接入突發脈沖異常導致列車C3降級案例分析

馬捷 中國鐵路上海局集團有限公司上海通信段

1 引言

本文以華為BTS3900型基站為例，介紹了切換信令流程、CTCS-3列控業務、以及信令流程異常后對切換的影響。

列車運行過程中，在呼叫期間，基站定時對移動臺的信號進行測量和評估，當檢測到異常情況時，基站立即向BSC發出切換信號,BSC會尋找一個新的小區或新信道，找到后出發一個切換；否則通信會在原來的信道上繼續進行，同時，嘗試切換的過程周期性地重復進行。如果完成切換，原來的信道就被釋放。切換的目的是在移動中保持通話的連續性，降低擁塞率及掉話率。GSM-R系統中切換發起的原因主要有緊急切換和普通切換。切換流程中，主要步驟有：測量及測量報告上報、測量報告預處理、切換判決、切換執行。

當前針對切換異常的分析方法主要分為兩種，一種為通過C3接口檢測信令分析，比對標準切換流程，查看切換過程中異常的信令，另一種為通過設備日志，查看在切換執行過程中設備對切換信令的處理過程，在定位到切換異常的點后，通過調整基站軟件參數，來來實現網絡的優化，提高切換成功率，降低切換原因造成C3掉話次數，保障列車安全、高效運行。

本文主要通過京港高鐵阜陽西線路所至殷上北間一個典型案例的分析，簡單闡述切換過程中信令異常對于CTCS-3列控業務的影響。

2 切換信令簡述

2.1 切換流程

BSC檢測到移動臺（MS）上報的測量報告中鄰區電平滿足切換門限，則通過源小區向MS下發Handover Command（切換命令），通知MS進行切換流程，之后MS發送Handover Access（切換接入）消息到目標小區，目標小區接收到該消息后發送PHY INFO（物理層消息）給MS，并發送Handover Detection（切換檢測）給BSC。之后MS在目標小區接入，成功后發送Handover Complete（切換完成）。信令流程見圖1。

圖1 切換信令流程

2.2 接入突發脈沖

處在空閑狀態的移動臺MS想與網絡建立連接時，會通過隨機接入信道（RACH）來發送它所需的服務信道請求消息。RACH中傳輸的突發脈沖稱為AB——接入突發脈沖序列。

移動臺的服務信道請求消息裝載在AB的數據段中，這個數據段長度為36加密比特。這些請求消息包括呼叫請求、響應尋呼、位置更新請求、及短消息請求等。由于RACH中的AB是隨機接入的，基站不能預測該突發脈沖的發送時間，提前做好接收準備，就需要在發送數據前發送較長的同步比特。加密數據前傳輸41比特的固定同步比特，使基站能夠獲得移動臺的準確同步信息，做好接受服務信道請求消息的準備。

AB的前端尾比特也比較長，有8個比特，標識一個突發脈沖的開始，結束端的尾比特依然是3個比特，標識突發脈沖的結束。

3 實際案例分析

3.1 故障現象

3月7日，10:44某高鐵線G2806次列車FuYangXiXLS小區出現C3無線鏈接超時。

3.2 原因分析

3.2.1 PRI口信令

以3月7日某高鐵線G2806為例，列車在10:44:16.495發生無線鏈接超時，超時發生前OBU于RBC正常交互數據包，PRI口數據未發現異常，最終MSC在10:44:16.495時向RBC發送DISCONNECT消息釋放連接，見圖2。

圖2 PRI接口數據

3.2.2 Abis口信令

Abis接 口 信 令 中 看 到 移 動 臺 于10:44:05.7860從FYXXLS-YSB01小區向FuYangXiXLS基站切換，10:44:06.2390從Abis接 口 信令 確認FuYangXiXLS向BSC發 送 了Handover complete（切換完成），但是切換過程中未看到Handover Detection（切換檢測）消息，最后于10:44:12.9490 FYXXLS-YSB01基站向BSC上報CONNECTION FAILURE INDICATION（鏈接失效指示），原因值為radio link failure（無線鏈路失效）后呼叫釋放，見圖3。

圖3 Abis接口數據

3.2.3 A接口信令

A接口信令顯 示BSC于10:44:16.2720向MSC發送了CLEAR REQUEST（清除請求）消息，釋放原因值為Resource unavailable/Equipment failure（資源不可用/設備故障），見圖4。

圖4 A接口數據

3.3 故障分析

結合PRI口、A口、Abis接口分析，可以得出MT（移動臺）在FYXXLS-YSB01小區向FuYangXiXLS基站切換期間，Abis口切換信令中目標小區FuYangXiXLS雖然向BSC發送了Handover complete（切換完成），但是切換過程中未看到Handover Detection（切換檢測）消息，后FYXXLS-YSB01基站向BSC上報CONNECTION FAILURE INDICATION（鏈接失效指示），原因值為radio link failure（無線鏈路失效）后呼叫釋放。A接口中的釋放原因值為Resource unavailable/Equipment failure（資源不可用/設備故障），初步判斷無線側設備問題導致。

3.4 深入分析

圖5 接口數據

華為BSC6000設備GCHR日志可以記錄呼叫流程中關鍵信令，用以輔助定位呼叫失敗/掉話的原因。為進一步明確Handover Detection（切換檢測）信令缺失的原因，通過BSC設備GCHR日志記錄查看事發時間段內的信令交互情況：

GCHR日志看到出現問題前信令流程異常，BSC收到Handover Detection（切換檢測）的時候還沒有發送Handover Command（切換命令）消息，正常情況下，Handover Command（切換命令）要比Handover Detection（切換檢測）早。

MS（移動臺）只有收到網絡側下發的向目標小區切換命令（Handover Command），才會向目標小區發送AB脈沖（Handover Access），目標小區發送Handover Detection（切換檢測），且兩者之間會有一定的時間差，而G2806出現問題時，BSC先收到了Handover Detection（切換檢測）后發送Handover Command（切換命令），判斷這個Handover Detection（切換檢測）不是正常切換的終端發起的Handover Access（切換接入）而上報的Handover Detection（切換檢測），見圖5。

3.5 分析總結

綜上所述，終端從FYXXLS-YSB01小區向FuYangXiXLS基站切換，BSC為FuYangXiXLS激活無線信道，之后啟動下行鏈路創建，這時候收到上行隨機接入信號（Handover Access消息），目標基站誤以為終端發送的Handover Access（切換接入），并立即發送Handover detection（切換檢測）到BSC。

這時候BSC處于下行鏈路創建過程，收到Handover Detection（空口為Handover Access消息），打斷下行通路創建流程，下行通路沒有完成搭建，后BSC主動釋放當前的呼叫，導致A口中釋放原因值為Resource unavailable/Equipment failure（資源不可用/設備故障）。

4 優化措施

查看FuYangXiXLS小區的隨機錯誤門限配置為180，表示對于AB接入脈沖而言，訓練序列TSC（41bit）中，只要有38bit一致，即認為合法脈沖?？蓪uYangXiXLS小區RANERRTHRED參數修改為225，即41個比特中要求40個比特正確。通過提高檢測門限，減少錯誤發生的概率。