成灌線GSM-R系統(tǒng)互聯(lián)及測試研究

闞紹忠

（中鐵建電氣化設(shè)計研究院，北京 100043）

1 概述

成灌線是“5·12”汶川特大地震后首批災(zāi)后重建的鐵路工程，全長56 km，其中高架橋長達(dá)40 km多，是連接成都市中心城區(qū)與周邊區(qū)（市）縣的第一條軌道客運快速通道，同時也是國內(nèi)建成的首條市域鐵路。

GSM-R能夠在鐵路沿線的開闊地、山區(qū)、隧道和丘陵等各種地形地貌條件下提供無縫網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。成灌線采用GSM-R作為主要通信技術(shù)，該線的GSM-R系統(tǒng)建設(shè)包括新建GSM-R核心網(wǎng)節(jié)點，沿線新建GSM-R基站19個。其中，GSM-R的核心網(wǎng)采用華為公司基于軟交換的GSM-R平臺，是國內(nèi)第一個使用軟交換的GSM-R核心網(wǎng)，同時也是軟交換核心網(wǎng)設(shè)備首次應(yīng)用在現(xiàn)網(wǎng)運營中。因此，為確保成灌線GSM-R系統(tǒng)的正常運行，保護(hù)工程投資，必須解決好成都核心網(wǎng)設(shè)備與現(xiàn)網(wǎng)中北京、武漢和西安設(shè)備的互聯(lián)問題。本文主要討論成都GSM-R節(jié)點與全路GSM-R節(jié)點的互聯(lián)方案及測試驗證方案。

2 互聯(lián)和互聯(lián)測試的必要性

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)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行互聯(lián)，保證各項功能可在不同廠家設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)。

實現(xiàn)互聯(lián)互通保證了基于GSM-R的各項業(yè)務(wù)的實現(xiàn)，有利于網(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。

設(shè)備之間的互聯(lián)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。實現(xiàn)互聯(lián)有利于節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資和運行維護(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，最大限度發(fā)揮總體效益。

GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目標(biāo)是為全路運輸指揮調(diào)度、列車控制、運營管理系統(tǒng)中的移動體提供綜合通信平臺。設(shè)備的互聯(lián)互通是全網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的前提基礎(chǔ)，只有這樣的前提下，才可能保證使整個網(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)，使整個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個有機(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。

3 成灌線GSM-R系統(tǒng)互聯(lián)方案

3.1 成灌線GSM-R系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

成灌線在成都設(shè)置核心網(wǎng)MSC/VLR/GCR/SSP、SGSN/GGSN設(shè)備，同時設(shè)置無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備BSC/TRAU/PCU，沿線設(shè)置基站進(jìn)行單網(wǎng)覆蓋。另外，在成都設(shè)置GRIS、FAS交換機(jī)各1套，在調(diào)度所和沿線各車站設(shè)置調(diào)度臺、車站臺。成都核心節(jié)點采用軟交換平臺（2個MGW+1個MSC server），實現(xiàn)MSC/VLR/GCR/SSP的功能。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

成灌線GSM-R網(wǎng)絡(luò)不是一個孤立的節(jié)點，而是要和全路集中設(shè)置的歸屬位置寄存器（HLR）、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)控制點（SCP）、GROS、DNS、Radius、TMSC等實現(xiàn)互聯(lián)，下面我們將主要討論互聯(lián)方案。

3.2 電路域互聯(lián)方案

本次互聯(lián)需要實現(xiàn)成都核心節(jié)點與北京、武漢、西安核心網(wǎng)的互聯(lián)。成都MSC/SSP分別通過西安TMSC、北京和武漢TMSC/MSC/STP接入整個GSM-R系統(tǒng)。

成都節(jié)點與北京、武漢的電路域互聯(lián)采用E1數(shù)字中繼傳輸通道承載信令，并考慮備份冗余。另外，根據(jù)需求成都至武漢還需開通E1數(shù)字中繼用作話務(wù)傳輸通道。

成都節(jié)點與西安核心網(wǎng)TMSC/MSC電路域互聯(lián)采用E1數(shù)字中繼用作話務(wù)傳輸通道，信令部分通過北京、武漢STP轉(zhuǎn)接。

