xiàn)。鐵路因其運(yùn)輸生產(chǎn)的特點(diǎn)。對(duì)鐵路移動(dòng)通信提出了更高的要求。發(fā)展鐵路移動(dòng)數(shù)字通信系統(tǒng)，是新時(shí)期鐵路無線通信的必由之路。 - III -XV西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄摘 要引 言1 GSM-R概述 1.1 GSM與GSM-R 1.2 GSM-R介紹 1.3 GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)知 1.3.1交換子系統(tǒng) 1.3.2 基站子系統(tǒng) 1.3.3通用無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)子系統(tǒng) 1.3.4智能網(wǎng)（IN）平臺(tái) 1.3.5終端子系統(tǒng) 1.3.6操作維護(hù)中心 1.4 GSM-R現(xiàn)狀及發(fā)展（鄭西高鐵）2 高速鐵路無線

6、通信技術(shù)覆蓋理論 2.1 高速通信網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn) 2.2 多普勒效應(yīng)的影響 2.3 單站覆蓋距離 2.4 相鄰基站重疊覆蓋3 GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及案例分析 3.1 GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的概念 3.2 GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方法3.2.1 認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)問題3.2.2 分析網(wǎng)絡(luò)問題 3.2.3 解決網(wǎng)絡(luò)問題 3.2.4 驗(yàn)證優(yōu)化效果 3.3 GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化案例分析3.3.1 鄰區(qū)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)造成無法進(jìn)程正常越區(qū)轉(zhuǎn)換3.3.2 直放站增益設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致上行通信質(zhì)量差3.3.3 外網(wǎng)干擾導(dǎo)致業(yè)務(wù)信道掉話3.3.4 公網(wǎng)用戶占用GSMR頻點(diǎn)發(fā)起位置更新請(qǐng)求4 GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作展望及建議4

7、.1建立GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化統(tǒng)計(jì)工具，完善網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計(jì)制度4.2 培養(yǎng)專業(yè)的GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人才4.3 建立全面的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資料結(jié) 論致 謝參 考 文 獻(xiàn)1 GSM-R概述1.1 GSM和GSM-RGSM（Global System For Mobile Communications）是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)。GSM和GSM-R的關(guān)系表現(xiàn)在1）GSMR理論建立在GSM理論基礎(chǔ)之上；2）GSM-R技術(shù)建立在GSM技術(shù)基礎(chǔ)之上；3)GSM-R以GSM-R工業(yè)為基礎(chǔ)；4）GSM-R工程建設(shè)以GSM工程經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)5）GSM-R應(yīng)用開發(fā)吸收GSM成功經(jīng)驗(yàn)；6）GSM-R的市場(chǎng)鐵路專用，GSM公用商用等六

8、個(gè)方面。1.2 GSM-R介紹GSM-R（Global System of Mobile for Railway）專門針對(duì)鐵路對(duì)移動(dòng)通信的需求而推出的專用系統(tǒng)，它基于GSM并在功能上有所超越，是成熟的技術(shù)。是通過無線通信方式實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N技術(shù)體制。GSM-R是專門為鐵路通信設(shè)計(jì)的綜合專用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，屬于第二代鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。GSM-R鐵路應(yīng)用模型包括安全綜合移動(dòng)信息服務(wù)、自動(dòng)列車控制、調(diào)車作業(yè)移動(dòng)服務(wù)、遠(yuǎn)程遙控、軌道維護(hù)移動(dòng)服務(wù)、鐵路緊急救援移動(dòng)服務(wù)、鐵路客站綜合移動(dòng)信息服務(wù)、鐵路貨站綜合移動(dòng)信息服務(wù)、無線列調(diào)、旅客列車綜合移動(dòng)信息服務(wù)等。其中鐵路運(yùn)營(yíng)特色有功能尋址、

