秦沈线数字集群系统网络优化方案

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随着通信技术的发展，铁路专用通信的方式也发生着巨大的改变。秦沈线在铁路上首次采用数字集群电话，取代铁路已延续使用几十年的通话柱及站间、养路、公安、电专、信号要点等多种铁路专用混合通信方式。集群电话与传统的铁路专用电话相比具有快捷、灵活、方便、可移动等诸多优点，但是由于秦沈线集群系统在使用中被发现还存在着一些影响通话质量的问题，因此我们有必要针对这些问题进行分析研究，采取相应的措施对集群系统进行网络优化，提高集群通话质量。一、秦沈线数字集群系统的构成
　　1．集群设备组成
　　秦沈线铁路集群设备由基站、交换机、网管、调度台、固定台、车载台、手持台组成。集群设备由马可尼公司生产，采用TETRA标准。
　　2．集群设备分布
　　秦沈线铁路集群系统分别在山海关、绥中北、葫芦岛北、锦州南、盘锦北、台安、辽中、沈阳设立集群基站，在锦州南、沈阳都设有集群交换机、集群调度台、集群网管，其中锦州南为主网管，沈阳为辅网管。山海关、沈阳集群基站天线采用全向天线，其它6个集群基站采用板式定向天线，沿铁路线向两个方向辐射。
　　3．光纤直放站的引入
　　秦沈线全长400公里，要求集群信号沿铁路线进行带状覆盖。这样长的线路若全部采用基站覆盖方式，工程投资将会耗费巨大，因此全线只设立8个集群基站，基站间设立1至4个光纤直放站，共计22个集群光纤直放站。光纤直放站可以扩大集群基站的信号覆盖范围，又能大大节省网络建设的投资，但直放站属于同频中继放大设备，易产生同频干扰。为防止同频干扰，秦沈线光纤直放站的天线采用板式定向天线，朝背离引入信号的集群基站单方向辐射。
二、秦沈线数字集群系统运用情况
　　1．集群通话方式
　　集群通话方式主要有：手持台与手持台拨号单工通话；手持台与手持台拨号双工通话；手持台与固话间拨号通话；直通模式通话，即在基站信号覆盖范围之外，两个集群手持台之间直接呼叫通话；组呼方式通话，也就是将同一单位的集群手持台编为一个组，组内任何一台手持台发起呼叫，组内其它手持台可同时接收。秦沈铁路工作人员主要运用组呼方式通话。
　　2．秦沈线集群基站载频分配使用情况
　　秦沈线集群基站载频配置的数量是跟据当地铁路用户话务量大小而设定的，锦州南、沈阳配置4个载频；山海关、绥中北、盘锦北、辽中配置3个载频；葫芦岛北、台安基站配置2个载频，每载频可传送4个信道，每个基站都有1个信道用于信号控制。集群在双工方式通话时占用2个信道，在单工方式通话时占用1个信道。
三、秦沈线集群系统在使用中发现的问题
　　1．集群某基站信号覆盖内所有用户都不能通话。这种情况发生时，维护人员将该基站关闭然后再重新开启可恢复正常，但隔一段时间后又重复发生这种情况。
　　2．集群某组用户都不能正常通话。发生这种情况，维护人员须在集群网管上将该组成员全部再激活一次，可恢复正常使用。
　　3．集群与固话间单方向通信。这种情况发生时，维护人员将集群交换机关闭再重新开启可恢复正常，但隔一段时间后又重复发生这种情况。
　　4．某些地段集群手持台无信号或信号弱。某些地段用户手持台上显示无信号或信号只有一个格（集群手持台上显示信号强度最大为四个格），这时用户不能通话。
　　5．某些地段信号很强但不能正常通话。某些地段用户手持台上显示信号强度在两个格以上，但不能通话或通话严重失真。
　　6．有的光纤直放站发射的信号不稳定。在有的光纤直放站信号覆盖范围内，手持台上显示信号强度不稳定时信号有时显示无，手持台不能通话或通话断续。
四、产生上述问题原因分析
　　1．软件问题
