GSM-R无线通信网络性能提升及优化研究_E-R图优化
时间：2019-06-01 03:29:31 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：文章首先针对GSM-R系统自身特征展开了必要分析，而后进一步在此基础上，针对该系统目前存在的主要性能瓶颈展开讨论，提出了相应的解决方案和实践建议，对于整体通信网络的优化有着积极的意义。
关键词：GSM-R；性能；提升；优化
中图分类号：TP313文献标识码：A文章编号：1673-9671-(2012)042-0114-02
铁路专用数字移动通信系统（Global System of Mobile Communication for Railways，GSM-R），同GSM系统在工作原理方面相同，但是专门用于铁路通信环境。正因为这种特殊的应用环境，才导致了GSM-R网络出现诸多与GSM不同的网络工作特性，而由于肩负着铁路通信职责，其安全和稳定性也随之受到关注。
1GSM-R无线通信网络特征
想要有效提升GSM-R网络的性能，首先需要对其内在特征有深入的了解。
GSM-R无线通信网络从技术层面上并无过多特殊之处，直接采用了GSM等相关协议进行工作，其主要的特征源于其应用环境。同GSM网络所面对的服务区域不同，GSM-R网络所面对的铁路服务区，从覆盖特征上呈现出链状，即其只覆盖铁路沿线相对较窄的地域。其次，GSM-R系统覆盖地理跨度大，是其又一个地理性特征，然而这一特征直接带来了区域流量方面的特质。虽然GSM系统也存在较大地理跨度上数据的传输，但是GSM的数据传输通常是由很大比重的当地数据，和一定的话务潮汐共同构成；而GSM-R网络中的数据传输请求，基本全部是非当地数据。虽然铁路通信系统的数据请求在很多时候也需要列车同当地的控制台联系，但是鉴于列车行驶的速度以及GSM-R系统本身在区域划分方面的特征，这种传输请求在地理跨度上还是要大于GSM系统中的本地数据请求。以北京铁路局专用数据网为例，其在河北范围内的数据子网划分为三个，即北京数据网、天津数据网以及河北数据网，并且在各列车站点设定汇聚层节点，这从一个层面反映出GSM-R系统的区域跨度。
从技术层面上，GSM-R系统使用的频带与CDMA频带以及GSM频带紧邻，这种对频带的占用状况，使得GSM-R网络很容易受到其他网络的干扰。具体而言，GSM-R系统采取了上行885 MHz~889 MHz，下行930 MHz~934 MHz的传输频段占用，而CDMA系统的下行工作范围为870 MHz～880 MHz，同GSM-R网络的使用频率范围之间只有5 MHz的频率距离，同时GSM900系统占用的频段为上行890 MHz~915 MHz，下行935 MHz~960 MHz，与GSM-R系统占用频段紧邻。这种频率占用方式，加大了外部网络对GSM-R网络的干扰可能。
此外，铁路通信系统肩负着铁路安全运行的重要使命，因此在网络可靠性方面需要有所保障。针对这种需求，GSM-R采用了双网覆盖，即处于覆盖区域中的任何一个点，都能够接收到两个基站的服务信号，确保了网络的通畅和可靠。
2GSM-R网络常见问题以及优化
GSM-R网络的优化是一个长期的过程，在实际工作过程中，主要需要优化的包括如下几类问题。
2.1跨区切换优化
在列车行驶的过程中，将会穿过多个基站服务区，为了能够得到连贯的数据传输服务，就需要在不同服务区的交接点进行切换。对于列车行驶过程而言，一路上会途经为数众多的基站服务区，因此跨区切换将会十分频繁，与此同时，由于列车处于高速行驶状态，因此在不同服务区的边界处停留时间很短，对此，需要整个系统提供更为迅速的跨区切换优化。
跨区切换常见的问题包括不切换、频繁切换、切换失败以及切换延迟等，通常源于硬件故障或者是参数配置的不合理，在对这些问题进行排除和网络优化方面，可以从以下几个方面着手。