9、功能號(hào)表示、接入矩陣、與位置有關(guān)的尋址。GSM-R采用GSM900MHz工作頻段：885-889MHz（移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基站收）930-934MHz（基站發(fā)，移動(dòng)太臺(tái)收）。共4MHz頻率帶寬。1.3 GSM-R系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知GSMR系統(tǒng)一般由7個(gè)子系統(tǒng)組成：交換子系統(tǒng)（SSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、通用分組無線業(yè)務(wù)系統(tǒng)（GPRS）、移動(dòng)智能網(wǎng)系統(tǒng)（IN）、固定用戶接入交換機(jī)(FAS)系統(tǒng)、運(yùn)行與維護(hù)子系統(tǒng)（OMC）及終端子系統(tǒng)。有的資料將FAS納入SSS子系統(tǒng)。1.3.1 交換子系統(tǒng)交換子系統(tǒng)包括：網(wǎng)關(guān)移動(dòng)交換中心（GMSC）、移動(dòng)交換中心（MSC）、訪問位置寄存器（VLR）、歸屬位置寄存器（HLR

10、）、鑒權(quán)中心（AuC）、組呼寄存器（GCR）、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能模塊（IWF）、短消息中心(SMSC)、確認(rèn)中心（AC）、固定用戶接入交換機(jī)FAS等設(shè)備。1.3.2基站子系統(tǒng)包括基站收發(fā)信機(jī)（BTS），基站控制器（BSC）以及編譯碼和速率失配單元（TRAU）、小區(qū)廣播短消息(CBC)等設(shè)備。1.3.3通用分組無線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)GSM-R系統(tǒng)的分組無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。主要包括網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)GGSN、業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)SGSN、分組控制單元PCU、域名服務(wù)器DNS等設(shè)備。1.3.4移動(dòng)智能網(wǎng)子系統(tǒng)智能網(wǎng)系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)包括：功能尋址、基于位置的尋址、基于車次功能號(hào)的動(dòng)態(tài)組呼、自動(dòng)獲取調(diào)度中心IP地址、靈活的呼叫限制

11、等。主要包括業(yè)務(wù)交換點(diǎn)（SSP）、智能外設(shè)（IP）、業(yè)務(wù)控制點(diǎn)（SCP）、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)（SMS）等設(shè)備。1.3.5終端子系統(tǒng)包括固定終端、移動(dòng)終端等設(shè)備。固定終端包括：調(diào)度終端、車站終端及其他用戶電話，以及呼叫記錄和錄音系統(tǒng)等設(shè)備。移動(dòng)終端：由移動(dòng)設(shè)備和SIM卡組成。包括機(jī)車綜合通信設(shè)備、列控?cái)?shù)據(jù)傳輸設(shè)備、便攜臺(tái)等。1.3.6操作維護(hù)中心OMC是操作人員和系統(tǒng)設(shè)備的中介，通過該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)得到集中操作和維護(hù)，完成包括網(wǎng)絡(luò)用戶管理、系統(tǒng)設(shè)備管理及網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)等功能。OMC一側(cè)與設(shè)備相連，另一側(cè)是作為人機(jī)接口的計(jì)算機(jī)工作站。系統(tǒng)的每個(gè)組成部分通過特有的網(wǎng)絡(luò)連接至OMC。A借口采用標(biāo)準(zhǔn)2MPCM數(shù)

12、字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。傳遞的信息包括移動(dòng)臺(tái)管理，基站管理，移動(dòng)性管理，接續(xù)管理等。Abis借口采用2M或64KPCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。它支持所有向用戶提供的服務(wù)，支持對(duì)BTS無線設(shè)備的控制和無線頻率的分配?？罩薪涌谖灰苿?dòng)臺(tái)和基站之間的通信接口，稱為Um。是GSM-R系統(tǒng)中最主要的一個(gè)借口，也是最復(fù)雜，最難控制的一個(gè)接口。Um通過無線鏈路實(shí)現(xiàn)。傳遞的信息包括無線資源管理，移動(dòng)性管理，接續(xù)管理等。1.4 GSM-R現(xiàn)狀及發(fā)展（鄭西高鐵）隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步以及通信、控制與微計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，移動(dòng)通信取得了巨大的發(fā)展。鐵路各部門也相繼采用了移動(dòng)通信作為行車指揮、調(diào)車作業(yè)、維修作業(yè)以及區(qū)間通信的重

