GSM-R网络信号干扰实践分析

eritowuru

摘要：文章首先针对GSM-R网络中可能出现的干扰状况进行了深入的分析，而后有针对性地提出了若干建议，希望有助于提升GSM-R通信网络的服务质量。
关键词：GSM-R通信干扰
中图分类号：TN929 文献标识码：A文章编号：1007-9416（2012）03-0000-00
我国铁路GSM-R系统将和民用通信系统公用EGSM频段，即上行885~889MHz，下行930~934MHz，这种频率空间分割共用的方式给GSM-R通信网络系统带来诸多干扰。
1、GSM-R通信网络系统的干扰浅析
GSM-R通信网络系统的主要职责是完成我国铁路工作系统中的各种数据传输请求，其能否正常有效地工作，直接关系着我国铁路的整体安全。
通常而言，GSM-R通信网络系统中的干扰来源于以下几个主要的方面：
1.1外网干扰
所谓外网干扰，即指其他通信网络在正常运行时候对GSM-R通信网络形成的信号干扰，这种干扰以一种相对稳定的形式出现，由于双方都处于正常的运行状态，因此相互之间的干扰状态也相对平稳。
从总体上看，GSM-R通信网络的外网干扰主要来源于GSM网络和CDMA网络。上文曾经提到GSM-R通信网络和GSM通信网络在不同地域上有选择的使用同一个频段，因此必然会造成一定的干扰。根据有关规定，在直辖市和省会城市，GSM-R系统的覆盖范围需要严格控制在铁路两侧各2km范围内，其他地区则控制在铁路两侧各6km范围内，而对于相应的城市GSM网络则应当对GSM-R网络做出必要的避让。这种折中的布网方式可以直接造成两个网络的干扰，如果网络覆盖布局不够合理，干扰现象在所难免。另一方面，CDMA的网络占用频率范围在下行上为870MHz～880MHz，与GSM-R网络的使用频率范围之间只有5 MHz的频率距离，同时，CDMA本身具备的扩频技术可以将信号的频谱扩展到一个相对较宽的频带中，在接收信号的时候对信号进行过滤并分拣出属于CDMA系统的信号，但是GSM-R系统就没有类似功能，因此GSM-R并不会给CDMA系统带来干扰，但是CDMA系统信号一旦被GSM-R系统接收端接收，就会形成一定信噪，降低GSM-R网络的服务质量。
1.2网内干扰
在通信网络内部，频率的相同或相近，无疑是造成信号接收干扰的一个主要方面。对于GSM-R通信网络系统而言，其所占据的上行和下行的4M带宽，必将划分为多个信道加以复用，这种运行制式与GSM系统相同。通常会被划分成为20个信道甚至在特殊情况下更多，因此每个信道都会占用不超过200kHz的带宽，而相邻信道之间的保护就将变得相对薄弱，因此在GSM-R网络内部，相邻频率之间也有可能形成一定的干扰。而同时GSM-R通信网络系统为了从整体上提高带宽的利用率，因此常常在多个小区内使用相同的频率进行服务，这种方式虽然有利于提高整个网络资源的使用率，但是却容易增加干扰。虽然在相邻的服务区通常不会使用相同的频率进行服务，但是鉴于铁路系统本身的地理特性，导致非相邻的服务区也有可能发生地理位置上的相近甚至重叠，从而造成干扰。
1.3传输干扰
传输干扰在GSM系统中并不常见，但是在GSM-R通信系统中，就成了一个相对显著的问题，这也主要是源于铁路通信环境因素。复杂的地理位置，导致在GSM-R网络中，信号的发射端与接收端之间并不一定是直线传播，复杂的地理环境使得数字信号为了达到目的地而经由多种传播途径，这种传播方式很容易在接收信号的时候形成回声现象，从而引发干扰。这种经各种传播路径的直射波、反射波、绕射波和散射波等的矢量和，让信号接收台无所适从，而由于GSM-R通信网络的信号波长较小，因此轻微的传播时延就会产生较大的相位变化，使信号产生多径衰落降低整个网络的工作效率。
除此以外，一些非法的通信用户也参与到整个通信环境中来，非法信号给GSM-R网络带来的危害虽然并不总是出现，但是一旦出现，影响一样不能小觑。尤其是因为某些非法信号站由于专业水平低，对于非法信号的强度难以控制，危害更为严重。
2、GSM-R通信网络的干扰对策
GSM-R网络肩负着铁路环境的通信任务，因此其稳定性直接意味着铁路运输的安全。针对于这种责任特点，尽最大可能排除GSM-R网络中的干扰就显得意义重大。在实际的工作中，可以考虑从以下几个方面着手改善GSM-R网络的干扰状态。
2.1完善规划
GSM-R通信网络中很多干扰都来自于网络内部，无论是同频或相邻频率的干扰，或者是传输干扰，都在很大程度上源于网络自身设置的不合理。针对这种情况，在对网络进行设计的时候，应当首先对环境进行详细具体的侦测，电磁环境和地理环境都是布网之前必须要深入了解的要素，并且对于GSM-R频段内所有频点的使用情况进行记录，才能制定出合理的方案。此外，不同服务区的划分也是网络设计的重点，必须要考虑到地理环境对于网络服务质量的影响，不能单纯按照直线分割布局进行划分。
2.2合理控制
对于来源于网络外部的干扰而言，检测和协调是必要的工作。使用GSM-R无线网络服务质量测试工具，例如CT3000等，对GSM-R通信网络的总体状态进行监测和评估，并定期展开网络服务相关测试，是能够有效提升对网络运行的状况的了解程度，进而改善GSM-R网络的服务质量。同时，当GSM-R网络服务区中出现相对稳定的来源于外部网络的干扰时，应当积极排查干扰源，如果需要与地方通信网络协调，应当尽早联系，并为双方的调整提供可供选择的空间。
2.3加强监督
对于非法的干扰源，应当加强监管，如果出现问题可以上报有关部门进行查处取缔。然而GSM-R网络的维护是一个长期的过程，如果希望GSM-R网络能够肩负起铁路安全大任，就要长期持之以恒地维持其稳定的状况。这不是一时的努力就能够达到的目标，而应当配以专门的部门以及相应的规章制度才能落实到位。
综上，GSM-R网络作为铁路通信所依赖的系统而言至关重要，而无线通信又不可避免地存在各种干扰，因此应当加强管理和检测，以一种坚持的态度维护其稳定。