基于Gb 接口信令分析的深圳站进路预告故障处理

朱超逸 龚芸娴 戴俊勉

随着我国高速铁路的迅猛发展，旅客出行时间进一步缩短。由此也对列车的运输效率和运行时间提出了更高要求。

进路预告由CTC（调度集中控制系统）通过GPRS（通用分组无线业务）网络发送到CIR（机车综合无线通信设备），CTC 根据行车计划信息生成相应的进路序列，当列车CIR 运行至特定公里标附近，无线车次条件与进路序列匹配成功后，CTC 会自动触发下一站进路预告信息，并将对应的进路预告信息通过GPRS 网络发送至CIR，使司机能够提前获取前方车站的信息。因此进路预告对于提高列车运输效率，缩短运行时间，及时掌握和调整列车运行和调车作业情况，以及防止行车事故都有着举足轻重的作用。

1 问题提出

CTC 通过GPRS 网络向CIR 下发进路预告信息，包含列车即将驶入站点是否停靠、应驶入哪号道岔等详细信息，CIR 接收并将相应的确认信息返回给CTC，从而实现CIR 与CTC 进路预告业务的实时信息交互，保障列车安全有序运行。

由于广深线下行列车（由广州开往深圳方向）频繁出现深圳站进路预告未正常接收，且出现频率远超过同线路其他车站。因此，2020 年6-7 月（8 周）对下行列车深圳站进路预告异常情况进行统计，每周故障件数均在8 次以上，最高达到18 次。

2 异常分析

2.1 进路预告收发流程

以C1999 次列车（机车号：31099991）接收深圳站进路预告为例，进路预告下发和接收流程见图1。

1）CTC 向GRIS 发送进路预告信息，包含列车车次号C1999 次、对应机车号（31099991），以及该车将要抵达深圳站、是否停车及进站道岔等相关信息。

图1 进路预告下发和接收流程

2） GRIS 解析出机车号信息，并组成域名“cir.31099991.ms.gprs”，向DNS（域名服务器）查询机车号对应的IP 地址。

3） DNS 向GRIS 返回机车号（31099991） 对应的IP 地址。

4） 此时GRIS 已获得机车号对应的IP 地址，并使用GPRS 网络，依次通过GGSN（网关GPRS支持节点）、SGSN（服务GPRS 支持节点）、BSC（基站控制器）、BTS （基站收发台） 向机车31099991 的CIR 继续转发CTC 下发的深圳站进路预告信息。

5）机车CIR 收到深圳站进路预告信息，掌握列车运行任务。

6） 机 车CIR 通 过SGSN、GGSN 向GRIS 发送信息确认回执。

7） GRIS 收到回执信息后向CTC 转发，使CTC 与CIR 实现实时信息交互。

2.2 Gb 接口监测

Gb 为SGSN 和BSC 互联接口，SGSN 通过Gb接口完成同BSS（基站子系统） 之间的通信，实现分组数据传送、移动性管理、会话管理等功能，通过Gb 接口监测可以对数据是否有效转发、信息交互是否存在丢包等进行深入分析。

现通过Gb 接口监测数据进一步分析列车在A小区收不到深圳站进路预告的原因。如图2 所示，C1999 次列车在01：15：49.833 时，运行至A、B小区切换点附近，此时CTC 向CIR 发送了深圳站进路预告，之后在01：15：52.807 时，BSC 向SGSN 发送异常信令“Radio Status”（无线环境异常），当列车在01：15：53.005 运行至B 小区覆盖范围时，SGSN 向BSS 下发FlushLL 小区重选消息，同时在Gn 接口（SGSN 与GGSN 的接口）产生数据短暂停传现象，之后在01：15：53.009 时，BSC 向SGSN 发送异常信令“LLC-Discard”（逻辑链路控制失效），之后CIR 未正常接收深圳站进路预告信息，也未回复对应深圳站进路预告信息的确认信息。

LLC（逻辑链路控制）是基于HDLC（高级数据链路控制规程） 的协议，为MS（移动台） 和SGSN 之间提供高可靠的逻辑链路。当终端CIR 所处位置无线环境较差时，Gb 接口将会监测到异常信令Radio Status 及其携带消息Radio Cause：Radio contact lost with the MS（移动终端所处位置不在信号覆盖区内），同时会监测到异常信令LLCDiscard，其表示BSS 已删除之前SGSN 送来的LLC-PDU（逻辑链路控制-协议数据单元），要求SGSN 重发LLC-PDU。简单可以理解为Gb 接口出现了数据丢包，进路预告信息并未从Gb 接口发出。

Gb 接口出现Radio Status 和LLC-Discard 异常信令触发的可能原因如下。

图2 Gb 接口监测信令

1） MS 服务小区存在干扰，导致MS 解析GPRS 网络MCC（移动国家代码）、MNC（移动网络代码）、LAC（位置区域码）和CI（小区识别码）时出错。BSS 传递SGSN 发送给MS 的LLCPDU，MS 受干扰接收不到或不响应，时间长度超过BSS 设定的门限时间，于是BSS 删除了SGSN送来的LLC-PDU，同时向SGSN 发送LLC-Discard。