13、要手段，一些國家還用移動(dòng)通信為旅客提供信息服務(wù)。目前，國外在鐵路上采用的移動(dòng)通信種類很多。例如，在德國鐵路上采用的移動(dòng)通信有：1）在連續(xù)式列車自動(dòng)控制系統(tǒng)中（LZB），使用一種獨(dú)特的無線電技術(shù)（工作頻率為36/57KHz），用來在地面和列車之間傳遞速度信號(hào)、位置信息等；2）在一般干線采用ZBF-70列車無線通信設(shè)備，作為行車調(diào)度員和列車司機(jī)的直接通話，其工作頻率為460MHz；3）在編組站采用的調(diào)車無線工作頻率為80-450MHz；4）汽車無線（460MHz）、隧道無線（450MHz）、維修無線（160MHz）等系統(tǒng)。日本鐵路無線電話系統(tǒng)的功能比較齊全，如1）列車無線電話，包括列車調(diào)度電話、客

14、調(diào)電話、業(yè)務(wù)電話、乘務(wù)員電話、防護(hù)無線電話等；2）車站無線電話，包括站內(nèi)無線電話、調(diào)車無線電話；3）維修作業(yè)無線電話。這些無線通信系統(tǒng)都是針對(duì)相應(yīng)的具體任務(wù)設(shè)置的，有著明確的權(quán)限和責(zé)任，系統(tǒng)之間的過渡很困難，或者根本不能過渡。并且大多數(shù)鐵路移動(dòng)通信仍停留在單信道模擬常規(guī)對(duì)講系統(tǒng)水平上，頻率資源浪費(fèi)，信道利用率低。因此，世界各國都在積極進(jìn)行新一代鐵路綜合無線通信系統(tǒng)的研究。比如瑞典鐵路新一代無線通信項(xiàng)目采用了GSM-R技術(shù)，韓國的高速鐵路列車無線通信系統(tǒng)采用了MOTOROLA公司智慧區(qū)模擬集群系統(tǒng)和RD-LAP無線數(shù)傳系統(tǒng)。這些系統(tǒng)將現(xiàn)有的分離鐵路通信應(yīng)用融合為一個(gè)集成網(wǎng)絡(luò)，為鐵路運(yùn)行提供了更方

15、便靈活的通信。2 高速鐵路無線通信技術(shù)覆蓋理論本文將詳細(xì)對(duì)高速鐵路覆蓋理論中存在的種種問題進(jìn)行研究，主要從車體損耗、多普勒效應(yīng)、小區(qū)切換等方面進(jìn)行了闡述，為高速鐵路的移動(dòng)通信覆蓋規(guī)劃提出了問題，也初步做出了一些理論性的解決方案，并對(duì)實(shí)際覆蓋中某些方面指出方向，其中很多地方也為實(shí)際勘測(cè)指明了疑點(diǎn)，是高速鐵路移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋研究不可或缺的內(nèi)容。2.1高鐵通信網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)高速鐵路通信網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)是巨大的，主要集中在這幾個(gè)方面：1） 車廂消耗巨大，主要是傳輸損耗大，以CRH型車廂為例，靜態(tài)時(shí)消耗25db，高速運(yùn)行時(shí)就更高了。2） 車速快，對(duì)切換和重選非常不利。目前國內(nèi)高鐵時(shí)速最快能達(dá)到300km/

16、h以上，多普勒效應(yīng)非常明顯。3） 高速鐵路通信對(duì)SNR要求高，還有很多乘客網(wǎng)上看視頻，下載等業(yè)務(wù)同時(shí)進(jìn)行，這種業(yè)務(wù)集中度高。4） 鐵路的地形地貌復(fù)雜多樣性。在這些挑戰(zhàn)下，針對(duì)多普勒頻偏，必須加入糾偏算法，對(duì)頻偏糾正和補(bǔ)償，來提高解調(diào)的性能。2.2多普勒效應(yīng)的影響什么是多普勒效應(yīng)？當(dāng)終端在高速運(yùn)動(dòng)中通信情況下，終端和基站都直視信號(hào)，接收端的信號(hào)頻率會(huì)發(fā)生變化，稱為多普勒效應(yīng)。事實(shí)上個(gè)人認(rèn)為多普勒效應(yīng)應(yīng)可以看成是頻域上的多徑效應(yīng)，多徑效應(yīng)是“時(shí)延”。在多普勒的情況下，造成頻延不同的原因其實(shí)也是信號(hào)多徑傳輸，不同路徑到達(dá)時(shí)的角度不同，因此相對(duì)速度就不同。高鐵覆蓋中的多普勒頻移也可以用以下公式來表示：

