鐵路GSM-R系統(tǒng)

1、淺析鐵路GSM-R系統(tǒng)互聯(lián)互通及測試摘要文章主要從工程角度探討了中國鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的重要性和必要性，在給出國外互聯(lián)互通測試進(jìn)展的基礎(chǔ)上，著重從我國GSM-R互聯(lián)互通測試的主要接口及測試內(nèi)容、測試環(huán)境搭建、測試實(shí)施步驟、實(shí)施效果等方面進(jìn)行了闡述。1、前言近年來，鐵道部已經(jīng)將GSM-R作為一項(xiàng)重要的技術(shù)裝備政策，相繼在青藏線、大秦線和膠濟(jì)線進(jìn)行GSM-R網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與試驗(yàn)，并且取得了很大的成功。根據(jù)鐵道部中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的安排，我國鐵路將擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模，完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，快速擴(kuò)充運(yùn)輸能力和提高鐵路裝備水平，并在未來幾年內(nèi)新建12萬公里的客運(yùn)專線?？瓦\(yùn)專線的高速性、安全性和應(yīng)用于客運(yùn)專線列車控制

2、系統(tǒng)、調(diào)度指揮系統(tǒng)及信息化系統(tǒng)等對(duì)鐵路通信系統(tǒng)提出了極高的要求。GSM-R為調(diào)度通信、列車控制和信息化提供了綜合的平臺(tái)。GSM-R系統(tǒng)基于公網(wǎng)GSM系統(tǒng)演進(jìn)而來，GSM-R基于GSM，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備功能方面無太大差別，重要的改變是為了適應(yīng)鐵路需求，一方面在GSM標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上，通過在GSM Phase 2+標(biāo)準(zhǔn)中引入支持集群通信的高級(jí)語音呼叫項(xiàng)目（ASCI），包括語音組呼業(yè)務(wù)、語音廣播業(yè)務(wù)、增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆業(yè)務(wù)等，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)語音通信的業(yè)務(wù)；另一方面，通過引入智能網(wǎng)實(shí)現(xiàn)鐵路特定業(yè)務(wù)，包括功能尋址、基于位置的尋址、接入矩陣、基于位置的呼叫限制等?？紤]到通信協(xié)議的靈活性以及廠家對(duì)協(xié)議理解的差異性

3、，各設(shè)備供貨商在實(shí)現(xiàn)同類產(chǎn)品的同一功能時(shí)，所采用的方式上有所不同，包括呼叫流程及其所包含的具體信元的編碼、消息的傳遞順序以及消息參數(shù)的設(shè)置等，因此，有可能造成在構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)不同廠家的設(shè)備之間不能進(jìn)行互聯(lián)互通。國內(nèi)GSM-R系統(tǒng)設(shè)備的供應(yīng)商主要有西門子、北電和華為公司，在進(jìn)行GSM-R網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模建設(shè)時(shí)，為確保GSM-R更好地服務(wù)于中國鐵路，保護(hù)工程投資，首先應(yīng)考慮解決GSM-R系統(tǒng)的開放性和不同廠家設(shè)備之間的互聯(lián)互通測試（IOT，Interoperability testing）的問題。2、互聯(lián)互通必要性及與工程建設(shè)的關(guān)系2.1互聯(lián)互通的必要性GSM-R系統(tǒng)的互聯(lián)互通是不同廠家的設(shè)備接口按照統(tǒng)一協(xié)

4、議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行互聯(lián)，保證各項(xiàng)功能可在不同廠家設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通有利于設(shè)備供貨市場形成良好競爭局面，節(jié)省投資，降低運(yùn)行成本，利于網(wǎng)絡(luò)長期發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下方面：（1）有利于形成良好競爭局面，保護(hù)工程投資，降低風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)備之間的互聯(lián)互通是形成多廠商供貨局面的技術(shù)基礎(chǔ)，是各廠家市場競爭的主要決定因素。而我國GSM-R網(wǎng)絡(luò)具有規(guī)模大、投入高和技術(shù)復(fù)雜等特點(diǎn)，因此只有在完成設(shè)備互聯(lián)互通測試的前提下，才可能引入多廠商供貨，使設(shè)備供貨市場形成良好競爭局面，從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)成本，充分保證廠家的售后服務(wù)支持力度。（2）有利于形成全網(wǎng)解決方案，按照計(jì)劃進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)，最大限度發(fā)揮總體

