物探化探计算技术GSM-R系统外干扰的形成和分析

　　铁路移动通讯系统（GSM-R，GlobalSystemofMobilecommunicationforRailways）是目前我国铁路运输系统所统一采用的通信网络载体，从根本上说，这种技术是全球移动通讯系统GSM在铁路运输系统中的应用。从技术本源的角度看GSM-R和GSM都采用了大致相同的工作机制，但其特殊的应用环境和需求又决定了GSM-R系统很多只属于其自身的特征。

　　【摘要】文章首先针对GSM-R系统的工作环境特征以及其在工作环境中可能面对的系统外部干扰源做出了必要的总结说明，而后进一步指出在GSM-R系统中上行和下行的干扰主要危害，并且对常用的干扰排查方法和重要衡量要素做出了总结。

　　【关键词】GSM-R,干扰,形成,排除

　　一、GSM-R系统的工作环境以及其干扰特征

　　GSM-R系统所面临的工作环境特殊，相对于GSM系统的分片覆盖区域而言，GSM-R系统面临的是铁路工作系统中以铁轨作为轴心的带状覆盖区域，并且其横跨地域较大，这样的覆盖区域特征导致其与其他网络有着更多的相邻边界，更容易引发干扰现象。此外，GSM-R系统承载着铁路工作环境中的调度职能，负责着列车与调度中心的信息传输，因此直接影响到铁路系统的运行安全，因此GSM-R系统在安全性和可靠性方面都更为注重，相应对于干扰的形成和排除工作也比其他通信系统更为重视。

　　GSM-R系统的干扰来自于多个方面，就其干扰来源而言，可以大致分为系统内部和系统外部两个方面。前者通常由于铁路系统自身所面临的特殊地理和自然环境，导致在GSM-R系统内部形成覆盖区域的相互重叠不合理，或者通信覆盖强度与自然环境契合程度较弱从而造成多路径传输干扰。此类干扰可以通过对多发故障或干扰告警进行长期总结和数据分析，找出可能存在的潜伏问题，从系统优化的角度出发进行排除。而对于GSM-R系统而言，更为频繁出现的干扰源则来自系统外部，这一方面是由于横跨较大的地理范围，另一方面也是GSM-R系统技术中难以规避的弱点所在。

　　从技术角度看，GSM-R系统与GSM系统使用同一类技术核心，因此直接为二者之间的相互干扰埋下隐患；而CDMA虽然与GSM-R系统采用了不同的技术核心，但是其扩频技术会使得其传输的数据在传输过程中被扩展到一个更宽的频带中，而在信号接收端，CDMA系统支持在扩频过程中纳入到系统中的数据杂音过滤，但是GSM-R系统却不能支持数据过滤，因此CDMA也会为GSM-R系统带来不能忽视的干扰。从占用频带角度看，GSM-R通信系统在我国使用上行885～889MHz以及下行930～934MHz频段，而GSM系统在社会中采用的是上行890～915MHz，下行935-960MHz以及上行1710-1785MHz，下行1805-1880MHz两个频段，由此可见GSM-R系统的上行885～889MHz频段和GSM系统的上行890～915MHz频段，以及下行930～934MHz频段和GSM系统的下行935-960MHz频段之间紧邻，控制不足十分容易形成干扰。此外，我国CDMA系统使用上行825-840MHz，下行870-885MHz频段，与GSM-R系统频段同样紧邻，在扩频过滤的过程中也会以无序干扰的形式存在于GSM-R系统中，对其通信产生影响。

　　二、GSM-R系统中干扰的危害以及排除

　　干扰对于GSM-R系统的危害相对明确，但还是需要有针对性地做出深一步的理解。

　　在GSM-R系统中，光网络的传输质量可以信任，因此通信干扰出现在无线接入部分，可以具体分为上行干扰和下行干扰两个部分。其中上行干扰出现在移动台向基站传输数据的过程中，因此上行干扰会影响到基站的工作状态，进而对整个数据传输过程有所影响。较为严重的上行干扰会提高GSM基站接收机基底噪电平，从而产生通信背景噪音，导致误码率的提高，甚至相关设备灵敏度的下降，最终形成通信终端问题的发生。相应的，下行干扰发生在信号的下行段中，即发生在信号由基站向移动台传输的过程中，下行干扰通常不会产生很大范围的影响，只是对于干扰环境附近的移动台接收信号质量有所影响。对于GSM-R系统而言，下行干扰的表现主要集中在BCCH（广播控制信道，BroadcastControlChannel）以及TCH（业务信道，TrafficChannel）两个方面。在BCCH方面，会影响到接通率降低、切换失败机会增加等；而在TCH方面，干扰的状况会随着话务的增加呈现出正相关特征，主要表现为通信过程中噪声的增加，通信质量下降以及掉话率的提高。

　　针对于干扰对GSM-R系统所产生的恶劣影响，有必要进行深入分析，对干扰进行清查和排除，确保GSM-R系统工作正常。对于来源于GSM-R系统外部的干扰源查找，可以从如下几个方面进行处理。首先应当注重于共用频段的干扰排查。信产部有明文规定，在铁路线路上采用4.5m高测量天线，50%时间、幅度概率进行测量，同频干扰信号不应大于-105dBm，在直辖市、省会城市和计划单列市的城区铁路轨道两侧各2km，其他地区两侧6km处采用1.5m天线，50%时间、幅度概率进行测量，双方系统的基站下行控制和业务信道的信号电平应低于-85dBm。具体操作的时候，应当以此规则作为基准，综合使用GPS等工具沿铁路线展开路测，重点掌握干扰信号的电平以及MNC、LAC以及BSIC等相关特征信息，确定干扰源基站位置，为进一步网间协调奠定基础。对于共用频段干扰的核查是排查干扰的重要工作组成，因此还应当注意其他细节问题，尤其是目前由于铁路交通逐步成熟发达，难以逐一进行实地排查，因此更多的时候采取在列车上实时路测。这种做法虽然相对便捷，并且在GPS等工具的支持下精准程度不断提升，但是仍然会出现对于干扰信号的丢失现象，因此对于列车速度因素必须考虑到排查工作中来。此外，无线环境测试一般在夜间铁路施工“天窗”点内进行，而夜间GSM以及CDMA系统的数据流都相对较小，如果单纯使用扫频仪测试在用公网TCH对GSM-R干扰难以获取到良好效果，具体可以先进行C/.I等相关指标测试，进一步将电信运营SM卡加装在干扰分析测试装置上针对铁路沿线运营商主频点以及语音信道频点进行测试，实现对于干扰源的排查目的。

　　三、结论

　　对于GSM-R干扰源的排查，除了社会上存在的运营商干扰以外，其他非法干扰也必须加以重视，一旦发现干扰源，必须追查到底。对于需要多个单位进行协调的干扰问题，应当提前准备出预备方案，确保能够在双方进行接触的第一时间实现两侧网络的优化协调处理，而对于非法干扰，必须予以追查取缔，确保GSM-R系统的正常运行。

　　参考文献

　　[1]华为技术有限公司.GSM无线网络规划与优化[M].第1版.北京：人民邮电出版社，2004

　　[2]胡昌桂.GSM-R网络的电磁环境测试方案[C].GSM-R移动通信机及无线电管理学术会议论文集.北京：中国铁道学会，2006