17、FR-FTx(1+-v/c),其中FR是收信機(jī)接收頻率，F(xiàn)T是發(fā)信機(jī)發(fā)射頻率，V是移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)速度，C為電波傳播速度，C為電波傳播速度。值得注意的是，多普勒頻移引起上行信道的偏移量是下行信道偏移量的兩倍?？傊S著車速的不斷提高，多普勒頻移的影響也越來越明顯，在高鐵覆蓋中首先考慮的是多普勒頻移效應(yīng)。在仿真環(huán)境中，瑞麗衰落時(shí)的多普勒效應(yīng)對(duì)信道影響很大很明顯，在直視范圍內(nèi)的萊斯衰落環(huán)境下的多普勒效應(yīng)對(duì)無線信道的影響大大減少，所以，盡量保證發(fā)射天線和列車經(jīng)過的鐵路沿線保持在直視范圍內(nèi)。天線方位的規(guī)劃，最好在相鄰站點(diǎn)間的2/3的距離來規(guī)劃，保證高鐵覆蓋強(qiáng)度和站間重疊覆蓋距離。然后切換時(shí)延，就X2插口來說

18、，控制面平均時(shí)延大概0.06s，用戶面UL/DL0.57s。車速250km/h，切換區(qū)域在69m；車速300km/h時(shí)，切換區(qū)域在83m。2.3單站覆蓋距離Okumura/Hata模型是應(yīng)用較為廣泛的覆蓋預(yù)測(cè)模型，它是以準(zhǔn)平滑地形的是市區(qū)作基準(zhǔn)，其余各區(qū)的影響均以校正因子的形式出現(xiàn)。Okumura/Hata模型市區(qū)的基本傳輸損耗模式為： Lb=69.55+26.16lgf-13.82loghb-nx(hm)+(44.9-6.55lghb)lgd其中Lb為市區(qū)準(zhǔn)平滑地形電波傳播損耗中值（dB）；f為工作頻率（MHz）；hb為基站天線有效高度（m），d為移動(dòng)臺(tái)與基站之間的距離（km）；a（hm）為

19、移動(dòng)臺(tái)天線高度校正因子；s（a）為建筑物密度因子。由此式就可以計(jì)算出天線高度和覆蓋距離的相關(guān)數(shù)據(jù)。2.4相鄰基站重疊覆蓋由于高鐵多于同頻組網(wǎng)方式，來提高頻譜效率，但同頻組網(wǎng)存在著小區(qū)間的同頻干擾問題?，F(xiàn)實(shí)中我們通常是通過管理無線資源使小區(qū)間干擾得到控制，也就是小區(qū)中資源和負(fù)載的情況來進(jìn)行的多小區(qū)無線資源商量著來解決的，就是我們常說的ICBC。從資源協(xié)商來講，頻率復(fù)用分為軟頻率復(fù)用（SFR）、部分頻率復(fù)用（FFR）和全頻率復(fù)用（Full）三類。軟頻率復(fù)用，是把所有的頻段分成2組子載波，一組是主子載波，一組是輔子載波，主子載波可以在小區(qū)的任何地方使用，權(quán)力大得很，輔子載波只能在小區(qū)中心被使用，不同

20、小區(qū)間的主子載波相互正交，在小區(qū)邊緣有效地抑制了干擾。部分頻率復(fù)用是把所有的頻率分成4個(gè)組，對(duì)于小區(qū)中心的用戶，給他頻率復(fù)用因子1，固定分配到一組頻段。對(duì)于小區(qū)邊緣的用戶，就只能用剩下的三組頻率了，復(fù)用因子是3，保證和其相鄰的小區(qū)邊緣用戶的頻段相互正交，互不干擾。全頻率復(fù)用就是所有的頻點(diǎn)可放在小區(qū)的任何位置使用?？偟膩砜?，三種頻率復(fù)用，其實(shí)FFR和SFR可以算作一邊，全頻率復(fù)用算另一邊。FFR和SFR是使用聯(lián)系多個(gè)RB來組成子頻帶，全頻率復(fù)用是使用單個(gè)RB，這是很大的區(qū)別！第二個(gè)區(qū)別是在小區(qū)中心資源和邊緣資源的不同，換句話說就是使用的復(fù)用系數(shù)不同，全頻復(fù)用由于無小區(qū)中心和邊緣區(qū)域資源劃分；也就