成都節(jié)點MSC/SSP與成都接入網(wǎng)BSC互聯(lián)調(diào)測期間，采用E1數(shù)字中繼用作話務(wù)傳輸通道，其中第1、5、9、13條E1的16時隙開信令，信令通過MGW轉(zhuǎn)接；與成都調(diào)度通信系統(tǒng)FAS及成都鐵路專用PSTN網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)調(diào)測期間，采用E1數(shù)字中繼用作話務(wù)傳輸通道，信令通過MGW轉(zhuǎn)接。

另外，針對成灌線GSM-R系統(tǒng)編號計劃及互聯(lián)實施方案的要求，在成都專網(wǎng)匯接交換機(jī)上擴(kuò)容ISUP 2 M接口和1個No.7信令模塊，滿足GSM-R與PSTN的互聯(lián)。

在與北京、武漢、西安TMSC/MSC/STP互聯(lián)前，需要完成成都至北京、武漢、西安傳輸通道調(diào)測，并保證通道正常，保證成都、北京、武漢、西安等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及業(yè)務(wù)編號提供并正確無誤。

成都核心網(wǎng)節(jié)點與北京、武漢、西安電路域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

成都MSC接入HLRi時，SCCP層路由采取負(fù)荷分擔(dān)的方式，將信令送到北京和武漢STP。成都MSC接入SCP/SMSC時，SCCP層路由采取主備用的方式，北京方向主用，武漢方向備用。

對于MTP層路由，成都MSC送到北京STP的信令除了設(shè)置成都至北京的直達(dá)路由外，還需設(shè)置成都MSC—武漢STP—北京STP的迂回路由；同理，成都MSC送到武漢STP的信令除了設(shè)置成都至武漢的直達(dá)路由外，還需設(shè)置成都MSC—北京STP—武漢STP的迂回路由。

3.3 分組域互聯(lián)方案

分組域互聯(lián)主要包括Gn接口與Gi接口。成都本地2臺路由器（CE）各引出2條FE以太網(wǎng)線，分別通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為E1的方式連向北京節(jié)點的接入路由器（PE）以及武漢節(jié)點的接入路由器（PE），以實現(xiàn)成都SGSN/GGSN與北京/武漢SGSN/GGSN、成都SGSN/GGSN與北京/武漢DNS、成都GRIS與北京/武漢GROS、成都GGSN與北京武漢Radius、成都GRIS與北京/武漢DNS的訪問路由建立。

對于Gr接口，從SGSN引出2條E1與北京、武漢STP互聯(lián)，以實現(xiàn)SGSN與北京、武漢HLRi的準(zhǔn)直聯(lián)信令鏈路。

核心網(wǎng)節(jié)點成都、北京、武漢分組域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（信令、數(shù)據(jù)）見圖3、4所示。

成都SGSN接入HLRi時，SCCP層路由采取負(fù)荷分擔(dān)的方式，將信令送到北京和武漢STP。

對于MTP層路由，成都SGSN送到北京STP的信令除了設(shè)置西安到北京的直達(dá)路由外，還設(shè)置成都SGSN—武漢STP—北京STP的迂回路由；同理，成都SGSN送到武漢STP的信令除了設(shè)置成都到武漢的直達(dá)路由外，還設(shè)置成都SGSN—北京STP—武漢STP的迂回路由。

4 成灌線GSM-R系統(tǒng)互聯(lián)測試驗證方案

4.1 驗證測試接口

成灌線GSM-R互聯(lián)測試所涉及的接口及測試內(nèi)容如下。

（1）C/D接口——移動業(yè)務(wù)交換中心/拜訪位置寄存器（MSC/VLR）之間的接口歸屬位置寄存器（HLR）：包括位置更新、補充業(yè)務(wù)、用戶數(shù)據(jù)管理、點對點呼叫處理、功能號注冊/注銷/查詢等。

（2）A接口——移動業(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)、語音廣播業(yè)務(wù)、增強(qiáng)多優(yōu)先級與強(qiáng)拆業(yè)務(wù)、功能號注冊/注銷/查詢、功能尋址、基于位置的尋址和補充業(yè)務(wù)等。