5、效益。GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目標(biāo)是為全路運(yùn)輸指揮調(diào)度、列車控制、運(yùn)營管理系統(tǒng)中的移動(dòng)體提供綜合通信平臺(tái)。設(shè)備的互聯(lián)互通是全網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提基礎(chǔ)，只有在這樣的前提下，才可能保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)按照統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一資源原則進(jìn)行組網(wǎng)，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，共享基礎(chǔ)設(shè)施和資源，開展綜合應(yīng)用，最大限度發(fā)揮總體效益；才可能保證網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的合理性，使其既能滿足近期發(fā)展的需要，又符合網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢，充分保證系統(tǒng)的一致性、可靠性和可維護(hù)性；才可能便于網(wǎng)絡(luò)后向平滑升級(jí)，減少不必要的升級(jí)次數(shù)，保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。（3）有利于網(wǎng)絡(luò)長遠(yuǎn)發(fā)展，對(duì)GSM-R技術(shù)在中國推廣起到積極的推動(dòng)作用。建設(shè)GSM-R是推進(jìn)鐵路信息化

6、建設(shè)的重要組成部分，也是全面帶動(dòng)和提升鐵路通信技術(shù)裝備的有效途徑。GSM-R系統(tǒng)設(shè)備的互聯(lián)互通是關(guān)系到GSM-R技術(shù)發(fā)展的最重要的因素。只有充分保證設(shè)備之間的互聯(lián)互通，才能確保網(wǎng)絡(luò)健康持續(xù)發(fā)展，從而形成與鐵路網(wǎng)發(fā)展相適應(yīng)的數(shù)字化、綜合化的通信信息平臺(tái)，使之不斷與鐵路現(xiàn)代化日益發(fā)展目標(biāo)相適應(yīng)，全面滿足鐵路運(yùn)輸指揮和生產(chǎn)的需要，適應(yīng)鐵路信息化發(fā)展，為擴(kuò)充鐵路運(yùn)輸能力、提高鐵路綜合效益提供有力的技術(shù)支持和保障。2.2互聯(lián)互通測試與工程建設(shè)的關(guān)系在我國，隨著客運(yùn)專線建設(shè)的逐步開展，GSM-R系統(tǒng)的建設(shè)也隨之進(jìn)行?？瓦\(yùn)專線為了保護(hù)投資，可以采用不同廠商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但前提是這些設(shè)備必須能夠互聯(lián)互通。中國鐵

7、路GSM-R市場潛力大，各廠家對(duì)待互聯(lián)互通積極性高，因此實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通是可行的。具體實(shí)施時(shí)，可以將靜態(tài)實(shí)驗(yàn)室的互聯(lián)互通測試工作與GSM-R工程建設(shè)同步進(jìn)行，第二部分現(xiàn)場測試與工程建設(shè)相結(jié)合，驗(yàn)證和完善第一部分的測試結(jié)果。 3、國外GSM-R系統(tǒng)互聯(lián)互通及測試情況在歐洲，GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)基本上是一個(gè)國家由一個(gè)設(shè)備供應(yīng)商來集成，在一個(gè)國家內(nèi)部，基本上不需要考慮GSM-R網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互聯(lián)互通。但隨著歐洲高速鐵路網(wǎng)的建設(shè)和列車跨國運(yùn)行的需要，要求GSM-R網(wǎng)絡(luò)跨國界使用，因此，隨著GSM-R網(wǎng)絡(luò)的普及，互聯(lián)互通問題日益突出。在2002年1月的ERIG（European Radio Imple-menta

8、tion Group）會(huì)議上，互聯(lián)互通被提上議事日程，主要對(duì)西門子和北電公司的產(chǎn)品之間的接口進(jìn)行測試。測試在兩個(gè)廠家的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。測試工作分為4個(gè)階段：（1）第一階段：西門子和北電公司的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS-NSS）之間的互聯(lián)互通測試，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為雙方網(wǎng)絡(luò)覆蓋沒有接壤區(qū)域，主要驗(yàn)證漫游功能、用戶在非歸屬網(wǎng)絡(luò)中能夠建立呼叫等。該測試已經(jīng)完成。（2）第二階段：西門子和北電公司的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS-NSS）之間的互聯(lián)互通測試，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為雙方網(wǎng)絡(luò)覆蓋接壤但沒有共享組呼區(qū)域，主要驗(yàn)證GSM-R功能（功能尋址，語音組呼、廣播、增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆）。該測試已經(jīng)完成。（3）第三階段：西門子和北電公司的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（