21、是說，在頻率劃分上，F(xiàn)FR和SFR的不同小區(qū)邊緣用戶使用相互正交的子載波，而全頻率復(fù)用在不同小區(qū)用戶使用相互正交的RB，或者干脆就結(jié)合功控來使用同一RB。3 GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及案例分析3.1 GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的概念鐵路GSMR系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是充分利用網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計(jì)分析工具對(duì)聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間或已經(jīng)投入運(yùn)行的GSMR系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，找出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中存在的諸如信道擁塞、頻率干擾、弱場(chǎng)覆蓋、業(yè)務(wù)掉話、切換失敗等影響網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用質(zhì)量的原因，通過修改網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及設(shè)備配置、排查頻率干擾等工作，使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)，為鐵路運(yùn)輸提供良好的通信保障。3.2 GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方法G

22、SMR系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化可以按照認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)問題、分析網(wǎng)絡(luò)問題、解決網(wǎng)絡(luò)問題、檢驗(yàn)優(yōu)化效果的“四階”循環(huán)模式開展。3.2.1 認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)問題在充分了解網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況的前提下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，其首要環(huán)節(jié)是利用統(tǒng)計(jì)工具采集GSM-R網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)、場(chǎng)強(qiáng)覆蓋、服務(wù)質(zhì)量等各類衡量網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)階段采集GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)的常用方式包括GSM-F網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)、鐵路綜合檢測(cè)車的路測(cè)等。(1)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)GSM-R系統(tǒng)中的移動(dòng)交換中心（MSC）、通用分組無線業(yè)務(wù)服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）、通用分組無線業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）、基站控制器（BSC）等設(shè)備的網(wǎng)管操作系統(tǒng)可以設(shè)置不同的移動(dòng)業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)類型，各種業(yè)

23、務(wù)在相關(guān)網(wǎng)元中有特定的計(jì)數(shù)器，一旦網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起此業(yè)務(wù)的信令流程，則觸發(fā)計(jì)數(shù)器工作，記錄此信令發(fā)生的次數(shù)，在規(guī)定的統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)，各計(jì)數(shù)器記錄發(fā)生此類信令流程的總次數(shù)，鐵路維護(hù)人員按照鐵道部統(tǒng)一制定的統(tǒng)計(jì)規(guī)則對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行運(yùn)算，得出評(píng)價(jià)GSM-R各子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，衡量各種鐵路通信業(yè)務(wù)GSM-R網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際運(yùn)行情況。(2)鐵路綜合檢測(cè)車的路測(cè)鐵路綜合檢測(cè)車可以進(jìn)行GSM-R場(chǎng)強(qiáng)及服務(wù)質(zhì)量（QoS）的測(cè)試。GSM-R場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試采用專用掃頻儀及分析軟件，對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的射頻信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行全面精確測(cè)量，繪制出GSM-R場(chǎng)強(qiáng)覆蓋曲線，反映GSM-R場(chǎng)強(qiáng)覆蓋情況。3.2.2分析網(wǎng)絡(luò)問題對(duì)數(shù)據(jù)采集結(jié)果進(jìn)行分析，了解統(tǒng)計(jì)

