武汉铁路局武汉高速铁路职业技能训练段湖北武汉430076
摘要：中国高速铁路利用GSM-R技术实现铁路移动设施和固定设施的无缝链接，确保列车平稳、高速、安全的运行。由于中国铁路只有一个GSM-R网络，这样就容易造成移动台无线接入、小区重选、切换混乱。因此，必须对枢纽内GSM-R网络进行科学、合理的规划，结合现有网络资源及在建GSM-R网络情况，对各线路独立设计的GSM-R建设方案进行优化。本文首先分析了现阶段武汉枢纽地区通信网的现状和GSM-R系统存在的问题，提出了GSM-R网络优化的思路和具体方案，为铁路通信网的可靠运行提供了强有力的技术支持和保证。
关键词：GSM-R系统；场强覆盖；频率分配；联合优化；实施方案
1.序言
武汉枢纽内的无线通信系统都采用GSM-R技术体制，线路地形相对复杂，线路平行间距或近或远，有山或楼体阻挡，造成GSM-R无线覆盖困难；另外各线路GSM-R无线覆盖和性能指标要求各有不同。此外，中国铁路GSM-R系统有限的频率资源使得在此类区域的无线小区规划、频率分配、切换设置成为难题。因此，在这些铁路区段必须统筹考虑各GSM-R系统的无线设备设置、小区覆盖规划和频率规划，避免相互影响、干扰。要尽快改变这种状况，必须对枢纽内GSM-R网络进行科学、合理的规划，结合现有网络资源及在建GSM-R网络情况，对各线路独立设计的GSM-R建设方案进行优化，并对将来有可能需建设GSM-R网络的方案进行站点及频率规划的预留，实现枢纽内GSM-R系统资源共享、提高通信网络的质量及其安全可靠性，减少后续网络建设对既有网络的影响，同时提高资金的利用率[1]。、
2.存在问题
武汉枢纽的线路均设置了GSM-R系统，由于各工程信号专业采用的列控系统不同，对GSM-R系统的需求也不同，因此GSM-R网络覆盖方案不尽相同。
2.1重复建设、干扰严重
各铁路线路GSM-R系统基站的设计只考虑了满足本线路需要，未结合枢纽情况进行统一规划，导致一些区域内或出现基站重复设置或出现基站覆盖弱场，在线路交叉处未进行统一规划时，有可能出现切换失败的情况。存在此问题的区域主要是：武汉北区域；武汉站至何刘站区域。
2.2缺乏规划，后续线路接入困难
武昌至南湖区域仅有武黄城际工程沿南环线设置基站，未考虑京广线等线路的接入，将来京广线如需建设GSM-R系统时存在接入困难的问题，并可能造成既有网络的调整。武昌至武汉站区域未沿北环线设置基站，将来北环线如需建设GSM-R系统时存在接入困难的问题，并可能造成既有网络的调整。
2.3BSC接入方案缺乏规划，影响通信质量
武广、武九、武黄、汉宜等线路均在武汉设置了BSC设备，但未进行BSC接入基站的统一规划，使得列车在枢纽内运行时频繁的发生跨BSC切换，影响通信质量。
3.GSM-R系统网络优化
3.1枢纽网络优化的思路及原则
为保证GSM-R系统网络优化质量以及对既有资源最有效的利用，采用了场强测试、模型校正、规划软件相结合的网络规划优化设计手段。为充分掌握既有GSM-R系统在枢纽内的覆盖情况，对既有基站在枢纽内的覆盖情况进行了测试[2]。
3.2场强测试概况
利用高速扫频仪连接吸盘天线，测试既有GSMR网络在武汉枢纽各线路的覆盖电平。对于测试电平值，按照其大小分为3档：1.-98dbm以下时，电平不满足覆盖要求，需要进行覆盖增强；2.-98dBm以上，-90dBm以下时，电平基本满足覆盖要求，但从保证QoS指标，提高业务质量的角度，建议进行覆盖增强；3.-90dBm以上时，电平满足覆盖要求。
3.3测试结果
测试线路：何刘站-武汉站