9、NSS-NSS）之間的互聯(lián)互通測試，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為雙方網(wǎng)絡(luò)覆蓋接壤并有共享組呼區(qū)域，主要驗(yàn)證語音組呼跨不同廠商MSC時(shí)的實(shí)現(xiàn)和越區(qū)切換。該測試已經(jīng)完成。（4）第四階段：西門子網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和北電無線網(wǎng)設(shè)備之間的互聯(lián)互通測試以及北電網(wǎng)子系統(tǒng)和西門子無線網(wǎng)設(shè)備之間的互聯(lián)互通測試。該測試已經(jīng)完成絕大部分工作。4、我國鐵路GSM-R系統(tǒng)互聯(lián)互通與歐洲所完成的互聯(lián)互通測試相比較，我國鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)存在以下不同：（1）我國GSM-R業(yè)務(wù)中基于位置的尋址、功能尋址和接入矩陣等業(yè)務(wù)是基于智能網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的，而且采用了CAMEL3協(xié)議，這方面歐洲各國鐵路尚未統(tǒng)一，因此，圍繞CAMEL3智能網(wǎng)的互聯(lián)互通測試必須進(jìn)行。（2）

10、我國在GSM-R網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中同步建設(shè)GPRS網(wǎng)絡(luò)，用于非安全數(shù)據(jù)傳輸，而歐洲尚未使用GPRS，GPRS在公網(wǎng)中已經(jīng)經(jīng)過一些互聯(lián)互通測試，為了保證鐵路業(yè)務(wù)的需要，有必要針對(duì)鐵路應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的測試。（3）我國鐵路的GSM-R編號(hào)方案與歐洲存在一些差異，編號(hào)方案直接與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)，因此，編號(hào)方案也與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互聯(lián)互通密切相關(guān)。（4）歐洲參與GSM-R互聯(lián)互通測試只有兩家公司，而我國目前是三家公司。因此，我國鐵路GSM-R互聯(lián)互通工作應(yīng)在歐洲鐵路GSM-R互聯(lián)互通工作的基礎(chǔ)之上，吸取公網(wǎng)互聯(lián)互通的經(jīng)驗(yàn)，把握鐵路新增業(yè)務(wù)，結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行。我國GSM-R互聯(lián)互通的主要內(nèi)容可以包括智能網(wǎng)設(shè)備與交換機(jī)之間的互聯(lián)互

11、通測試、交換機(jī)之間的互聯(lián)互通測試、交換機(jī)與無線網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通測試、GPRS設(shè)備之間的互聯(lián)互通測試。4.1我國GSM-R互聯(lián)互通測試接口根據(jù)我國GSM-R的核心網(wǎng)的規(guī)劃及建設(shè)情況，我國GSM-R互聯(lián)互通測試所涉及的接口及可能的測試內(nèi)容如下：（1）C/D接口-歸屬位置寄存器（HLR）與移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心/拜訪位置寄存器（MSC/VLR）之間的接口：包括位置更新、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、用戶數(shù)據(jù)管理、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫處理、功能號(hào)注冊(cè)/注銷/查詢及接口健壯性測試等。（2）A接口-移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）與基站子系統(tǒng)（BSS）之間的接口：包括位置更新、資源指配和釋放、話音越區(qū)切換、數(shù)據(jù)呼叫越區(qū)切換、語音組呼業(yè)務(wù)、語音廣

12、播業(yè)務(wù)、增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆業(yè)務(wù)、功能號(hào)注冊(cè)/注銷/查詢、功能尋址、基于位置的尋址、補(bǔ)充業(yè)務(wù)及接口健壯性測試等。（3）E接口-移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）與移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）之間的接口：包括跨MSC的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫測試、跨MSC的越區(qū)切換、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、跨MSC的語音組呼及廣播業(yè)務(wù)、多優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)拆業(yè)務(wù)及接口健壯性測試等方面。（4）L接口-智能網(wǎng)業(yè)務(wù)控制點(diǎn)（SCP）與業(yè)務(wù)交換點(diǎn)（SSP）之間的接口：包括功能尋址、基于位置的尋址、接入矩陣、基于位置的呼叫限制、基于MSISDN的呼叫限制、不唯一車次號(hào)呼叫等測試。（5）Gr接口-歸屬位置寄存器（HLR）與服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）之間的接口：路由區(qū)

