GSM-R铁路G网直放站故障处理方法

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GTYA5332B1型号，分支光纤采用GTYA538B1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458M468M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468M458M耦合器天线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：（4±2）dBm（光功率）远端机反向光输出：（4±2）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：NORedundancy(非冗余)WithRedundancy(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，近端机发光使用1550nm，收光1310nm。远端机发光使用1310nm、0～5dBm，收光使用1550nm、0～5dBm。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、0～5dBm之间；同样远端收到近端机的发光应为1550nm、0～5dBm之间。如超过门限值，检查尾纤和光缆。4.1.3.4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/R102/R1MU01MU0201/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，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CLEARREQUEST（拆线请求）请求拆线，原因为“Resourceunavailable/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。4.3.3.2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0～5dBm；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。