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1、GSM-R 铁路 G 网直放站故障处理方法中铁二十局集团电气化工程有限公司 孙铭摘要：光纤直放站是 GSM-R 铁路数字移动网络的重要组成部分，也是解决区间特殊地段通信网络的特殊设备，在设备安装完成后，要进行整个 G 网的调试和测试，在调试和测试过程中会遇到各种各样的故障，通过黄韩侯铁路 G 网的施工，总结出了常见故障的处理方法，归纳总结出了故障现象、故障原因、查找故障的步骤以及解决故障的方法，对以后铁路 G 网的施工起到良好的借鉴作用。关键词：G 网 直放站 故障处理1 前言铁路 GSM-R 数字移动通信技术是一种具有强大调度功能、综合业务的、经济高效的综合数字移动通信技术。根据中国铁路行车
2、密度高、运输组织复杂等特点，解决了大量的非列控数据传输，尤其是采用通用分组无线业务子系统(GPRS)，与既有有线调度通信系统相结合，实现了有线与无线调度的两网有机结合。它由基站、直放站等设备组成。基站一般设置在地势平缓的地段，而直放站一般设置在长大隧道、挖方地段等信号盲区，起到补盲的效果，它是现有直放站是解决基站覆盖而存在信号盲区的一种特殊方式。通过架设直放站不但能改善覆盖效果，同时能大大减少投资基站之成本。光纤直放站兼备宽带、选带、选带、选频等功能。传输距离可达 20Km，由于空间隔离度好，不产生同频干扰，重发方向可采用全向天线覆盖，以提高覆盖效果。2.工程概况新建黄韩侯铁路呈东西走向，西与
3、西延线北塬车站接口，东与侯西铁路芝阳站接口，隧道长度为32km，其中长大隧道有：北塬隧道 8353m，鹿角隧道 1371m，张庄隧道 7182m，如意隧道 9812m。采用GSM-R 铁路数字移动通信技术，干线直埋光纤采用 GTYA53 32B1型号，分支光纤采用 GTYA53 8B1型号；全线共设 7 个近端机，22 个远端机，安装 22 个直放站设备（直放站为光纤直放站） ；该工程从 2014年 8 月份开工，2015 年 11 月份开始设备调试，2015 年 12 月 20 竣工。3. 光纤直放站组成及工作原理光纤直放站采用光波分复用方式，利用单根光纤直接传送射频信号。车站电台发出的下行
4、信号被耦合到光纤直放站近端机，近端机通过电/光转换将信号发射到光纤中传播至远端机，远端机再通过光/电转换将信号通过天线或泄漏电缆辐射至空间覆盖弱场强区域。机车电台发出的上行信号被光纤直放站远端机接收，远端机通过电/光转换将信号发射到光纤中传播至近端机，近端机再通过光/电转换将信号耦合至车站电台。光收发单元实现信号的电光转换和光电转换，其内置了光波分复用器。设备组成见下图 3 直放站系统图。车站电台双工器射频开关4 5 8 M4 6 8 M上行低噪声放大器光模块光模块光纤直放站近端机下行功率放大器 （ 带备份 ）上行低噪声放大器双工器光纤直放站远端机光纤天线4 6 8 M4 5 8 M耦合器天线
5、监控单元电源单元监控单元电源单元发射接收发射接收射频开关图 1 光纤直放站系统框图光发射功率：近端机正向光输出：（42）dBm（光功率）远端机反向光输出：（42）dBm（光功率）4.故障分析及处理4.1 直放站光纤故障处理4.1.1 故障现象直放站远端机非冗余告警，有如下显示：NO Redundancy(非冗余)With Redundancy(冗余)4.1.2 问题分析黄韩侯线路光纤直放站系统采用 1 块主光模板+1 块备光模块+1 块从光模块的方案，远端机（RU）到主近端机（MU）连接有 2 根光纤，分别为主用和备用光纤。主、备光纤走不同的径路作为保护。远端机到从近端机采用单纤收发，近端机发
6、光使用 1550nm，收光 1310nm。远端机发光使用1310nm、05dBm，收光使用 1550nm、05dBm。网管上有两种警告。4.1.3 故障处理4.1.3.1 根据警告确定故障为主、备光路或者从光路；4.1.3.2 技术人员迅速赶到故障的近端机，观察近端机光模块指示灯：TX 绿色表示发光正常，红色表示告警；RX 绿色表示收光正常，红色表示告警；4.1.3.3 测试光功率。近端机发光使用 1550nm，收光使用 1310nm。在近端收到远端机的发光应为1310nm、05dBm 之间；同样远端收到近端机的发光应为 1550nm、05dBm 之间。如超过门限值，检查尾纤和光缆。4.1.3
7、.4 确认光路没有问题后，可采用互换近端机光模块的办法判断是否近端机光模块的故障，更换故障模块。如果近端机光模块正常，则基本可以判定远端机模块故障，可更换远端机。4.2 直放站近端机脱管故障 4.2.1 故障现象在联调联试时，张庄隧道一直放站近端机出现脱管故障，在网管上显示 MU02 位黑色，与 MU02 连接的主、从光纤均为黑色，无法连接到 MU02。4.2.2 故障分析在网管上出现某个近端机托管的情况，而其他的近端机网管状态正常，可以排除网管服务器及终端设备出现故障的可能。判断该类故障首先要了解直放站网管的连接情况。直放站网管连接示意图如图 4.2 所示。网管服务器是双网卡，IP 地址分别
