探讨GSM-R接口监测技术对GSM-R无线网络优化意义

技术分析

DCW

探讨GSM-R接口监测技术对GSM-R无线网络优化意义

曾永伟

（中铁二十一局集团电务电化工程有限公司，兰州 730000）

摘要：GSM-R是常用的无线通信标准，即使列车时速达到500km/h，也不会失去通信信号。本文首先介绍了GSM-R无线网络系统的组成和应用，然后指出常见问题和改进措施，最后阐述了GSM-R接口监测技术的应用及优化意义，以供参考。

关键词：GSM-R；无线网络；系统组成；改进措施；优化意义doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.07.057中图分类号：TN929.5 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2019）07-0083-02随着社会经济快速发展，铁路工程增多，实现通信技术的稳定性，才能创造安全的运行环境。GSM-R技术起源于欧洲，符合通信信号一体化技术的发展需求，于2000年正式确定为我国铁路专用通信技术，可以传送列车运行信息、调度命令、区间移动公务通信、应急指挥等。以下结合个人实践和以往研究成果，探讨了GSM-R接口监测技术对GSM-R无线网络的优化意义。

2.2 网络布局

从铁路通信系统的特点来看，是以铁轨的延伸方向为准，将通信系统划分为多个小区域。但是，考虑到铁路通信系统的整体性，网络布局时要分析各个区域之间的影响，以及GSM-R无线网络系统和社会系统之间的影响。

针对网络布局问题，改进措施如下：①了解整个通信网络的结构、基站安装的位置、天线的设定情况，从而评估信号传输质量，针对低质量信号进行优化。②针对外部环境对系统造成的干扰，应该采取有效的控制措施，创设出多个系统共存的环境，以便提高数据传输的效率和质量。2.3 信号干扰

GSM-R无线网络系统的干扰，分为网内干扰、网外干扰两种类型，其中网内干扰是系统自身形成的干扰；网外干扰是GSM系统、CDMA系统形成的干扰。

分析网内干扰的原因，一是多径干扰，即同一个信号源发生信号后，采用多种传输途径，导致不同传输途径的反射不同、用时不同，信号接收端就会产生信号叠加效应。对此，应该分析当地的信号传输特点，合理设置基站的位置和天线角度。二是异区干扰，主要是相邻通信区域，受到地理位置的影响，相邻区域可能出现重合频段，继而造成干扰。对此，应该结合地理特征，合理划分小区域，科学分配频段，以保证通信畅通。

针对网外干扰，铁路通信工作期间，GSM系统和GSM-R系统的频带相邻，虽然规范要求铁路两侧2km处，作为通信服务的分水岭，但实际施工中难以落实，继而产生干扰问题。例如：CDMA系统的扩频过滤技术，会对GSM-R系统信号产生干扰。对此，应该在沿线测定接收到的信号，分析干扰源，并和当地GSM系统或CDMA系统运营商协调，调整基站参数或天线方向。

1 GSM-R无线网络系统的组成和应用

1.1 系统组成

GSM-R无线网络系统由网络交换子系统、基站子系统、操作维护子系统、分组无线业务子系统、智能网子系统、固定接入交换子系统和无线终端系统组成。GSM-R无线网络系统，通过网络交换子系统实现与其他通信网络电路域业务的互联互通；通过分组无线业务子系统实现与其他数据信息网络的分组域业务的互联互通。1.2 系统应用

结合GSM-R无线网络系统的特点，目前承载的铁路业务为：①列车控制，调度语音指挥行车，铁路应急指挥通信；如：C3列控业务；高级语音业务（语音组呼、语音广播、优先级与强拆）②无线车次号信息、调度命令、近路预告信息；③智能业务；如：功能寻址和位置的寻址业务，功能号注册、注销与管理业务，增强型接入矩阵业务。作为铁路系统通信工作的基础，GSM-R无线网络系统关系到铁路运输的安全性。为了进一步提高运输效率和服务质量，必须对该技术进行优化。

2 GSM-R无线网络的常见问题和改进措施

2.1 跨区域切换

列车在运行期间，会经过多个基站服务区，要想获得连续性的数据传输服务，要求不同服务区的交接点可以及时切换。考虑到列车运行的距离长，基站服务区数量多，会有频繁性的跨区切换动作。再加上列车运行速度快，在各个服务区的边界处停留时间短，必须对跨区域切换进行优化。