13、更新、用戶數(shù)據(jù)管理、信令鏈路管理等測試。（6）Gb接口-服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）與分組控制單元（PCU）之間的接口：包括GPRS附著/去附著、GPRS路由區(qū)更新、PDP上下文激活/去激活、GPRS上下行數(shù)據(jù)傳輸、GPRS業(yè)務(wù)掛起和恢復(fù)、復(fù)位等。（7）Gn接口-服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）與服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）之間：包括SGSN間路由區(qū)更新、跨SGSN間的數(shù)據(jù)傳輸和健壯性測試等。4.2互聯(lián)互通測試環(huán)境各廠商在各自的實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備好測試環(huán)境，具備將被測網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來的傳輸電路。組網(wǎng)示意圖如圖1所示，其中分組域電路采用100M以太網(wǎng)接口連接，電路數(shù)量根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際需求確定，向電信

14、運(yùn)營商租用。圖1互聯(lián)互通測試組網(wǎng)示意圖 4.3互聯(lián)互通測試時(shí)間及最新進(jìn)展根據(jù)中國鐵路GSM-R建設(shè)進(jìn)度需求，我國鐵路GSM-R互聯(lián)互通測試分兩個(gè)大階段進(jìn)行：第一階段：實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)測試，主要完成GSM-R匯接節(jié)點(diǎn)與本地節(jié)點(diǎn)之間、本地節(jié)點(diǎn)之間的互聯(lián)互通測試以及GSM-R本地節(jié)點(diǎn)與無線網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通測試。第二階段：圍繞鐵路應(yīng)用對(duì)互聯(lián)互通現(xiàn)場綜合驗(yàn)證測試。按照計(jì)劃進(jìn)度安排，目前靜態(tài)實(shí)驗(yàn)室互聯(lián)互通測試已經(jīng)完成大部分的工作，在完成實(shí)驗(yàn)室測試的基礎(chǔ)上，將根據(jù)測試結(jié)果和工程建設(shè)的情況開展現(xiàn)場設(shè)備的互聯(lián)互通驗(yàn)證。4.4互聯(lián)互通測試實(shí)施步驟參考NV（Network Vendor）-IOT FORUMN的IOT工

15、作流程，結(jié)合實(shí)際情況，我們?cè)趯?shí)施互聯(lián)互通測試時(shí)，遵循如下步驟，如圖2所示：圖2互聯(lián)互通測試流程（1）各廠家提交各自參加互聯(lián)互通測試的設(shè)備所遵照的規(guī)范版本，測試工作組經(jīng)討論，確定各接口的規(guī)范版本。（2）在確定接口規(guī)范版本的基礎(chǔ)上，測試工作組制定測試大綱，包括測試配置、測試項(xiàng)目等內(nèi)容，經(jīng)討論審議通過后實(shí)施。（3）在測試大綱的基礎(chǔ)上，工作組制定測試案例和測試表格文檔，具體內(nèi)容應(yīng)包括測試方法、測試結(jié)構(gòu)、測試前提條件、測試數(shù)據(jù)預(yù)置、測試方案以及具體測試項(xiàng)目。（4）各廠家在各自的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自測試。（5）按照測試組網(wǎng)圖進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搭建，網(wǎng)絡(luò)調(diào)測正常后工作組進(jìn)行正式測試。（6）階段測試項(xiàng)目完成后，工作組提交聯(lián)合測

16、試報(bào)告，專家組審核。聯(lián)合測試報(bào)告內(nèi)容包含互聯(lián)互通測試中的主要事件（測試計(jì)劃、測試過程中取得的成果等）、測試項(xiàng)目的最終狀態(tài)。（7）測試完成后，測試工作組提交各個(gè)接口的互聯(lián)互通測試規(guī)范。（8）測試工作組保存整個(gè)測試過程中的工作記錄備查。4.5互聯(lián)互通測試實(shí)施效果經(jīng)過測試，互聯(lián)互通測試工作取得了顯著效果，驗(yàn)證了各廠商設(shè)備對(duì)于3GPP規(guī)范、歐洲UIC規(guī)范和中國鐵路GSM-R相關(guān)技術(shù)條件的滿足程度，同時(shí)也對(duì)于技術(shù)規(guī)范的制訂和修改積累了豐富的數(shù)據(jù)。5、展望實(shí)施GSM-R互聯(lián)互通測試是GSM-R發(fā)展歷史上的一個(gè)重要里程碑，它既為工程建設(shè)中遇到的問題提供了良好的解決方案，又為相關(guān)技術(shù)條件的完善提供了技術(shù)保障，

