南京铁路枢纽内GSM-R系统网络优化解决方案

胡昌桂

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)

1 南京铁路枢纽GSM-R网络现状

南京枢纽内由于沪宁城际铁路在南京站以东部分线路区段与合宁线南京以东区段存在铁路线路并线和相互交越的情况,2条线路的走向及GSM-R系统基站设置情况如图1所示。

图1 GSM-R网络现状示意

图1中粗线为沪宁城际铁路线路走向,铁塔形状表示新建GSM-R基站位置,基站无线覆盖方向与铁路走向一致。该区段共设置了NanJing、HN1、HN2、HN3、HN4共5个基站,这些基站接入到该工程设置在虹桥站BSC,并接入到京沪高速铁路工程所建设的上海核心网节点。

图1中细线为合宁铁路线路走向, 铁塔形状表示合宁线工程中已建设的GSM-R基站位置,基站无线覆盖方向与铁路走向一致共设置了NanJingZhan、NanJing1、NanJing2、 XinWeiCun、NanJingDong共5个基站。这5个基站接入到合肥通信站BSC,并接入到济南核心网节点；GSM-R设备供货商与沪宁城际铁路供货商为同一厂家。目前合宁线南京以东区段GSM-R网络现状是基站已经安装完毕并开通。

由于沪宁城际铁路GSM-R系统需要承载CTCS-3列控系统应用,对GSM-R网络的QOS指标要求非常高,同时还涉及到行车安全；因此,针对上述南京枢纽内沪宁城际铁路GSM-R网络情况,必须对南京枢纽内GSM-R网络进行优化。

2 网络优化方案的选择

在进行南京枢纽内GSM-R网络优化时,必须统筹考虑GSM-R系统的场强覆盖、QOS指标，并保证GSM-R系统正常使用。有以下几种网络优化方案。

2.1 优化合宁线GSM-R网络

由于合宁线GSM-R系统不承载CTCS-3列控数据,对网络的服务质量要求比沪宁城际铁路低,可以通过调整合宁线GSM-R基站设置,采用沪宁城际铁路GSM-R基站设备来覆盖合宁线。该方案需要关闭既有NanJing1、NanJing2、 XinWeiCun共3处基站,关闭基站的这些线路区段可以由沪宁城际铁路基站HN1、HN2和HN3覆盖；由图1中可以看出,南京东站已经离沪宁城际铁路较远,通过在电子地图上仿真看出NanJingDong基站可能会干扰沪宁城际铁路GSM-R系统,考虑为了尽量利用既有GSM-R设备及配套设施,如果通过现场勘察测试既有NanJingDong基站信号不造成对沪宁城际铁路GSM-R系统的干扰,则可以保留NanJingDong基站。

该方案的优点是可实施性强,能保障沪宁城际铁路CTCS-3列控的需求,同时也满足了既有线GSM-R话音业务的要求。关闭后的基站及配套设备可以作为备品备件,如果可能也可以在沪宁城际铁路上使用,做到可以设备利旧,减少工程重复投资。但是关闭合宁线4处基站后,需要确认NanJing2、NanJingDong两处线路区间的场强覆盖,同时,需要对既有线GSM-R网络进行参数调整,并需要相关部门的协调和配合。

2.2 优化沪宁城际铁路GSM-R网络

根据2条线路并线、交越的实际情况,通过采取对既有NanJing1、NanJing2、 XinWeiCun、NanJingDong基站的天线加大增益,调整方位角或者增加天线等措施来实现对相邻的沪宁城际铁路覆盖,同时在网络质量上应满足沪宁城际铁路GSM-R系统承载CTCS-3列控数据传输的要求；本方案不需要新建HN1、HN3及HN4基站。

本方案的优点是充分考虑了设备利旧,能减少重复建设和工程投资。但该方案的缺点是改造合宁线既有不承载CTCS-3系统的GSM-R网络来满足沪宁城际铁路要求,必然需要对既有GSM-R网络进行较大调整,在工程实施上难度也非常大,加之工期紧张,并且不一定能保证改造后的网络能够满足沪宁城际铁路运行CTCS-3的要求；同时还需要协调两线共用的基站接入到沪宁城际铁路设置的BSC。

