接入突发脉冲异常导致列车C3降级案例分析

马捷 中国铁路上海局集团有限公司上海通信段

1 引言

本文以华为BTS3900型基站为例，介绍了切换信令流程、CTCS-3列控业务、以及信令流程异常后对切换的影响。

列车运行过程中，在呼叫期间，基站定时对移动台的信号进行测量和评估，当检测到异常情况时，基站立即向BSC发出切换信号,BSC会寻找一个新的小区或新信道，找到后出发一个切换；否则通信会在原来的信道上继续进行，同时，尝试切换的过程周期性地重复进行。如果完成切换，原来的信道就被释放。切换的目的是在移动中保持通话的连续性，降低拥塞率及掉话率。GSM-R系统中切换发起的原因主要有紧急切换和普通切换。切换流程中，主要步骤有：测量及测量报告上报、测量报告预处理、切换判决、切换执行。

当前针对切换异常的分析方法主要分为两种，一种为通过C3接口检测信令分析，比对标准切换流程，查看切换过程中异常的信令，另一种为通过设备日志，查看在切换执行过程中设备对切换信令的处理过程，在定位到切换异常的点后，通过调整基站软件参数，来来实现网络的优化，提高切换成功率，降低切换原因造成C3掉话次数，保障列车安全、高效运行。

本文主要通过京港高铁阜阳西线路所至殷上北间一个典型案例的分析，简单阐述切换过程中信令异常对于CTCS-3列控业务的影响。

2 切换信令简述

2.1 切换流程

BSC检测到移动台（MS）上报的测量报告中邻区电平满足切换门限，则通过源小区向MS下发Handover Command（切换命令），通知MS进行切换流程，之后MS发送Handover Access（切换接入）消息到目标小区，目标小区接收到该消息后发送PHY INFO（物理层消息）给MS，并发送Handover Detection（切换检测）给BSC。之后MS在目标小区接入，成功后发送Handover Complete（切换完成）。信令流程见图1。

图1 切换信令流程

2.2 接入突发脉冲

处在空闲状态的移动台MS想与网络建立连接时，会通过随机接入信道（RACH）来发送它所需的服务信道请求消息。RACH中传输的突发脉冲称为AB——接入突发脉冲序列。

移动台的服务信道请求消息装载在AB的数据段中，这个数据段长度为36加密比特。这些请求消息包括呼叫请求、响应寻呼、位置更新请求、及短消息请求等。由于RACH中的AB是随机接入的，基站不能预测该突发脉冲的发送时间，提前做好接收准备，就需要在发送数据前发送较长的同步比特。加密数据前传输41比特的固定同步比特，使基站能够获得移动台的准确同步信息，做好接受服务信道请求消息的准备。

AB的前端尾比特也比较长，有8个比特，标识一个突发脉冲的开始，结束端的尾比特依然是3个比特，标识突发脉冲的结束。

3 实际案例分析

3.1 故障现象

3月7日，10:44某高铁线G2806次列车FuYangXiXLS小区出现C3无线链接超时。

3.2 原因分析

3.2.1 PRI口信令

以3月7日某高铁线G2806为例，列车在10:44:16.495发生无线链接超时，超时发生前OBU于RBC正常交互数据包，PRI口数据未发现异常，最终MSC在10:44:16.495时向RBC发送DISCONNECT消息释放连接，见图2。

图2 PRI接口数据

3.2.2 Abis口信令

Abis接 口 信 令 中 看 到 移 动 台 于10:44:05.7860从FYXXLS-YSB01小区向FuYangXiXLS基站切换，10:44:06.2390从Abis接 口 信令 确认FuYangXiXLS向BSC发 送 了Handover complete（切换完成），但是切换过程中未看到Handover Detection（切换检测）消息，最后于10:44:12.9490 FYXXLS-YSB01基站向BSC上报CONNECTION FAILURE INDICATION（链接失效指示），原因值为radio link failure（无线链路失效）后呼叫释放，见图3。

图3 Abis接口数据

3.2.3 A接口信令

A接口信令显 示BSC于10:44:16.2720向MSC发送了CLEAR REQUEST（清除请求）消息，释放原因值为Resource unavailable/Equipment failure（资源不可用/设备故障），见图4。

图4 A接口数据

3.3 故障分析

结合PRI口、A口、Abis接口分析，可以得出MT（移动台）在FYXXLS-YSB01小区向FuYangXiXLS基站切换期间，Abis口切换信令中目标小区FuYangXiXLS虽然向BSC发送了Handover complete（切换完成），但是切换过程中未看到Handover Detection（切换检测）消息，后FYXXLS-YSB01基站向BSC上报CONNECTION FAILURE INDICATION（链接失效指示），原因值为radio link failure（无线链路失效）后呼叫释放。A接口中的释放原因值为Resource unavailable/Equipment failure（资源不可用/设备故障），初步判断无线侧设备问题导致。

3.4 深入分析

图5 接口数据

华为BSC6000设备GCHR日志可以记录呼叫流程中关键信令，用以辅助定位呼叫失败/掉话的原因。为进一步明确Handover Detection（切换检测）信令缺失的原因，通过BSC设备GCHR日志记录查看事发时间段内的信令交互情况：

GCHR日志看到出现问题前信令流程异常，BSC收到Handover Detection（切换检测）的时候还没有发送Handover Command（切换命令）消息，正常情况下，Handover Command（切换命令）要比Handover Detection（切换检测）早。

MS（移动台）只有收到网络侧下发的向目标小区切换命令（Handover Command），才会向目标小区发送AB脉冲（Handover Access），目标小区发送Handover Detection（切换检测），且两者之间会有一定的时间差，而G2806出现问题时，BSC先收到了Handover Detection（切换检测）后发送Handover Command（切换命令），判断这个Handover Detection（切换检测）不是正常切换的终端发起的Handover Access（切换接入）而上报的Handover Detection（切换检测），见图5。

3.5 分析总结

综上所述，终端从FYXXLS-YSB01小区向FuYangXiXLS基站切换，BSC为FuYangXiXLS激活无线信道，之后启动下行链路创建，这时候收到上行随机接入信号（Handover Access消息），目标基站误以为终端发送的Handover Access（切换接入），并立即发送Handover detection（切换检测）到BSC。

这时候BSC处于下行链路创建过程，收到Handover Detection（空口为Handover Access消息），打断下行通路创建流程，下行通路没有完成搭建，后BSC主动释放当前的呼叫，导致A口中释放原因值为Resource unavailable/Equipment failure（资源不可用/设备故障）。

4 优化措施

查看FuYangXiXLS小区的随机错误门限配置为180，表示对于AB接入脉冲而言，训练序列TSC（41bit）中，只要有38bit一致，即认为合法脉冲。可将FuYangXiXLS小区RANERRTHRED参数修改为225，即41个比特中要求40个比特正确。通过提高检测门限，减少错误发生的概率。