17、有利于中國GSM-R網(wǎng)絡(luò)的和諧發(fā)展。GSM-R網(wǎng)絡(luò)的測試與分析摘要針對(duì)鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，文章詳細(xì)介紹了GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)的無線電磁環(huán)境干擾測試、無線場強(qiáng)覆蓋、GSM-R語音通信QoS、電路域列控?cái)?shù)據(jù)QoS、GPRS性能測試、鐵路特征業(yè)務(wù)驗(yàn)證測試、網(wǎng)絡(luò)側(cè)互聯(lián)互通測試。1、前言由于既有的鐵路無線通信系統(tǒng)主要針對(duì)語音通信設(shè)計(jì)，存在頻率利用低、多用戶搶占、制式不統(tǒng)一、不兼容等缺陷，無法滿足中國列車控制系統(tǒng)（CTCS）信息安全傳輸?shù)囊?。根?jù)中國鐵路跨越式發(fā)展和鐵路運(yùn)輸指揮信息化的要求，確立GSM-R作為鐵路新一代綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，并且分別在青藏線、大秦線、膠濟(jì)線建成了試驗(yàn)線。由

18、于GSM-R通信系統(tǒng)與鐵路調(diào)度指揮直接聯(lián)系，要求高度的可靠性與可用性。而GSM-R在中國鐵路上是初步使用，很多技術(shù)應(yīng)用要求與國外不同。這就要求對(duì)GSM-R的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面的測試與分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在的問題與技術(shù)隱患，進(jìn)行合理的分析后進(jìn)行處理，確保GSM-R通信系統(tǒng)在鐵路調(diào)度指揮中發(fā)揮應(yīng)有的作用。2、GSM-R網(wǎng)絡(luò)測試過程依據(jù)鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)特點(diǎn)，我們可以將GSM-R網(wǎng)絡(luò)測試分為：無線電磁環(huán)境干擾測試、無線場強(qiáng)覆蓋、GSM-R語音通信QoS、電路域列控?cái)?shù)據(jù)QoS、GPRS性能測試、鐵路特征業(yè)務(wù)驗(yàn)證測試、網(wǎng)絡(luò)側(cè)互聯(lián)互通測試等。2.1無線電磁環(huán)境干擾測試GSM-R系統(tǒng)可以在876MHz96

19、0MHz整個(gè)頻率范圍內(nèi)工作，但CEPT（歐洲郵政與電信會(huì)議）為歐洲國家的鐵路通信系統(tǒng)指定了一個(gè)專用頻帶，也即UIC（國際鐵路聯(lián)盟）的GSM-R頻帶：移動(dòng)站到基站（上行鏈路）為876MHz880MHz，基站到移動(dòng)站（下行鏈路）為921 MHz925MHz。中國鐵路GSM-R獲準(zhǔn)的合法頻段是上行頻段在885MHz889MHz，下行頻段930MHz934MHz，共計(jì)4MHz帶寬。而該頻段是與中國移動(dòng)公眾通信系統(tǒng)按地域共用。由于中國移動(dòng)公眾通信系統(tǒng)已經(jīng)在全國范圍內(nèi)基本建成，對(duì)大部分鐵路沿線進(jìn)行了覆蓋，這樣對(duì)鐵路新建的GSM-R通信系統(tǒng)存在同頻干擾問題?？紤]到這樣的無線環(huán)境，在新建鐵路GSM-R通信系統(tǒng)

20、前，需要對(duì)鐵路沿線的無線環(huán)境進(jìn)行檢查，主要是距鐵軌2km范圍內(nèi)的GSM-R頻段進(jìn)行測試，獲得測試數(shù)據(jù)后，對(duì)全線基站的載頻進(jìn)行合理配置，并對(duì)強(qiáng)信號(hào)干擾大的區(qū)段，通過無線電定向測試技術(shù)手段尋找干擾源的具體位置，按照信息產(chǎn)業(yè)部無線管理局發(fā)布的相關(guān)管理文件，在當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)下，配合相關(guān)單位進(jìn)行清頻工作。一個(gè)良好的無線環(huán)境，是GSM-R通信系統(tǒng)可靠運(yùn)用的基礎(chǔ)，正是由于GSM-R無線環(huán)境的復(fù)雜性，無線電環(huán)境干擾測試在GSM-R通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)前顯得非常關(guān)鍵。2.2無線場強(qiáng)覆蓋場強(qiáng)測試是GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中一項(xiàng)重要的測試內(nèi)容，是衡量GSM-R通信系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的重要手段。在無線場強(qiáng)測試時(shí)，測試數(shù)據(jù)必須包