24、值是否達(dá)到鐵道部相關(guān)文件規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)、場(chǎng)強(qiáng)覆蓋、服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)，分析不達(dá)標(biāo)的指標(biāo)存在的原因。在分析過程中，通常使用GSM-R系統(tǒng)路測(cè)工具、信令分析儀進(jìn)行實(shí)際路測(cè)和信令跟蹤，定位網(wǎng)路問題。GSM-R系統(tǒng)路測(cè)工具的使用對(duì)統(tǒng)計(jì)出的不合格指標(biāo)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)使用路測(cè)工具在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際路測(cè)，路測(cè)工具包括路測(cè)軟件、測(cè)試終端、筆記本電腦、GPS接收機(jī)、干擾分析儀等。鐵路維護(hù)人員進(jìn)行路測(cè)時(shí)，通過測(cè)試終端進(jìn)行撥打測(cè)試并對(duì)各種業(yè)務(wù)信令流程進(jìn)行記錄和分析，判斷信令流程是否正確，場(chǎng)強(qiáng)覆蓋是否合理，是否存在干擾等情況，并針對(duì)某一地點(diǎn)或地區(qū)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。信令分析儀的使用信令分析儀用來監(jiān)測(cè)信令鏈路、收集和分析信令信息，網(wǎng)

25、絡(luò)問題在信令上均有一定表現(xiàn)。鐵路維護(hù)人員可以結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際路測(cè)、在GSM-R系統(tǒng)機(jī)房使用信令分析儀對(duì)A接口、Abls接口、Gb接口的信令和協(xié)議進(jìn)行跟蹤分析，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)有問題的小區(qū)分析呼叫鏈接及切換時(shí)的信令流程、信道負(fù)荷、掉話擁塞率等。3.2.3解決網(wǎng)絡(luò)問題利用實(shí)際路測(cè)、信令分析儀等網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工具定位網(wǎng)絡(luò)問題后，由鐵路維護(hù)部門的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師制定優(yōu)化方案，明確優(yōu)化需要解決的網(wǎng)絡(luò)問題，改善網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)覆蓋指標(biāo)的程度等。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案經(jīng)鐵路維護(hù)主管部門審核批準(zhǔn)后實(shí)施，根據(jù)制定的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案，調(diào)整設(shè)備版本、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、相關(guān)參數(shù)、天饋系統(tǒng)等。在實(shí)施過程中應(yīng)高度重視網(wǎng)絡(luò)安全問題，涉及到網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

26、調(diào)整的操作，應(yīng)在施工天窗點(diǎn)內(nèi)實(shí)施，并在數(shù)據(jù)修改后，進(jìn)行GSM-R系統(tǒng)相關(guān)業(yè)務(wù)的撥測(cè)，確保通信業(yè)務(wù)不受影響。3.2.4驗(yàn)證優(yōu)化效果網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案實(shí)施完成后，應(yīng)密切監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)告警信息等情況，對(duì)優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)進(jìn)行專項(xiàng)測(cè)試和數(shù)據(jù)采集，驗(yàn)證是否達(dá)到優(yōu)化效果。如果不能達(dá)到預(yù)先制定的優(yōu)化目標(biāo)，應(yīng)重新對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試分析并制定新的優(yōu)化方案，直到達(dá)到預(yù)期目的。每次優(yōu)化工作完成后，對(duì)優(yōu)化全程進(jìn)行總結(jié)，形成網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化總結(jié)報(bào)告，并將總結(jié)報(bào)告存檔作為下一次網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化資料。優(yōu)化報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括：網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案和實(shí)施過程，系統(tǒng)參數(shù)修改記錄，優(yōu)化前后網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)對(duì)比情況，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中出現(xiàn)的問題和得出的經(jīng)驗(yàn)。3.3 GSM-R

27、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化截止2011年初，我國已開通GSM-R系統(tǒng)正式運(yùn)營(yíng)線路里程達(dá)11878km，各線路總體運(yùn)行質(zhì)量平穩(wěn)。鐵路維護(hù)人員在GSM-R系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測(cè)試、運(yùn)行維護(hù)期間不斷積累網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，提高網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)水平。GSM-R系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計(jì)及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作逐漸成為GSM-R系統(tǒng)日常維護(hù)工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)GSM-R系統(tǒng)開通運(yùn)營(yíng)以來常見的不合格網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)產(chǎn)生原因進(jìn)行分類匯總，編寫相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化案例，總結(jié)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，供GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的技術(shù)人員參考。3.3.1鄰區(qū)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)造成無法進(jìn)行正常越區(qū)切換鐵路綜合檢測(cè)車進(jìn)行越區(qū)切換時(shí)發(fā)現(xiàn)某GSM-R線路A局管內(nèi)X基站與B局管內(nèi)Y基站切換時(shí)存在X基站往

