郑和民 上海铁路局上海通信段

1 引言

我国铁路正在朝高速铁路、客运专线方向发展。经过近几年的不断提速，120~160 km/h的快速铁路已达到20000余千米，特别是目前的京津成际、武广客专、沪宁城际的速度已经达到350 km/h。铁路原有的无线通信模式已经不能满足高速铁路运用的发展，铁路提速和客运专线网络化、智能化、综合化的行车调度指挥系统需要高度可靠、高度安全、快速接入的铁路综合数字移动通信网络，以及透明、双向、大容量的车-地安全和调度指挥的信息传输平台。

铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）是在GSM蜂窝系统上增加了调度通信功能和适合高速环境下使用要素的系统，能满足国际铁路联盟提出的铁路专用调度通信的要求。目前我国高速铁路及客运专线引入了铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）技术，从无线网络覆盖方面应用了单覆盖单层网、交织覆盖单层网及同站址双网覆盖等技术，并可根据铁路运用的不同业务对应不同的覆盖方式，极大地降低了网络覆盖的成本，保证了网络的安全稳定。

2 铁路无线网络覆盖方式

铁路线上无线覆盖主要有单覆盖单层网、交织覆盖单层网（客专）、同站址双网（青藏、大秦线）等。

2.1 单覆盖单层网

单覆盖单层网的优点：低成本、无线参数易于设置、最有效的利用频率、需要最少的站址。缺点：一旦某BTS故障，其服务区域将不提供业务。主要运用于既有非高速铁路。

2.2 交织覆盖单层网

交织覆盖单层网是完全重叠覆盖方式：同一地点设置2套BTS（含天馈线），两套BTS在同一机房内，共享一套传输，电源等设备，共用一个铁塔。两副天线安装在同一铁塔上，需保证天线的隔离度。每层网各由一套BSC控制，形成双层无线覆盖。优点：BTS冗余、中等成本。缺点：除了某一个BTS故障，其他基站子系统中设备出现故障时网络不提供冗余；对服务质量有一定影响（切换数量增加）；较低的频率利用效率（高重叠区域）；需要较多的站址；中等的无线参数设置复杂度。主要运用于客运专线铁路（京沪高铁、沪宁城际、沪杭客专等）。

2.3 同站址双网

同站址双网是完全重叠覆盖方式：同一地点设置2套BTS（含天馈线），两套BTS在同一机房内，共享一套传输，电源等设备，共用一个铁塔。两副天线安装在同一铁塔上，需保证天线的隔离度。每层网各由一套BSC控制，形成双层无线覆盖。优点：全系统冗余、较低的站址需求（机房、铁塔共享）。缺点：投资高；无线参数设置较为复杂；如果某一站址出现问题，同样发生服务中断。

3 京沪高铁与沪宁并线区段无线网络优化浅析

京沪高铁上海局联调联试段（蚌埠南-虹桥）GSM-R网络正线总里程约460 km，共设置基站158套，直放站近端机20套，直放站远端机29套，敷设漏缆约6.86 km。其中与沪宁城际并线运行区段有三处（镇江-宝华山，丹徒-镇江，阳澄湖-苏州园区）约90 km，由于京沪高铁与沪宁城际均为GSM-R系统，且都承载了C3列控业务，从无线网络组网上都采用了交织覆盖单层网技术。因此在京沪高铁GSM-R网络优化的过程中会对既有沪宁城际线带来影响，这给我们做好网优工作带来了相当大的难处，主要表现为：

①两条线交叉区域的基站互有相邻关系，且沪宁城际为既有运行线路，稍有不慎会造成基站相邻小区切换错误，引起沪宁城际高铁列车C3降级，影响运输秩序。

②铁路GSM-R系统上行采用885-889M频段，下行采用930-930M频段，仅有4M频段的带宽。GSM-R系统标准以200 K带宽作为每个频点的间隔，因此可用频点只有19个。而在交叉区域、接近区域的基站频点设置既要考虑单网交织，又要考虑同频、邻频干扰的问题，频率规划十分困难。

③由于沪宁城际白天不能关基站，京沪高铁又要利用夜间进行线路、设备等的整治，所以京沪高铁的GSM-R无线环境的清频工作一直进展缓慢。

④京沪高铁基站在优化调整的同时，也需要对交叉区域沪宁城际的部分基站做调整，测试、验证的作工量也成倍增加。

交叉区域的网络优化作为重点攻关项目，交叉区域出入口处的网络优化直接关系到京沪高铁与沪宁城际GSM-R系统CSD指标。针对这些特殊地段，网络优化小组根据地形地貌、基站位置、场强覆盖、邻区关系等资料，制订了各种假象情况下可能出现切换失败、掉话、乒乓切换等的可能性，并在联调联试阶段进行了重点的测试、分析、调整和优化，目前，京沪高铁和沪宁城际GSM-R网络指标基本达标。现将我们针对特殊地段的优化测试做一分析。