2）MS 所在的服务小区出现拥塞或信号过弱，会导致MS 响应LLC-PDU 的时间超过BSS 设定的门限，此时BSS 会删除此条SGSN 送来的LLCPDU 消息，同时向SGSN 发送LLC-Discard。

3） 作为用户数据业务得以接续的重要保证，小区重选Gn 接口会产生数据短暂停传现象。若此时在重选服务小区内发送进路预告消息会导致数据丢包，致使BSS 删除SGSN 送来的LLC-PDU，同时也向SGSN 发送LLC-Discard。

2.3 定位分析

针对广深线部分下行列车收不到深圳站进路预告的故障情况，检查BSS 系统设备良好，查看进路预告下发时所在服务小区A 的干扰情况，比较A小区不同时间段的频谱分析，电平无显著变化，也无邻频干扰现象，小区的信道占用情况也正常，故排除CIR 所在A 服务小区存在干扰及拥塞或者信号弱的可能性。

根据《铁路通信维护规则——设备维护》要求，GSM-R系统无线场强覆盖标准为-47 dBm～-98 dBm。通过对A、B 小区切换区域统计，在K0+750 区域，A 小区无线场强覆盖平均低于-80 dBm，B 小区平均场强为-55 dBm，且越靠近B 小区方向场强越大，临近小区切换指标，由此可知在公里标K0+800 左右的位置，A 小区切换到B 小区，此位置与广深线下行列车接收深圳站进路预告的位置基本重合，在该位置区段发送深圳站进路预告的同时，CIR 发生小区重选导致短暂脱网丢包，从而影响深圳站进路预告的接收。

2.4 小区重选

当移动台如机车CIR 运行至A 小区，CIR 会持续接入当前小区，并测量相邻小区广播控制信道载频的信号电平，记录下信号电平最大的6 个邻接小区，在符合一定条件时，移动台将从当前接入的小区转接到另一个小区，这个过程称为小区重选。影响重选的重要因素是无线信号的强度。C2（小区重选参数） 是进行小区重选时衡量信道质量的参数，其计算结果受C1（路径损耗值）影响，具体如下。

式中：CRO 为小区重选偏移量，用于调整C2 值的大小；TO 为临时偏移量；P 为惩罚时间，是TO作用于参数C2 的时间；T 是定时器，初始值为0。当P-T＜0 时，函数H（P-T）= 0；当P-T＞=0时，函数H（P-T）=1。

使用无线子系统网管查询B 小区的重选参数配置，CRO 为0，P 为31。代入式（1） 进行计算，则此时B 小区C2=C1。

在路径损耗值C1 不变的情况下，提高C2 数值的方法是修改惩罚参数P 不等于31，应用公式（2） 计算，可通过增大CRO 或减小TO×H （PT）来提高C2 数值。

3 优化方案

由于深圳站进路预告下发位置与无线环境中小区重选位置重合，导致列车在服务小区A、B 间小区重选发生短暂脱网的同时，CTC 下发深圳站进路预告，于是深圳站进路预告消息被丢包，最终致使列车收不到深圳站进路预告。为此，提出以下无线网络优化方案。

合理设置天线下倾角，不但可以减小干扰影响，有效控制基站的覆盖范围，而且可以加强基站覆盖内的信号强度。将B 小区朝A 小区方向的天线下倾角，从原来的5°调整为2°，使得B 与A 小区重选切换点的位置提前，则CIR 可以提前重选到B小区。

为进一步提高重选有效性，避免小区重选切换点的位置提前引起信号覆盖变弱，对B 小区重选参数进行调整。将B 小区的重选参数修改为CRO=4（即8dB）， TO=0， P=0，应用公式（1）计算，此时C2=C1+CRO，C2 增大，则CIR 更容易重选到B 小区；同时，为不影响B 小区下一小区C 小区的重选，避免在C 小区的用户重选到B 小区，导致B 小区拥塞，将C 小区的重选参数也调整为CRO=4（即8dB）， TO=0， P=0。

整个优化方案只需要在现场对天线设备进行微调，以及在二级网管进行个别参数的修改，改动小，无需额外硬件投入，见效快，验证周期短，易于实施。

4 总结

优化方案实施后，下行列车A 小区与B 小区基站间切换点公里标由K0+800 偏移至K0+600，通过Gb 接口数据监测分析，验证调整后小区重选的位置不再与进路预告下发的位置重合。优化完成后，连续4 周对广深线下行列车进路预告故障情况进行统计，广深线下行列车在深圳站进路预告接收异常的情况不再出现。

列车调度业务中进路预告的收发异常，与信号干扰、小区重选等复杂的无线环境密切相关，如何快速准确地分析异常原因，对维护人员是一个非常重要的课题。上述GPRS 网络优化方案，解决了进路预告接收异常的问题，通过部署Gb 接口监测装置，验证了GPRS 网络优化的效果。结合Gb 接口数据分析，可以快速分析问题，准确定位故障点，对保证列车可靠稳定运行创造了条件，为列车运输安全提供有力保障。