28、Y基站單向切換失敗的情況。在BSC網(wǎng)管系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)行不同鐵路局內(nèi)跨BSC切換的相鄰小區(qū)數(shù)據(jù)的制作時(shí)，除要添加相鄰小區(qū)關(guān)系外，兩小區(qū)NCC允許參數(shù)設(shè)置情況也需要一致。3.3.2直放站增益設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致上行通信質(zhì)量差某GSM-R線路維護(hù)人員進(jìn)行日常網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該線越區(qū)切換成功率較低，越區(qū)切換失敗的小區(qū)主要集中在A、B基站之間。維護(hù)人員利用路測(cè)工具進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際路測(cè)發(fā)現(xiàn)此處乒乓切換，在網(wǎng)管側(cè)進(jìn)行干擾帶統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)此處存在5-7級(jí)的干擾。通過路測(cè)及干擾帶統(tǒng)計(jì)的綜合分析，確定在直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)，觸發(fā)上行通信質(zhì)量差的乒乓切換導(dǎo)致掉話，造成越區(qū)切換成功率較低。原因是該線路直放站上行增益設(shè)置過高，在放大信號(hào)的

29、同時(shí)也將噪聲放大，導(dǎo)致上行通信覆蓋質(zhì)量較差，在直放站網(wǎng)管下調(diào)A，B基站所帶直放站的上行增益后，這兩個(gè)小區(qū)的越區(qū)切換正常，越區(qū)切換成功率有所提高。直放站在放大基站信號(hào)的同時(shí)也放大噪聲，一味提高直放站增益，并不能完全解決弱場(chǎng)覆蓋，反而會(huì)使GSM-R系統(tǒng)本身底噪提高，造成通信質(zhì)量變差。在GSM-R系統(tǒng)工程聯(lián)調(diào)聯(lián)試及后期維護(hù)時(shí)應(yīng)注意直放站增益的合理調(diào)控。在確定是否存在干擾情況時(shí)，可以通過網(wǎng)管對(duì)頻點(diǎn)進(jìn)行干擾帶的統(tǒng)計(jì)，確定頻是否存在干擾。3.3.3外網(wǎng)干擾導(dǎo)致業(yè)務(wù)信道掉話某CTS-3級(jí)線路聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間，途徑某基站覆蓋區(qū)域的列車發(fā)生CTS-3級(jí)轉(zhuǎn)CTS-2級(jí)的降級(jí)運(yùn)行，通過接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析，場(chǎng)強(qiáng)曲線的接收電

30、平值正常，但通信質(zhì)量很低，達(dá)到6-7級(jí)，維護(hù)人員到該基站附近用于干擾分析儀進(jìn)行掃頻測(cè)試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)匾苿?dòng)公司基站占用了GSM-R頻點(diǎn)，導(dǎo)致基站通信質(zhì)量差，觸點(diǎn)非正常切換，切換失敗掉話造成CTS-3級(jí)降級(jí)運(yùn)行。經(jīng)鐵路局與當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理委員會(huì)協(xié)調(diào)，移動(dòng)公司關(guān)閉該基站頻點(diǎn)后，未再發(fā)生因干擾導(dǎo)致的CTCS-3級(jí)的降級(jí)運(yùn)行。GSM-R系統(tǒng)維護(hù)人員在遇到外網(wǎng)干擾時(shí)，應(yīng)盡快與當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理委員會(huì)協(xié)調(diào)，查找干擾源，進(jìn)行干擾排查。3.3.4公網(wǎng)用戶占用GSM-R頻點(diǎn)發(fā)起位置更新請(qǐng)求某GSMR線路維護(hù)人員進(jìn)行日常網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)信令信道擁塞率指標(biāo)較高。通過信令分析儀得知原因是移動(dòng)公網(wǎng)覆蓋不好導(dǎo)致移動(dòng)用戶搜索到GSM