3.1 镇江-宝华山区段无线网络优化

该区段沪宁城际铁路和京沪高铁线路基站GPS线路如图1所示。

图1 镇江-宝华山区段无线基站分布图

经过多次测试验证，在京沪高铁基站NJN-ZJX14关闭的情况下，测试终端沿京沪高铁下行方向运行时，在经过沪宁城际双基站ZJ-BHS03(A)(B)后，若误切换至沪宁城际基站ZJ-BHS02后则无法切换回京沪高铁基站NJN-ZJX14，最终引起掉话。当NJN-ZJX14关闭时，在此处ZJ-BHS02场强电平略高于NJN-ZJX15，通过修改基站ZJ-BHS03(A)(B)->NJNZJX15 HOM参数值设为63，降低了切入NJN-ZJX15的门限值，满足了NJN-ZJX14基站宕机情况下的切换指标。

3.2 宝华山-南京区段无线网络优化

该区段沪宁城际铁路和京沪高铁线路基站GPS线路如图2所示。在京沪高基站NJN_ZJX13和京沪高沪宁共基站ZJ_BHS07之间，由于沪宁基站ZJ_BHS08在两站间信号较强，京沪高铁上行方向运行时列车会切换到沪宁线基站ZJ_BHS08，而基站ZJ_BHS08与基站NJN-ZJX13之间无邻区切换关系，则会出现掉话情况，详情如下：

图2 宝华山-南京区段无线基站分布图

3月29日在京沪高铁联调联试动车组上对该区域的测试，基站ZJ_BHS08在京沪高基站NJN_ZJX13和京沪高沪宁共基站ZJ_BHS07区段之间信号较强，若动车组在京沪高铁线路上运行时经过该区域范围内可能会误切至沪宁基站ZJ_BHS08，导致掉话及C3降级的发生。

通过实地勘察发现该处铁路是凹堑地形，其中与铁路垂直方向有马路经过，铁路需要架桥。由于该处两边山坡阻挡，京沪高铁邻近基站信号衰减较大，而垂直的沪宁基站信号则衰减小。根据这一情况我们进行了规划仿真，根据仿真数据也发现ZJ-BHS08下行天线信号在京沪线NJN-ZJX13和ZJBHS07中间信号较强，跟实测基本一致。

对ZJ_BHS08 BCCH 1001进行了现场定位，同时在铁路边步行测试基站ZJ-BHS08 BCCH1001频点的场强分布，该处1001频点作为主覆盖信号的区域。

通过车载设备的测量报告、实地的考察验证和步行测试的结果等一系列数据来调试基站ZJ_BHS08天线方位角，并抬高了基站ZJX_NJN13下行向天线倾角。

调整后通过在铁路边步行测试基站ZJ-BHS08 BCCH1001频点的场强分布情况，除个别地方场强下降不多外，其余场强下降明显，都达到预期效果。1001频点在该区域基本不作为主覆盖信号。

调整完成后在京沪高铁联调联试动车组上对该区域进行了复测，各项指标正常，动车组在京沪高铁线路上运行时不再会误切到沪宁线线路基站，此处问题点已经彻底解决。

4 无线网络优化的建议

京沪高铁GSM-R网络优化工作至4月12日基本告一段落，经过大家的共同努力，网络质量、指标等均有了较大地改善，京沪高铁与既有线有许多交叉、并线区段的复杂情况，我们在平时工作中也是第一次遇到。在工作过程中我们提高了工作经验，也遇到了不少问题，这些都是今后需要注意的，主要有以下几点：

(1)切换顺序要严格按照设计规划的要求，对不满足切换顺序的基站可通过调整天线方位角、俯仰角，或者修改PBGT参数HOM值等方法来满足切换要求。

(2)加强现场地形的调查，对于因城市建设等造成的地形变化要通过加强测试、日常巡检等方式早期发现，及时地对相关部件、参数等进行调整。交叉区域或多条GSM-R线路交汇的枢纽地区应该采用最新的分布式基站，以解决频率规划困难、切换关系复杂等难题。

(3)要保证干净、良好的无线电磁环境。因为清频工作是一项长期的、难度大的工作，尤其是接近既有线时，必须要利用天窗时段关闭既有基站进行测试，增加了工作的难度，也影响清频工作的质量。

(4)加强网络优化分析，尤其是并线区域多基站工作，且又要满足切换顺序时，则要测试多种条件和情况下的网络数据，认真加以分析，合理制定网优工单，最终形成测试-分析-调整-再测试-再分析-再调整的循环过程。

(5)利用接口监测系统对网络进行跟踪测试，并结合车上测试数据进行统一分析，有利于提高每天网优数据分析的质量。