跨区域切换时，常见问题主要包括：①不切换；②切换失败；③切换延迟等。分析其原因，主要是硬件故障，或者参数设置不合理。对此，优化措施如下：第一，分析GSM-R无线网络的配置，尤其是了解MSC、BSC软件的运行特点，依据系统设计要求，掌握硬件参数、版本特征、切换计算方法、历史运行信息、参数变更资料等。第二，通过检查，明确异常切换的范围，如果只是相邻区域发生异常，要重点查看该区域的基站硬件；如果是同一个BSC下的区域发生异常，要查看BSC、MSC的数据兼容配置情况。第三，如果参数设置无误，应利用网管系统查看告警信息，例如载频告警、驻波比告警、光传输系统告警等。第四，结合告警记录，统计话务状态，了解切换性能，看掉话率是否平稳，计算出入切换成功率，并明确切换失败的原因。第五，提升切换性能时，除了调整硬件设备，还应该调整设备参数，掌握系统切换算法，对切换优先级、切换门限进行调节，并且模拟相关程序，以实现最优状态。

3 GSM-R接口监测技术的应用及优化意义

3.1 技术应用

GSM-R接口监测技术，是利用CTCS-3业务链路中的部分接口，开展监测和分析工作。具体来说，包括实时采集信令、在线监视用户、监视网络状况、异常数据分析查询等功能，从而优化GSM-R无线网络。接口示意图如下：

其中，Abis口负责连接基站BTS和控制器BSC；A口负责连接控制器BSC和移动交换中心MSC；PRI口负责连接移动交换中心MSC和无线闭塞中心RBC。利用这3个接（下转第129页）

数字通信世界2019.0783

Hot-Point Perspective

热点透视

本次实验选择两种农业信息获取方法，同时进行试验的方式进行验证，所以构建一个仿真实验环境即可，同时利用一个仿真实验环境，能够有效地避免实验过程中参数不统一造成的误差。

为了验证农业信息系统获取信息的时效性，构建一个获取信息时效性的指标，用来评价实验ZigBee农业信息系统获取信息的时效性，获取信息时效性指标影响阐述主要包括，是否保证农业信息系统持续安全运行，是否有效的获取农业信息，是否快速的获取农业信息三个方面。

模拟运行过程中，首先确定构建的仿真实验的环境准确度，通过完全准确的实验环境，对两种完全不同的试验方法进行时效性验证，验证期得出的获取农业信息的时效性是否快速，本次实验模拟了不同季节下对农业信息的获取，同时模拟不同时间下对农业信息的获取的各种情况，利用两种农业信息系统，进行获取农业信息时效性的对比。根据获取农业信息的速度，得出不同的农业信息系统获取农业信息时效性，并记录在图表中。其中传统农业信息系统需要人工抄录计算，得出农业信息；而ZigBee农业信息系统利用ZigBee技术，通过无线网络，获取农业信息，从而得出统计数据进行对比。3.2 结果分析

根据实验的准备与实验过程，得出实验结果对比表，如表2所示：

表2 试验结果对比表

组别1234

农业信息系统信息获取时效性

传统农业信息系统

76.3565.9184.20

ZigBee农业信息系统

98.4599.3599.

56

75.9065.24

98.2198.69

DCW

根据实验对比结果表可以得出，在不同时效范围下，利用提出的ZigBee农业信息系统，能够较为快速的对农业信息进行获取。经计算得出，传统农业信息系统获取信息的时效率为75.36%，提出的ZigBee农业信息系统获取信息的时效率为98.21%，得出ZigBee农业信息系统较传统农业信息系统，时效率提高22.85%，适用于农业信息的快速获取。

4 结束语

本文提出了基于ZigBee的农业信息系统研究，基于ZigBee农业信息系统的硬件设计与软件设计，实现了提出的农业系统的研究，实验数据表明，提出的ZigBee农业信息系统具有较高的有效性，希望本文的研究能够为农业信息系统研究提供理论基础。参考文献

[1] 张雪飞，王建春，彭凯，等.基于容灾备份的设施温室环境监控系统关键技术的研究[J].江苏农业科学，2018，v.46（10）：216-220.