21、含全部的慢衰落和部分快衰落信息，目的是將地形、地物對(duì)信號(hào)的作用反映出來，同時(shí)考慮快衰落對(duì)信號(hào)的影響。為獲得有效的測試數(shù)據(jù)，需要一個(gè)合理的采樣標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求滿足采樣間隔為4cm。通過列車計(jì)軸系統(tǒng)脈沖輸出至場強(qiáng)測量接收機(jī)進(jìn)行采樣測試。也可以根據(jù)鐵路運(yùn)營線的設(shè)計(jì)運(yùn)營速度，合理設(shè)置測量接收機(jī)的采樣速率進(jìn)行采樣。同時(shí)根據(jù)GPS電子地圖位置信息，對(duì)鐵路全線的所有區(qū)段按100M或10M區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于語音通信場強(qiáng)覆蓋要求是95%的時(shí)間地點(diǎn)概率接收電平大于-98dBm。在測量GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)無線覆蓋時(shí)，可采用快速掃頻技術(shù)的測量接收機(jī)對(duì)GSM-R頻段中的BCCH信道所在載頻的電平值進(jìn)行測試。

22、（1）GSM-R單層網(wǎng)絡(luò)覆蓋系統(tǒng)測試：單層網(wǎng)絡(luò)覆蓋如圖1所示，配置2臺(tái)接收機(jī)即可單程完成對(duì)GSM-R單層覆蓋系統(tǒng)的場強(qiáng)覆蓋測試。圖1GSM-R單層覆蓋場強(qiáng)測試測試方法：在A1基站測量接收機(jī)I測試A1的控制信道，測量接收機(jī)II測試A2的場強(qiáng)覆蓋；測試車到達(dá)A2后測量接收機(jī)I測試A3基站的控制信道，以此類推，單程完成基站對(duì)上行和下行線路覆蓋測試。（2）GSM-R交織覆蓋、GSM-R同站址雙層覆蓋：網(wǎng)絡(luò)覆蓋如圖2、3所示，測量接收機(jī)需具有高速掃頻功能，可同時(shí)對(duì)2個(gè)載頻進(jìn)行測試，因此配置2臺(tái)測試接收機(jī)單程即可完成對(duì)GSM-R雙層覆蓋系統(tǒng)的場強(qiáng)覆蓋測試。圖2GSM-R交織覆蓋示意圖圖3GSM-R同站址雙

23、層覆蓋場強(qiáng)覆蓋示意圖 測試方法：在A1基站時(shí)測量接收機(jī)I測試A1、B1小區(qū)控制信道的場強(qiáng)覆蓋，測量接收機(jī)II測試A2、B2小區(qū)控制信道的場強(qiáng)覆蓋，到達(dá)A2基站時(shí)測量接收機(jī)II測試A3、B3小區(qū)控制信道的場強(qiáng)覆蓋，以此類推，完成全區(qū)間覆蓋測試。2.3GSM-R語音通信QoSGSM-R系統(tǒng)的語音通信主要包括了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫、組呼、廣播的呼叫類型，作為調(diào)度指揮聯(lián)系的主要方式，語音通信QoS測試是非常重要的測試內(nèi)容。語音QoS的主要測試項(xiàng)目如下表1所示。表1語音QoS的主要測試項(xiàng)目通過靜態(tài)與動(dòng)態(tài)測試并用的方式，通過列車司機(jī)的GSM-R車載模塊（8W）與調(diào)度員間的呼叫通話，采集呼叫過程中Um接口中各類3層信

24、令消息流程，得出以上檢測內(nèi)容的數(shù)據(jù)。分析語音通信的QoS可以同時(shí)監(jiān)測GSM-R網(wǎng)絡(luò)側(cè)如Abis接口、A接口等接口的信令消息進(jìn)行綜合分析，對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行合理配置，使全線語音質(zhì)量達(dá)到最佳效果，語音主觀評(píng)估MOS大于4級(jí)以上。2.4電路域列控?cái)?shù)據(jù)QoS基于GSM-R的列車控制系統(tǒng)（ITCS），已經(jīng)在我國青藏線上成功運(yùn)用。它通過GSM-R承載業(yè)務(wù)傳輸固定控制端到列車移動(dòng)自動(dòng)控制端的數(shù)據(jù)傳送，為地面控制中心與移動(dòng)控制間的數(shù)據(jù)傳送提供安全可靠的傳輸通道。無線通道的性能直接影響到列車運(yùn)行的安全，是GSM-R網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量測試的重中之重。按照歐洲鐵路GSM-R系統(tǒng)在這方面的要求測試項(xiàng)目如表2所示。表2電路域