（3）E接口——MSC與MSC之間的接口：包括跨MSC的點對點呼叫測試、跨MSC的越區(qū)切換、補充業(yè)務(wù)、多優(yōu)先級與強(qiáng)拆業(yè)務(wù)等。

（4）L接口——業(yè)務(wù)交換點（SSP）與SCP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、不唯一車次號呼叫測試等。

（5）Gr接口——服務(wù)GPRS支持節(jié)點（SGSN）與HLR之間的接口：包括路由區(qū)更新、用戶數(shù)據(jù)管理、信令鏈路管理測試等。

（6）Gb接口——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——SGSN與SGSN之間的接口：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 驗證測試的環(huán)境和組網(wǎng)

成都MSC/VLR與北京/武漢HLRi之間C/D接口、西安MSC/VLR與成都MSC/VLR之間E/G接口、成都MSC/SSP與北京/武漢SCP之間L接口的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

4.3 實施過程

參考NV（Network Vendor）-IOT FORUMN的IOT工作流程，并結(jié)合成都本地節(jié)點業(yè)務(wù)驗證等實際情況，測試的實施過程遵循如下步驟，如圖6所示。

（1）單機(jī)開通，并進(jìn)行單機(jī)各項功能測試。

（2）單機(jī)開通后，確定設(shè)備的軟件版本和補丁項目。

（3）制定測試方案，包括測試配置和測試項目等內(nèi)容。

（4）在測試方案的基礎(chǔ)上，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目。

（5）依照測試案例對各接口互聯(lián)和設(shè)備功能業(yè)務(wù)等進(jìn)行測試，主要包括成都與北京、武漢互聯(lián)功能驗證測試，設(shè)備功能驗證和故障模擬測試等內(nèi)容。

（6）測試過程中，針對發(fā)現(xiàn)的問題通過信令分析、查找規(guī)范等進(jìn)行問題定位，然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備參數(shù)修改、補丁增加或刪除，最后分析解決問題。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行問題的復(fù)測，并對已通過的測試項目進(jìn)行復(fù)測，防止參數(shù)修改或補丁增減影響其他功能。

（7）測試完成后，形成測試報告，測試報告內(nèi)容包含測試中的主要事件（測試計劃、測試過程中取得的成果等）、測試項目的最終狀態(tài)。

4.4 發(fā)現(xiàn)和解決的問題

互聯(lián)和測試過程中，針對出現(xiàn)的問題逐一進(jìn)行了排查處理，舉例如下。

問題現(xiàn)象描述：武漢呼叫成都GSM-R移動用戶，呼叫失敗。STP修改數(shù)據(jù)后呼叫信令正常，但雙方都聽不到對方的講話。原因分析如下：

第一個問題，武漢呼叫成都GSM-R移動用戶失?。和ㄟ^對成都節(jié)點的信令分析，成都MSC沒有收到HLR發(fā)送過來的取漫游號碼（MSRN）的消息，而這個消息是呼叫成功必然經(jīng)歷的信令流程，因此導(dǎo)致呼叫失敗，經(jīng)排查修改數(shù)據(jù)配置后，信令交互正常。

第二個問題，HLR已經(jīng)向MSC發(fā)送了索要MSRN的消息，MSC成功分配MSRN后向HLR發(fā)送了回送消息，信令流程正常，但雙方都聽不到對方的講話。從這個現(xiàn)象上判斷為雙不通問題，判斷為雙方電路CIC協(xié)商問題。雙方重新核對CIC后，互撥正常。

5 展望和總結(jié)

實施GSM-R系統(tǒng)的互聯(lián)及測試是保證客運專線安全運行的重要基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)全路全程全網(wǎng)的必備條件。成灌線的互聯(lián)實現(xiàn)了國內(nèi)的3個設(shè)備廠商GSM-R核心網(wǎng)設(shè)備的互聯(lián)，具有重要的歷史意義。本文具體闡述了成灌線SM-R系統(tǒng)互聯(lián)的方案，并舉例分析了互聯(lián)測試過程中出現(xiàn)的問題及其解決方案，為今后的GSM-R系統(tǒng)互聯(lián)及測試提供了技術(shù)經(jīng)驗。

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