GSM-R 中eMLPP 的測(cè)試方法研究

井閣華

0 引言

eMLPP（Enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption Service）是增強(qiáng)的多優(yōu)先級(jí)和強(qiáng)拆業(yè)務(wù)，開展eMLPP 補(bǔ)充業(yè)務(wù)是給用戶提供不同的優(yōu)先級(jí)水平，使得在呼叫建立期間和越區(qū)切換期間，系統(tǒng)根據(jù)優(yōu)先級(jí)水平對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行處理，還能夠讓高優(yōu)先級(jí)的呼叫搶斷正在進(jìn)行的低優(yōu)先級(jí)呼叫。

由于目前相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試用例不完善，eMLPP 業(yè)務(wù)測(cè)試并不系統(tǒng)，測(cè)試還可能出現(xiàn)錯(cuò)漏和重復(fù)，給工程驗(yàn)收測(cè)試帶來弊端，所以研究系統(tǒng)全面的eMLPP 業(yè)務(wù)測(cè)試方案非常重要。

1 eMLPP 業(yè)務(wù)的測(cè)試研究

1.1 eMLPP 業(yè)務(wù)的應(yīng)用及測(cè)試重要性

近幾年中國鐵路GSM-R 系統(tǒng)發(fā)展迅速，預(yù)計(jì)2020 年將實(shí)現(xiàn)中國鐵路全部10 萬公里的GSM-R覆蓋。鐵路語音組呼、廣播、eMLPP 等業(yè)務(wù)，以便捷的方式建立呼叫實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮緊急呼叫等鐵路特殊業(yè)務(wù)，鐵路提速和客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綜合化的行車調(diào)度系統(tǒng)需要高度可靠，高度安全的通信環(huán)境，因此鐵路對(duì)于通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定提出了更高的要求。

目前，鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)仍存在多家設(shè)備兼容、優(yōu)先級(jí)定義、應(yīng)用過程中出現(xiàn)人員誤操作等多種問題，補(bǔ)充業(yè)務(wù)在無線列調(diào)通信中的優(yōu)勢(shì)并沒有得到充分發(fā)揮。研究GSM-R 中針對(duì)eMLPP 業(yè)務(wù)的測(cè)試方案，對(duì)鐵路列車和行車調(diào)度的安全運(yùn)行具有重要的意義。本文就eMLPP 業(yè)務(wù)測(cè)試內(nèi)容和方法進(jìn)行研究，希望給未來工程驗(yàn)收測(cè)試提供有益的建議。

1.2 eMLPP 業(yè)務(wù)功能性測(cè)試

eMLPP 業(yè)務(wù)包含優(yōu)先級(jí)和資源搶占2 個(gè)方面。調(diào)度臺(tái)是整個(gè)鐵路調(diào)度系統(tǒng)中使用最多的用戶終端設(shè)備，數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)中調(diào)度臺(tái)強(qiáng)拆業(yè)務(wù)功能也非常重要。因此GSM-R 系統(tǒng)中eMLPP 業(yè)務(wù)測(cè)試分3個(gè)方面：調(diào)度臺(tái)多優(yōu)先級(jí)強(qiáng)拆功能測(cè)試，優(yōu)先級(jí)功能測(cè)試和資源搶占能力測(cè)試。

1.2.1 調(diào)度臺(tái)多優(yōu)先級(jí)強(qiáng)拆功能測(cè)試

調(diào)度臺(tái)功能試驗(yàn)包括：正在同車站臺(tái)或移動(dòng)用戶進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫的調(diào)度臺(tái)可以接收或拒絕來自移動(dòng)終端的同優(yōu)先級(jí)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫或語音組呼；正在同車站臺(tái)或移動(dòng)用戶進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫或者組呼中的調(diào)度臺(tái)可以自動(dòng)應(yīng)答機(jī)車綜合通信設(shè)備的緊急組呼；正在進(jìn)行組呼以及同時(shí)與其他調(diào)度臺(tái)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫的調(diào)度臺(tái)可以接收或拒絕車站臺(tái)發(fā)起的同優(yōu)先級(jí)的組呼。