首先需要对GSM-R网络的配置需要进行深入了解，对网络中MSC、BSC软件的版本特点予以掌握，并根据GSM-R系统设计文件，对无线侧硬件参数、基站环网络结构、BSS版本特征以及GSM-R网络的切换计算方法有所了解，同时对于网络历史运行信息，参数变更资料等有所掌握。在此基础之上，第一步是需要检查异常切换状况存在范围，如果仅存在于某相邻小区，则应当重点查看这两个小区的基站硬件；如果存在于同一BSC下所有小区，则应当重点查看BSC以及MSC之间的数据兼容配置状况。如果相应的参数配置没有问题，就需要通过网管系统查看BSS系统告警信息，包括载频告警以及直放站或天馈系统驻波比告警等，以及基站环链路光传输系统告警。同时在结合故障所在服务区的告警记录，利用相关软件对话务状态进行统计，查看切换性能测量、TCH性能测量状态，重点查看掉话率是否平稳、出入切换成功率以及失败原因等相关数据，最终实现对切换失败的原因定位。
在对切换性能进行提升的时候，除了必须要针对硬件做出的调整以外，重点还在于对于设备参数的调整。在深入了解系统切换算法的基础上，根据实际的状况，针对切换优先级以及切换门限做出必要的调整，并设定相关程序进行必要的模拟，力求达到最优状态。
2.2干扰优化
GSM-R网络目前面临的干扰主要可以分为网外干扰和网内干扰两类。鉴于目前GSM-R网络占用频段的状况，不难理解该系统在实际运行过程中多少都会受到来自于GSM网络以及CDMA网络的干扰，而网内干扰，则重点指GSM-R网络自身形成的干扰。
首先对于网外干扰中来自于GSM系统的干扰而言，由于GSM系统和GSM-R系统的频带紧邻，虽然有相关规定要求在铁路两侧各2 km处作为铁路通信服务区的分水岭，但是在实际的操作中却难以得到完美实施，这就会产生干扰。而CDMA系统由于自身的扩频过滤技术，也会对GSM-R系统产生干扰。针对于此类情况，铁路通信工作需要在铁路沿线沿途定期对接收到的信号加以测定，并且根据测定的情况分析出干扰源，和当地GSM系统运营方协调双方的基站参数和天线方向进行解决。
而网内干扰则通常存在两个方面的主要成因，即多径干扰以及异区干扰。所以多径干扰，即指同一信号源发出的信号，对于同一信号接收方而言，采用了多种不同的传输途径，而导致采用每种传输途径因为途径反射等特殊情况，导致用时不同，进一步在信号接收端形成信号叠加现象，影响接收。针对这一状况，有必要深入考察当地的信号传输状况，尤其是存在有隧道的通信段中，应当妥善放置基站的位置和天线的角度。另一种网内干扰即异区干扰，主要存在于地理上相邻，并且使用同样频段的小区之间的形成的干扰。这种现象之所以会出现，还要归因于铁路通信特殊的工作环境，因为通常铁路通信环境中依据铁路线路的延伸划定基站通信范围，这种划定方法将铁轨视为直线延伸，但是由于地理差异，沿铁轨延伸并不相邻的基站服务区，却有可能在地理位置上相邻，如果这样的小区采用有重合的频段，就很容易造成干扰。对此应该深入考察地理特征，划定合理小区范围，并且在面对此类问题的时候，妥善分配频段确保通信畅通。
2.3网络布局优化
虽然铁路通信系统是沿铁轨的延展方向将整个通信环境划分成为若干小区实现通信，但是还是必须要注意到铁路通信系统是一个整体，在进行布局的时候必须要考虑到不同小区之间的影响，以及GSM-R系统同其他社会化系统之间的影响。
类似于上文提到的网内干扰问题中的两个主要方面，在解决的时候就是需要对整个网络的结构以及基站的安置状况，以及天线的设定进行深入详实的考证，只有如此才能获取较优的信号传输质量。与此同时，除了注意到预防其他外部环境带给GSM-R系统的干扰以外，对于GSM-R系统给予外部环境的影响也应当控制，毕竟目前的状况是多通信系统共存的大环境，只有相互之间的和谐才能获得良好和有效的数据传输服务。
3结束语
对于GSM-R系统的优化工作，远远不仅如此。单从干扰方面看，民间非法电台以及其他类似的信号干扰也是GSM-R系统性能提升的工作重点。此外，对于目前的GSM-R系统而言，通常为了保证未来一段时间的发展，预留出无线列控CTCS-3功能的客运专线和高速铁路线路GSM-R基站系统，都采用了交叉冗余覆盖方式进行铺设，即当其中一个基站发生故障时，可以确保其两侧基站能够完成数据传输请求。但是目前有些线路，通过测试表明，其无线覆盖余量过大，以至于已经成为了一个新的网内干扰源。
因此，对于GSM-R网络的优化是一个长期的过程，只有坚持不懈的深入研究和试验，才能取得良好效果。
参考文献
[1]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.
[2]李坚,刘志明,王仲贞等.GSM-R网络切换掉话的分析与处理[J].北京交通大学学报(自然版),2011,5.