[2] 颜建辉，陈崇成，魏一丁，等.基于ZigBee无线传感器网络的林区局地环境监测系统[J].中国农业科技导报，2017（06）：78-88.

[3] 陈高锋，熊刚，龙建明，等.基于STM32和ZigBee的小型温室环境控制系统设计[J].江苏农业科学，2017（08）：199-203.

[4] 张海辉，邵志成，张佐经，等.基于无线传感网的设施环境二氧化碳精准系统[J].农业机械学报，2017（03）：330-336+365.

[5] 滕志军，曲兆强，张力，等.基于改进ZigBee路由算法的温室大棚在线监测系统[J].江苏农业科学，2017（21）：255-259.

（上接第62页）ADU进行实测，幅度/相位关系符合表1中的要求，

ADU输入的CSB功率为3.7W，下天线输出的CSB功率为1.3W，损耗为-4.5dB，与仿真结果接近。

4 结束语

Indra下滑ADU采用混合耦合器、可调节功分器和可调节移相器实现了在328.6-335.4MHz带宽内的信号幅度/相位分配，其设计理念在实际应用中体现出了一定的灵活性，通过改变信号的幅度分配，牺牲一部分次要性能，可以保证设备主要性能达到使用标准。近年来，国内多个机场因进近面水平段（距离跑道入口8400m～15000m）内有超出面高度的山体，造成余隙飞行校验科目不合格，设备无法开放的现象[2]。结合M型下滑天线（上接第83页）口，一方面能了解链路信令、信息，另一方面可以监测网络状况，以便及时发现问题、解决问题。3.2 结构体系

GSM-R接口监测技术系统，分为采集层、处理层、分析层三个层次，其中采集层在最下端，分析层在最上端。采集层的采集板卡会接收数据；然后转发给处理层的接口服务器；最后汇总到分析层的服务器、网管终端，为工作人员的决策提供依据。该监测系统，可以实现覆盖分析，包括交织覆盖分析、邻区覆盖分析、频组覆盖分析等，先判断信号的强度，然后优化网络；也可以分析无线质量，统计传输质量分布、监测用户上下行接收电平分布，明确干扰信号并采取优化措施。3.3 实际案例

以国内某高铁线路为例，高速列车在某次运行期间，发生超时降级问题。工作人员查看接口监测系统，发现上行电平值正常，但通信质量明显变差；没有下行电平值；Abis接口信令显示无线链路中断。对此，系统发起物理层拆线，在BSC管网查询干扰情况，结果显示频点突发强干扰，明确了故障发生原因。后来维修人员查明干扰源，清除后优化了网络。总结来看，正是因为使用了GSM-R接口监测技术，实现了故障的快速诊断和处理，保证

空间场型分布，已证实通过调整图2中的D2分配器，增加中天线辐射的SBO功率，减小上下天线辐射的SBO功率，在整体宽度不变的情况下，牺牲一部分宽度对称性，使得下滑道下方的位移灵敏度增加，可使飞机截取所需信号的位置更靠近跑道入口，从而避开山体的影响。参考文献

[1] INDRA Park Air Systems AS：NORMARC 35 M-ARRAY GLIDE PATH ANTENNA SYSTEM INSTRUCTION MANUAL [M].2014.

[2] 马华蔚，刘书明.关于下滑余隙飞行校验标准的研究和探讨[J].民航学报，2018.2（6），44-49.

了列车运行的安全性。

4 结束语

GSM-R无线网络系统，是铁路运输通信应用的标准体系，主要由基站子系统、网络交换子系统、操作维护子系统、通用分组无线业务子系统四个部分构成。文中指出GSM-R无线网络的常见问题，提出相应的改进措施，并结合案例阐述了GSM-R接口监测技术的应用及优化意义。结果显示：应用GSM-R接口监测技术，可以对通信故障进行快速诊断、快速处理，保证列车安全运行。参考文献

[1] 铁道部劳动和卫生司铁道部运输局.高速铁路通信网管岗位（GSM－R/调度通信）[M].北京：中国铁道出版社，2012.

[2] 胡莉丽，孙启民，洪波等.基于GSM-R网络接口监测系统的列车位置监测技术研究[J].铁路通信信号工程技术，2018，（6）：29-33.

[3] 赵兴强.GSM-R网络主要的监测工具与监测方法[J].科技资讯，2015，13（3）：26，28.

2019.07数字通信世界129