31、R頻點(diǎn)，占用GSM-R無線信道資源發(fā)起位置更新請(qǐng)求，致使GSM-R信令信道擁塞率指標(biāo)較高。通過修改GSM-R無線側(cè)接入等級(jí)控制參數(shù)、SIM卡接入等級(jí)參數(shù)可以避免發(fā)生此類情況。4 GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作展望及建議鐵路GSM-R線路的大量建設(shè)，各線網(wǎng)絡(luò)覆蓋實(shí)際環(huán)境存在差異，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境隨時(shí)發(fā)生變化等不確定因素的存在，導(dǎo)致GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作不僅是提高通信質(zhì)量，保障通信暢通的一項(xiàng)重要工作，也是鐵路各級(jí)維護(hù)單位需要進(jìn)行的一項(xiàng)復(fù)雜、長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程。現(xiàn)階段鐵路GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化統(tǒng)計(jì)工具，完善網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計(jì)制度，培養(yǎng)專業(yè)的GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人才，建立全面的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資料上，逐步積累鐵路特有的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)

32、化經(jīng)驗(yàn)。4.1 建立GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化統(tǒng)計(jì)工具，完善網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計(jì)制度鐵路GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作尚處于起步階段，各線網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計(jì)工具還處于逐漸完善的過程，建立完整的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)工具，完善的統(tǒng)計(jì)制度，進(jìn)行常態(tài)網(wǎng)絡(luò)性能質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析，開展針對(duì)性的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是今后鐵路各級(jí)管理維護(hù)單位在加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)方面需要進(jìn)行的工作。4.2培養(yǎng)專業(yè)的GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人才GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一項(xiàng)理論和實(shí)際緊密結(jié)合的綜合性技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化不僅需要有扎實(shí)的通信理論基礎(chǔ)，還需要熟悉頻譜規(guī)劃、通信協(xié)議、電波傳播等知識(shí)以及具備豐富的實(shí)際優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)。開展理論學(xué)習(xí)、進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)GSMR系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的實(shí)施是鐵路各級(jí)管理維護(hù)單位在提

33、高網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員素質(zhì)方面需要進(jìn)行的工作。4.3建立全面的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資料網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的前提是全面掌握網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，主要包括工程竣工的各種設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試數(shù)據(jù)等（如頻率規(guī)劃、天線俯仰角、方位角、天線收益、電纜損耗）。資源配置數(shù)據(jù)：包括網(wǎng)絡(luò)識(shí)別參數(shù)、系統(tǒng)控制參數(shù)、小區(qū)選擇參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)功能參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)識(shí)別參數(shù)主要是用于移動(dòng)臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)相互識(shí)別身份；系統(tǒng)控制參數(shù)主要指涉及系統(tǒng)配置的參數(shù)；小區(qū)選擇參數(shù)主要指與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行小區(qū)選擇、小區(qū)重選的相關(guān)參數(shù)；網(wǎng)絡(luò)功能參數(shù)主要指與顯示系統(tǒng)各種功能相關(guān)的參數(shù)等網(wǎng)絡(luò)維護(hù)質(zhì)量資料：包括場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試資料、服務(wù)測(cè)試資料、路測(cè)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計(jì)分析資料、各GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)元的測(cè)量分析報(bào)告等。建立完善的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料是鐵路各級(jí)管理維護(hù)單位在日常資料管理方面的工作。結(jié)論目前由于某些地段處于偏遠(yuǎn)山區(qū)，設(shè)備不好覆蓋或者由于海拔高等原因很容易在在日常運(yùn)行中出現(xiàn)問題，還有些受到市區(qū)強(qiáng)段干擾，傳輸性能慢，導(dǎo)致頻率利用率低，而且經(jīng)常被盜，加上平時(shí)閑置，造成資源浪費(fèi)。這些干擾的存在給我們網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行帶來了一定的不良影響，作為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題的核心問題，解決GSM-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)干擾問題顯得尤為重要。鐵路迫切需要建設(shè)一個(gè)完整的、可靠暢通的、綜合業(yè)務(wù)和多信道公用的移動(dòng)通信網(wǎng)，必須使用新一代數(shù)字專用移動(dòng)通信技術(shù)。鐵路線的前期規(guī)劃