GSM-R光纤直放站典型故障及排查

摘　要：本文简要介绍了GSM-R光纤直放站的工作原理和组网方式，介绍了几个典型故障的处理方法

关键词：GSM-R光纤直放站；故障处理方法

1.概述
　　GSM-R（Globle System of Mobile for Railway）是基于公共无线通信系统GSM平台实现移动话音和数据传输的铁路专用数字式无线通信系统， 典型的GSM-R系统采用基站对铁路沿线进行覆盖，较好地解决了区间通信问题。但是我国铁路线总里程长，通车地形复杂，山区、丘陵地带存在弱信号场区，隧道、涵洞为信号盲区。为保证GSM-R信号的全程覆盖，根据铁路沿线光纤资源丰富的有利条件,采用了大量的光纤直放站，主要应用于隧道内GSM-R的信号覆盖，同时兼顾外部空间场强GSM-R信号收发。光纤直放站是扩大网络覆盖，提高网络质量和设备利用率的有效手段，保障了列车高速运行的安全。
2.光纤直放站的工作原理
　　光纤直放站主要由以下几个部分组成：光近端机、光传输部分、光远端机、天馈线或漏缆。光近端机和光远端机都包括射频单元(RF单元)和光单元。无线信号从基站耦合出来后，进入光近端机，通过电光转换，电信号转变为光信号，从光近端机输入至光纤，经过光纤传输到光远端机，光远端机把光信号转换为电信号，进入RF单元进行放大，信号经过放大后送入发射天线，覆盖目标区域。上行链路的工作原理一样，移动台信号通过远端天线输入到远端机，把移动台信号放大到-30～0 dBm后送到光远端机，转换为光信号通过光纤传送到近端机。近端机把信号耦合到基站。
　　每一台直放站远端机都同时连接两个近端机，从两个近端机（基站）获取信号。远端机根据距离两端近端机的距离，各自选用不同的主用信号，且主用信号比从信号高6dB，即在相邻两个RU之间的漏缆上，同时有两路信号在工作，实现隧道内信号交织覆盖。当单点基站故障时，整个系统仍然能够正常工作。如下图所示：