8、在 192.168.3 和 192.168.4 网段，经网线分别连接传输 2 个以太网口，vlan 号是 A、B。每个近端机都有一个交换机，经网线和基站的 622 传输的以太网口连接。近端机的主控板和交换机通过以太网连接。每个主光模块通过以太网连接交换机。每个从光模块通过以太网连接交换机。备光模块不连接网线。传输侧故障和近端机内放置的小型交换机、网线故障都可能造成网管通道故障。图 4.2 直放站网管连接示意图01/R1 02/R1MU01 MU0201/M 主模板交换机01/M 主模板交换机传输网管服务器4.2.3 故障处理技术人员携带笔记本电脑及时到达现场，将笔记本电脑网卡 IP 地址设定为
9、近端机地址，从传输设备上直接用网线 Ping 网管的 192.168.3/4.X 地址，如发现可以 Ping 通，则网管传输通道正常。检查 MU 内的交换机和网线。用网线测试仪测试网线正常，更换 MU 内置的小型交换机后网管正常。4.3 远端机故障引起信号陡降4.3.1 故障现象2015 年 12 月 15 日进行轨道车场强测试，用于电磁环境测试的主要设备有：场强仪、测试主机、计轴设备（距离传感器） 、GSM-R 天线、GPS 天线、笔记本电脑等。监测发现在 K43+700 附近发生一次无线干扰，远端机主、从信号电平均突然下降，导致厂家用于监测的两个模块中的一个掉话，一个测试设备正常，没有掉话
10、，测试显示当时的电平值陡降。其中光远 A 使用的频点是 1000 和 1002，其中1000 作为主用信号，由 01 基站提供，1002 作为从信号。4.3.2 故障原因分析从厂家的场强测试图中可以看出，当时信号电平都产生了陡降，这是模块掉话的主要原因。用于测试的两个通信模块和一个测试模块，都在测试当中发现场强的信号电平突然降低，虽然降低的时间比较短暂，但是由于当时监测到的电平值都比较低，模块没有切换成功，相比其他通信模块，该模块受到的影响最大。另外，从 A 接口监测信令分析，此时 BSC 向 MSC 发送 CLEAR REQUEST（拆线请求）请求拆线，原因为“Resourceunavail
11、able/Equipment”(资源不可用/设备故障)。根据场强测试数据，该处场强突然降为-100dBm 以下，因为可以推断场强陡降是导致该模块掉话的主要原因。由于是在光远 A 的范围内，所以需要查找光远 A 主要信号突然下降的原因。而且在测试过程中测试的两个数据不一致，一个为主信号发生陡降，从信号是正常值。按照网络的设计要求，当时的通信应该切换到从信号上，但是当时并没有发生切换，在信令中可以看到，当时的模块也没有发送请求，而是 BSC 下发的拆线请求；与光远 A 相邻的两个远端机都处于正常的工作状态，按照单网交织冗余的设计要求，即使当时光远 A 出现故障，主从信号全部消失，正常的通信业也可以
12、保证，所以要对甲模块的掉话原因进一步分析。根据场强测试结果以及三个接口的信令，怀疑监测设备存在一定的问题，场强信号强度较大时表现不出症状，但在弱场区没有较强的抗干扰能力，需要进一步检查厂家车载监测设备状况。对于光远 A 的信号陡降问题，需要进一步查找光远 A 的问题，需要在网管上查看当时是否有光远A 的告警信息，也要同时派人去现场查看光远 A 馈缆连接是否牢固，漏缆状态是否正常。如果当时没有发生设备故障，初步怀疑远端机的馈缆接头连接不好。4.3.3 故障处理4.3.3.1 查看光远 A 的告警日志，显示当时没有告警发生，同时查看传输网管，没有对应时段的传输故障，可以排除传输通道影响问题。4.3
13、.3.2 检查远端机发现，馈缆接头固定不牢，螺丝没有拧紧，可以断定是该接头固定不牢影响场强的覆盖，拧紧螺丝后在后续的场强测试中得到验证。4.3.3.3 对监测设备进行检查，发现安装在试验车顶部的接受天线连接线破损，可以判定模块掉话是测试设备本身的原因。更换天线的连接，同时告知测试人员注意检查测试设备，保证测试数据的可靠性。4.3.3.4 对于模块的切换不成功问题，后期再降级模式下做了相关测试，人为制造故障老模拟信号陡降的情况下通信切换的可靠性，验证了单网交织冗余覆盖的效果。5.技术总结5.1 技术人员一定要掌握基本的 IP 网络故障处理的技能，了解直放站网管的原理，熟悉传输通道的情况；5.2 现场处理故障一定要配备网线测试仪、笔记本电脑、网线制作工具等设备；5.3 技术人员一定要掌握远端机、近端机的光纤连接关系，掌握光强度的指标为 05dBm；5.4 分析故障时要客观理智地仔细分析，考虑多方面的因素，找出最有可能的原因，大胆猜测，小心论证；5.5 仔细观察故障现场，以事实为基础论证，不可主管判断。