25、列控?cái)?shù)據(jù)QoS測試項(xiàng)目列控QoS測試方法如圖4所示，按照UIC 2475對(duì)于列控?cái)?shù)據(jù)測試數(shù)據(jù)配置的詳細(xì)要求，可以在移動(dòng)控制端撥號(hào)呼叫到固定端的控制中心，通過GSM-R網(wǎng)絡(luò)接續(xù)成功后，由移動(dòng)端軟件按照2475的相關(guān)規(guī)定要求發(fā)送數(shù)據(jù)，固定端針對(duì)移動(dòng)端發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)響應(yīng)，分別測試以上各項(xiàng)測試內(nèi)容。圖4電路域列控?cái)?shù)據(jù)QoS測試方法由于GSM-R在整個(gè)列控系統(tǒng)僅作為傳輸通道來使用，是整個(gè)列控QoS系統(tǒng)中的一部分，它們之間的關(guān)系如圖5所示。而上述的測試內(nèi)容僅涉及GSM-R通信部分，未涉及GSM-R與信號(hào)列控系統(tǒng)間接口，建議在列控?cái)?shù)據(jù)QoS測試時(shí)與信號(hào)系統(tǒng)的列控緊密配合，進(jìn)行詳細(xì)測試，共同分析處理。圖5

26、列控?cái)?shù)據(jù)QoS關(guān)系圖2.5GPRS性能測試鐵路GSM-R通信系統(tǒng)也可以提供分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，GPRS技術(shù)與現(xiàn)有的公網(wǎng)技術(shù)一致，技術(shù)相當(dāng)成熟，主要應(yīng)用于調(diào)度命令傳遞、車次號(hào)傳遞、應(yīng)急通信靜圖的傳送等。主要的測試內(nèi)容如表3所示：表3GPRS性能測試內(nèi)容2.6鐵路特征業(yè)務(wù)驗(yàn)證測試為了滿足鐵路調(diào)度通信的要求，在GSM PHASE+2標(biāo)準(zhǔn)引入了特殊的尋址方式和高級(jí)語音呼叫業(yè)務(wù)。鐵路特征業(yè)務(wù)包括了功能尋址、位置尋址、語音組呼、語音廣播、增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)和強(qiáng)拆。依據(jù)GSM-R編號(hào)計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)的要求，通過基本撥打測試來驗(yàn)證各類鐵路特征呼叫業(yè)務(wù)。在撥打的同時(shí)，通過對(duì)Um接口、Abis接口、A接口間的信令跟蹤監(jiān)測，分析各類

27、呼叫業(yè)務(wù)的信令流程，分析各類呼叫不成功的原因，并進(jìn)行正確的定位。通過優(yōu)化各類網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和工程參數(shù)，提高各類呼叫成功率。2.7網(wǎng)絡(luò)側(cè)互聯(lián)互通測試雖然GSM-R通信系統(tǒng)在我國的三條鐵路試驗(yàn)線得到初步的運(yùn)用，但GSM-R在我國的發(fā)展還是處于初級(jí)階段，將來要在全國鐵路范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)用，建立全路統(tǒng)一的鐵路綜合移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。在這樣一個(gè)大型的網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)交換中心設(shè)備和基站系統(tǒng)設(shè)備，無論從經(jīng)濟(jì)角度和技術(shù)角度，都不可能由一個(gè)廠家設(shè)備來完成。這就要求不同廠家間的設(shè)備要求兼容，不同廠家MSC間的兼容、不同廠家MSC與BSC間的兼容。通過測試對(duì)系統(tǒng)間NO.7信令的兼容和一致性，鐵路特征業(yè)務(wù)的互通如功能尋址

28、、位置尋址、語音組呼、語音廣播、增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)和強(qiáng)拆等。鐵路GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)除了不同廠家間設(shè)備的兼容外，鐵路移動(dòng)通信必須與現(xiàn)有鐵路固定調(diào)度通信系統(tǒng)（FAS）互通，如圖6所示：圖6鐵路移動(dòng)通信與現(xiàn)有鐵路固定調(diào)度通信系統(tǒng)互聯(lián)GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與FAS系統(tǒng)通過30B+D接口實(shí)現(xiàn)物理互聯(lián)，系統(tǒng)間采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字1號(hào)信令系統(tǒng)（DSS1），系統(tǒng)間的信令協(xié)議必須一致。系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)各類鐵路調(diào)度通信業(yè)務(wù)的互通如功能尋址、位置尋址、語音組呼、語音廣播、增強(qiáng)多優(yōu)先級(jí)和強(qiáng)拆等。通過固定調(diào)度通信系統(tǒng)與移動(dòng)通信系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)形成一個(gè)完成鐵路專用調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)。3、測試采用的方式GSM-R的測試方式有2種類型