2.3 合理频率规划

从图1中可以看出,2条线路南京枢纽内各设置了5处基站,并且这些基站类型有O4/O3/O2。根据GSM-R设计暂规要求,为了满足沪宁城际铁路单基站宕机后同频C/I值大于12 dB、邻频C/I值大于-6 dB的要求,在进行基站频率规划时可以采取统筹配置2条线路中各基站的BCCH,TCH载频,保证同小区、相邻小区话音信道频道间隔不小于400 kHz、控制信道频道间隔不小于600 kHz。

本方案的优点是不需要对既有GSM-R系统做任何改造,沪宁城际铁路可以按照设计方案进行实施。但是由于GSM-R系统频率资源有限,为了保证网络覆盖质量,减少2条线路GSM-R系统间干扰,通过软件仿真后根本无法分配各基站的频率,即使能够分配频率也存在邻频关系和大量干扰,在工程上不具备可实施性。

2.4 优化方案确定

上述3种网络优化方案各有优缺点,根据上海铁路局及相关部门的意见, 合宁线GSM-R网络除Nan JingZhan、NanJingDong基站提供GSM-R业务外,其余基站暂时没有GSM-R业务；同时通过现场勘测,沪宁城际铁路HN4基站可以覆盖南京东区域,可以关闭合宁线NanJingDong基站。因此,采用优化合宁线GSM-R网络来保障沪宁城际铁路GSM-R系统的正常使用。

3 网络优化技术解决方案

在确定沪宁城际铁路GSM-R网络优化方案后,需要根据GSM-R网络的应用情况合理调整基站设置情况和配置参数及基站传输链路并修改GSM-R系统编号方案。

3.1 调整基站参数设置

沪宁城际铁路在南京站附近区域采用合宁线设置的NanJingZhan基站,并对该基站扩容1个载频配置为O4基站，以满足南京站GSM-R系统业务容量需求,同时关闭合宁线NanJing1、NanJing2、 XinWeiCun、NanJingDong共4处基站,用沪宁城际铁路HN1、HN2 、HN3和HN4来覆盖合宁线南京至南京东线路区域。

由于合宁线与沪宁城际铁路GSM-R系统都是采用同一厂家的设备,因此BTS与BSC设备之间不存在设备兼容性问题。通过调查了解到合宁线GSM-R系统基站与合肥BSC之间既有的2M环路是：NanJingZhan基站与XinWeiCun基站和LinCang1基站组成了1个2M环路；NanJing1基站、NanJing2基站和NanJingDong基站组成了1个2M环路。根据基站设置的调整情况,取消NanJingZhan基站与XinWeiCun基站与合肥BSC之间的2M电路,而将NanJingZhan基站接入到沪宁城际铁路设置在虹桥站BSC中；取消NanJing1基站、NanJing2基站和NanJingDong基站3个基站与合肥BSC之间的2M电路。

3.2 修改编号方案

由于优化了合宁线GSM-R网络导致了系统基站设置变化,需要相应调整合宁线GSM-R编号方案。在基站基础数据表中,需要取消NanJing、NanJing1、NanJing2、XinWeiCun和NanJingDong 5个基站的编号数据,将NanJing基站纳入到沪宁城际铁路GSM-R编号方案中。

4 结论

沪宁城际铁路GSM-R网络已安全投入运营,在南京枢纽内GSM-R系统按照上述解决方案进行了网络优化并取得了较好效果,验证了该网络优化方案的正确性和可实施性。针对目前铁路枢纽内GSM-R网络优化的问题,提出以下几点建议供参考。

(1)网络优化前应收集枢纽内既有、正在建设及将来建设的GSM-R系统网络情况,包括BSC/基站设置情况、传输链路情况和既有编号方案。

(2)网络优化时需要在电子地图上进行软件仿真,建议对铁路枢纽单独制作电子地图,并将所有铁路线路含既有线、正在建设的铁路和即将建设的铁路数据全部完成,以便进行枢纽内GSM-R网络的整体规划和优化。

(3)网络优化应在技术上、投资上、可实施性等方面进行综合比较,合理确定网络优化解决方案。

(4)网络优化工作涉及到各个相关部门,需要铁道部、铁路局、相关公司等部门和领导的大力支持和协调才能进行。

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