3. 典型故障及解决方法
　　3.1直放站近端机脱管故障
　　在联调联试及开通运行之初，某直放站近端机出现脱管故障：网管上显示某一近端机(MU02)为黑色，与MU02连接的主、从光纤均为黑色，无法连接到该近端机。
　　
　　
　　原因分析
① 在网管上出现网管不到某个近端机的情况（脱管），而其他近端机网管状态正常，则可以排除网管服务器及终端设备出现故障的情况。
② Comlab直放站网管采用双网卡服务器，拥有A、B两个网段，经网线分别连接至传输设备的2个以太网口，而近端机内的交换机经网线和基站的622M传输设备的以太网口连接。所以传输侧故障和MU内放置的小交换机、网线障碍都可能造成网管通道障碍。
　　处理方法
① 故障现场需要配备一台笔记本电脑并将笔记本网卡IP地址设置为近端机地址，从基站传输设备上直接用网线ping网管的IP地址，如果可以ping通，则判断网管传输通道正常。
② 检查MU内放置的小交换机和网线，用网线测试仪测试网线正常；经排除法得出：只有MU内置的小交换机可能有故障，更换小交换机后故障恢复，网管能对该近端机正常监控。
　　小结
　　本例是由于近端机内放置的小交换机故障导致直放站近端机脱管。在日常维护中当直放站近端机/远端机脱管时，可以按照下面的流程进行故障排查：
① 现场检查设备电源头是否掉落或接触不良，查测电源线是否有电压（指标为：220V左右）；
② 在网管服务器上ping故障近端机或远端机的IP地址（若是远端机则A、B两网段均需要ping）是否连通；
③ 现场检查远端机内部网线是否接触不良，检查近端机连接基站传输设备的网线以及机柜内网线是否接触不良；
④ 检查MU内放置的小交换机工作是否正常。
　　3.2直放站光路故障
　　某高铁线路直放站采用主、备、从3块光模块的方案，远端机（RU）从两个近端机（MU）获取信号，RU到主用MU连接有主、备用两根光纤，主、备用光纤径路不同，相互起到保护作用。RU与从MU之间采用单纤收发信号。当直放站发生光路故障时，通常网管上会上报两种告警：主链路网络故障、从链路网络故障，发生主/从链路网络故障告警时，从网管可以看到RU与MU连接的主/从光纤显示为红色。其示意图如下：
　　
原因分析
　　当直放站网管上报主链路网络故障告警时，则表示主备光链路中有1路断开或者主、备光链路2路均断开；从链路网络故障告警，则表示从链路断开。直放站发生光路告警的可能原因有：
① 设备光纤或尾纤故障。
② 近端机或远端机收光故障。
③ 设备光模块发光故障。
　　处理方法
① 网管必须确定故障光路，即主、备光路故障或从光路故障。
② 到达发生光路的近端机（MU），观察MU光模块指示灯：TX绿色表示发光正常，红色则有告警；RX绿色表示收光正常，红色则有告警。
③ 用光功率计测试近端机及远端机收、发光功率（MU发光为1550nm、收光1310 nm；RU收光1550nm、发光1310 nm）。若不在门限值内，则检查尾纤和光缆。
④ 若光路没有问题，可以采用替换法来确定为近端机或远端机光模块故障，更换故障模块即可。
　　小结
　　处理直放站光路故障可分别从近端机、远端机的光路、尾纤开始排查，进而可用替换法来确定是近端机或远端机的光模块故障。即可按如下流程进行一一排查：
① 检查设备光纤连接；
② 查测设备光路是否通畅，近端机、远端机收光光衰是否符合直放站工作要求（指标为:>1dBm）；
③ 检查设备光模块发光是否符合要求。
　　3.3 MU接收BTS的信号电平指标异常
　　某日检测车测试，发现01/R1、R2的主用信号及02/R1、R2的从信号都高于直放站近端机输入电平门限值。信号偏高容易造成切换点位置偏移，从而引起通话中掉话。
　　原因分析
　　当测试发现直放站近端机输入电平过高，可能原因就是BTS的输出电平过高。如示意图所：01/R1、R2的主用信号及02/R1、R2的从信号都是01/MU提供的，当4台RU接收到的信号均偏高时，可以判断出故障点为其共同的信号源，即01/MU提供的信号偏高。
           
　　处理方法
　　故障现场测试基站设备输出到直放站近端机的电平为35dBm。而直放站近端机输入电平要求为30 dBm，故高出5 dBm。有两种解决措施：
① 降低基站设备输出电平，但是会降低本基站信号对其他方向的覆盖。
② 在馈线上增加衰减器，但是会增加故障隐患点。
　　为了保证本基站信号对其他方向的覆盖，采取在基站至直放站近端机的馈线上增加5 dBm衰减器的措施后，4台RU的接收电平符合要求，故障排除。
　　小结
　　排查此类故障应掌握的知识点： 直放站近端机输入电平要求为30 dBm，基站到近端机的馈线连接包括功分器、衰减器等，所以一般情况下基站的输出信号约为42 dBm，经过功分器、衰减器及接头等衰减后，到达直放站近端机的电平值应略高于30 dBm。这样就不会因信号偏高而导致掉话了。
　　4.总结
     本文例举了几个GSM-R光纤直放站日常维护中比较典型的故障。在GSM-R光纤直放站日常维护中，经常会遇到各种故障现象并伴随着不同的告警指示，甚至同一种告警现象却是由不同的原因导致。只有透过故障的表象找到其本质，才能实现故障的准确定位并迅速排除。这就需要我们了解故障定位的基本原则，明确故障处理的思路，掌握常见的故障处理方法，才能从容应对各种异常现象，提高日常维护的能力，更好地为铁路运输安全生产服务。

参考文献：
[1] 钟章队等. 铁路综合数字移动通信系统[M]. 北京:中国铁道出版社,2003.
[2]中国铁路GSM-R网络的规划.北京交通大学讲稿, 2004.
[3]中国铁路通信信号集团公司客运专线培训教材,2008

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