29、，分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測試。靜態(tài)測試偏重于信令協(xié)議方面的檢測和業(yè)務(wù)功能驗(yàn)證方面。動(dòng)態(tài)測試偏重于無線側(cè)性能測試，根據(jù)鐵路的設(shè)計(jì)運(yùn)營速度進(jìn)行詳細(xì)測試，如場強(qiáng)覆蓋、GSM-R語音通信QoS、電路域列控?cái)?shù)據(jù)QoS、GPRS性能測試。根據(jù)GSM-R鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)的特征，由于大部分的通信業(yè)務(wù)發(fā)生在高速移動(dòng)的列車上，這就要求GSM-R通信系統(tǒng)的測試也必須注重于這一點(diǎn)。4、結(jié)束語由于GSM-R系統(tǒng)涉及的技術(shù)比較多，還要結(jié)合中國鐵路調(diào)度通信的特點(diǎn)，而且在中國鐵路內(nèi)屬于新技術(shù)。這就對(duì)測試人員要求比較高，即要具備熟悉GSM-R技術(shù)又要有豐富的鐵路通信經(jīng)驗(yàn)。本文從中國鐵路GSM-R通信系統(tǒng)不同方面提出測試要求和分析，希望

30、能對(duì)中國鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和優(yōu)化起到一定的參考意義。 GPRS 迎接優(yōu)化GSM-R挑戰(zhàn)當(dāng)前世界各國的鐵路移動(dòng)通信正處于從第一代模擬通信系統(tǒng)向第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)、從話音到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變的過渡階段。這一轉(zhuǎn)變是否順利，直接關(guān)系到鐵路運(yùn)輸現(xiàn)代化能否盡早實(shí)現(xiàn)。中國鐵路對(duì)此采用的解決方案為GSM-R(GSM for Railway)系統(tǒng)。目前，GSM-R在我國鐵路已經(jīng)開始進(jìn)行試驗(yàn)建設(shè)?；贕SM-R網(wǎng)絡(luò)的GPRS體系結(jié)構(gòu)引入GPRSGSM-R由GSM發(fā)展而來，所以它也帶有GSM的一些先天不足。比如：采用電路交換方式、傳輸速率低，呼叫建立時(shí)間長，傳輸短數(shù)據(jù)不經(jīng)濟(jì)等。而鐵路目前有許多數(shù)據(jù)應(yīng)用的迫切需求，急

31、需解決地車之間、現(xiàn)場與數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸通道。這些業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是業(yè)務(wù)點(diǎn)分散、非周期間斷數(shù)據(jù)傳輸、頻繁小容量數(shù)據(jù)傳輸及個(gè)別的大容量數(shù)據(jù)傳輸，有些業(yè)務(wù)點(diǎn)同時(shí)又是移動(dòng)的。因此，需要引入更先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。GPRS將分組交換模式引入到GSM網(wǎng)絡(luò)中，較之GSM在數(shù)據(jù)傳輸上產(chǎn)生了由電路交換到分組交換的質(zhì)的飛躍。GSM網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)傳輸速率只有9.6kb/s，而GPRS具有四級(jí)可變編碼方案，可提供從9.05kb/s-171.2kb/s(理論上)的可變速率，并可實(shí)現(xiàn)資源的靈活配置，特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。在GSM-R中引入GPRS技術(shù)，可以克服GSM的不足之處，同時(shí)又能開展更多新應(yīng)用，從而滿足未來鐵路發(fā)展的需要。GPRS的實(shí)現(xiàn)方案  GSM-R網(wǎng)絡(luò)中引入GPRS只需要添加SGSN(GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn))、GGSN(GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn))和PCU(分組控制單元)三種新的邏輯網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。同時(shí)，需要對(duì)既有的一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行軟件升級(jí)，并采用支持GPRS的移動(dòng)臺(tái)，如所示。SGSN：主要功能是對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行鑒權(quán)和移動(dòng)性管理，進(jìn)行路由選擇和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，并進(jìn)行記費(fèi)和業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)，類似于傳統(tǒng)的GSM/GSM-R網(wǎng)絡(luò)