　　集群某基站信号覆盖内所有用户都不能通话，集群某组用户都不能正常通话，集群与固话间单方向通信，这些问题是由于集群基站软件和集群交换机软件存在缺陷造成的，但也不排除地理环境、基站功率及天线角度等原因。
　　2．设备自身
　　同频干扰：即指无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成干扰，使用户不能正常通话。时延：在集群系统中使用直放站会产生定时时延和信号延时扩散，如果时延较大，将使集群系统导频码的相位发生变化，产生掉话等。光信号衰耗大：光信号在传输中有一定损耗，主要包括光端机内电／光及光／电转换时电信号等的损耗，如果光信号损耗过大而小于光接收灵敏度时，就会造成该光纤直放站覆盖区段不能通话。信号底噪高：上行链路中直放站的使用使集群系统的噪声叠加，基站的接收灵敏度下降，而影响用户正常通话。塔顶放大器失效：上行塔顶放大器可增强上行（手机-基站）信号接收灵敏度，如果塔放失效，将使基站接收灵敏下降，减小手机的通信范围。功放失真：直放站下行增益过大，功放失真，输出信号手机不能解调出来，所以不能通话。
五、网络优化方案
　　根据秦沈线集群系统存在问题的原因分析，我们可采取以下方法对网络进行优化。
　　1．软件升级
　　对集群系统软件存在的问题，我们已向马可尼厂家反映软件问题造成的各种故障现象，并把集群网管上有关历史告警记录文件寄去，供厂家研究分析。厂家根据我们提供的资料对集群软件进行改进升级，使集群某基站信号覆盖内所有用户都不能通话、集群某组用户都不能正常通话、集群与固话间单方向通信等问题得到彻底解决。
　　2．外部措施
　　增设太阳能直放站。由于秦沈高速铁路沿线多数路段处于沟壑中，在这些路段的800MHz数字集群信号为盲区或较弱，但在出沟壑后，800MHz数字集群信号较强，因此建议采用以太阳能800MHz数字集群无线直放站加天馈线为覆盖方式。无线直放站通过施主天线接收临近基站信号进行放大，覆盖沟壑或集群信号较弱路段，解决800MHz集群信号盲区、阴影问题。
　　增加反向辐射天线。如果两光纤直放站间或光纤直放站与集群基站间有较高的山，可考虑在光纤直放站增加一个反向辐射的天线，并且通过调整该天线的高度和角度来控制其信号覆盖范围，防止同频干扰。
　　发射机天馈检查。通过测量基站或直放站发射功率和天线驻波比，如果发现功率较低而驻波正常，应调整功放盘的放大功率，使其达到标准，若功率调不上来应检查发射机各盘，及时更换故障盘。如果驻波比不合格，应检查天馈系统的接头有无松动和防水情况。
　　3．信号很强但不能正常通话解决方法
　　天线角度调整。我们可以通过适当调整功率或调整天线的方位角与俯仰角，使得无线网络覆盖更加合理，尽量减少覆盖交叠和覆盖盲区的现象，从而达到改善通信环境的目的。但是天线调整的幅度一定不要太大，下倾角和水平方向不要偏离太大。
　　光路检测。测量光功率，若光功率低，首先检查光端机好坏，光端机是光纤直放站的核心部分，它的好坏影响直放站的传输质量及可靠性，若光端机正常，再检查光通道及连接件是否正常。
　　上行底噪测量。用频谱分析仪测量上行信号底噪，若底噪高，检查低噪放是否正常。下行功放失真测试，测量功放盘是否存在线性失真，使用不好要及时更换。塔放检测，用频谱分析仪和集群信号源检查塔放是否正常工作，如果塔放工作不正常要及时修理或更换。
　　秦沈线集群系统网络优化工作是一项长期的持续性的系统工程，需要不断探索，积累经验。只有解决好网络中出现的各种问题，优化网络资源配置，改善网络的运行环境，提高网络的运行质量，才能使网络运行在最佳状态，为铁路用户提供满意、优质的服务。