测试交通工具：火车
图4-1何刘站-武汉站测试结果
测试小结：该段由武汉站引出段与武广客专并行，武广客专基站的信号与何刘站基站的信号都比较强。信号较弱的地方为南环线跨滠武线桥。该段可以利用既有武广、武九基站，跨滠武线桥下弱场区可采用光纤直放站设备引入何刘站信号。
3.4覆盖方案优化
武汉站至何刘站区域：
根据测试结果，取消武黄至何刘段基站，该段采用武广基站进行覆盖。对南环线与武广客专交叉区域测试存在基站信号较多的情况，需对基站覆盖进行调整。在南环线与武广客专交叉区域，原来覆盖方案如下，其中武九线WuJiu34+077（HeLiu）基站与武广线WuGuang1198+100基站及武黄线WuHuangWLXK18+000基站有相邻关系，在列车由何刘往武昌站运行过程中，有可能由武九线WuJiu34+077（HeLiu）基站切换到武广线WuGuang1198+100基站，再往南走由于武广线WuGuang1198+100基站与武黄线WuHuangWLXK18+000基站无相邻关系，将会造成掉话。
图4-3南环线与武广客专交叉区域最佳服务小区图（调整前）
而且由上图可以看到如果基站过于密集，各基站信号强度相近，将会带来不可预料的问题。因而思路是取消武黄线WuHuangWLXK18+000基站，改由武广线WuGuangK1200+460基站对此处进行覆盖，武广线WuGuangK1198+100基站、武广线WuGuangK1200+460基站、武九线WuJiu34+077（HeLiu）基站三个基站两两之间都有相邻关系，消除了潜在的问题。
3.5频率方案优化
武汉市区内由于多条线路相互交错，基站密集，而且有长江穿城而过，对频率分配带来很大的困难，值得注意的是由于频率资源有限，个别不重要的基站只能定为O1+1的配置，只分配一个频率。
3.6BSC接入方案优化
为减少枢纽内跨BSC的切换及方便维护管理，将300km/h及以上线路枢纽内基站集中接入武广BSC，200km/h线路枢纽内基站汉口武昌站以北集中接入汉宜BSC、武昌站以南集中接入城际铁路新设BSC，枢纽外基站接入各条线路BSC。合武线湖北段基站拟倒接至汉宜线BSC。
图4-5BSC接入方案
完成上述调整工作，各条线路均在进入枢纽之前完成了线路BSC与枢纽BSC的切换工作，减少了枢纽内跨BSC切换[3]。
4．结论
武汉枢纽GSM-R网络优化在充分了解在建线路GSM-R系统设计方案、既有GSM-R系统建设及场强覆盖情况等基础上，对现状条件下存在的问题进行了具体分析，结合场强覆盖分析，针对重复建设、干扰严重、后续线路接入困难、BSC接入方案影响通信质量等问题进行了联合优化，并提出了新的BSC接入方案，实现了武汉枢纽地区GSM-R系统资源共享、提高通信网络的质量及其安全可靠性[4]，减少了后续网络建设对既有网络的影响。本文从场强覆盖、频率合理分配和BSC优化三个方面阐述了GSM-R系统的优化思路。通过这些GSM-R网络的优化方案，可以很大程度上解决GSM-R网络上存在的小区切换，相互影响、干扰问题，为铁路通信的可靠运行提供了支持。
参考文献：
[1]钟章队，李旭，蒋文怡等.铁路综合数字移动通信系统[M].北京：中国铁道出版社，2003.
[2]韩斌杰.GSM原理及其网络优化[M].北京：机械工业出版社，2004.
[3]金立新.高速铁路GSM-R网络优化及故障处理典型案例[M].北京：中国铁道出版社，2011.
[4]朱惠忠，张亚平等.GSM-R通信技术与应用［M］.北京：中国铁道出版社，2005.