1.2.2 優(yōu)先級(jí)功能測(cè)試

優(yōu)先級(jí)是指在呼叫建立時(shí)給該呼叫指配一個(gè)優(yōu)先級(jí)別，并和該呼叫的建立事件類型一起參與網(wǎng)絡(luò)資源的競(jìng)爭(zhēng)與調(diào)配，在呼叫建立時(shí)用戶可以選擇預(yù)先簽約的一個(gè)優(yōu)先級(jí)。在優(yōu)先級(jí)的處理中，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫優(yōu)先級(jí)的處理方式與語音組呼或語音廣播的處理有所不同。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫的優(yōu)先等級(jí)由主叫用戶決定或由網(wǎng)絡(luò)預(yù)先定義決定；語音組呼或語音廣播信道的連接優(yōu)先級(jí)定義在組呼寄存器GCR 內(nèi)相應(yīng)的注冊(cè)信息中，建立初期分配信道之前要發(fā)送GCR 請(qǐng)求向GCR 中查詢相關(guān)優(yōu)先級(jí)信息。

優(yōu)先級(jí)功能測(cè)試中要驗(yàn)證各種情況下用戶攜帶優(yōu)先級(jí)信息的正確性。在優(yōu)先級(jí)的排隊(duì)測(cè)試中，設(shè)置不同優(yōu)先級(jí)的用戶進(jìn)行呼叫，觀察排隊(duì)指示消息中顯示的優(yōu)先級(jí)信息與實(shí)際呼叫優(yōu)先級(jí)和用戶簽約優(yōu)先級(jí)的區(qū)別。

（1）如果用戶呼叫優(yōu)先級(jí)大于簽約優(yōu)先級(jí)中的最高等級(jí)，那么該次呼叫將使用用戶簽約的最高優(yōu)先等級(jí)。

（2）如果用戶在呼叫建立時(shí)沒有選擇優(yōu)先級(jí)，網(wǎng)絡(luò)將使用該用戶專用的默認(rèn)優(yōu)先級(jí)。

（3）如果用戶呼叫優(yōu)先級(jí)小于或等于簽約的最大優(yōu)先級(jí)一個(gè)等級(jí)，那么網(wǎng)絡(luò)會(huì)使用用戶呼叫的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行連接。

1.2.3 資源搶占能力測(cè)試

eMLPP 的資源搶占是指建立一個(gè)高優(yōu)先級(jí)呼叫時(shí)無線接口或GSM 網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，或一個(gè)高優(yōu)先級(jí)呼叫切換到一個(gè)擁塞小區(qū)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)拆除一些進(jìn)行中的低優(yōu)先級(jí)的呼叫，將資源分配給高優(yōu)先級(jí)呼叫使用的能力。資源搶占分為網(wǎng)絡(luò)資源搶占和用戶接口資源搶占2 種情況。

網(wǎng)絡(luò)資源搶占是指呼叫建立或切換時(shí)，沒有空閑網(wǎng)絡(luò)資源，則終止低優(yōu)先級(jí)呼叫，將資源給高優(yōu)先級(jí)呼叫使用的過程。測(cè)試時(shí)首先建立一個(gè)呼叫，該呼叫可以是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫、語音組呼VGCS、語音廣播VBS 等，呼叫建立成功后，將同一個(gè)小區(qū)的TCH 信道人工閉塞，然后建立一個(gè)高優(yōu)先級(jí)或低優(yōu)先級(jí)的呼叫，觀察原呼叫是否被搶占，查看消息PAGING，CALL_PROCEEDING，CM_SERV_REQ，NOTIFICATION 中是否包含優(yōu)先級(jí)信息，網(wǎng)絡(luò)會(huì)把這些優(yōu)先級(jí)信息發(fā)送給BSC、移動(dòng)終端等進(jìn)行呼叫處理。

用戶接口搶占是指具有較高優(yōu)先級(jí)的呼叫請(qǐng)求與正在進(jìn)行較低優(yōu)先級(jí)通話的用戶建立通信時(shí)，網(wǎng)絡(luò)終止被叫用戶的當(dāng)前呼叫，并將其接入高優(yōu)先級(jí)呼叫的過程。

用高優(yōu)先級(jí)組呼或緊急呼叫分別搶占點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫的主被叫、VBS 中的講話者和VGCS 中的講話者，這里可以用移動(dòng)用戶或者調(diào)度臺(tái)發(fā)起高優(yōu)先級(jí)組呼，被搶占的對(duì)象可以是移動(dòng)用戶，車站臺(tái)或者助理值班員。

GSM-R 調(diào)度通信相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中未明確定義優(yōu)先級(jí)的用戶和呼叫，根據(jù)科技運(yùn)[2007]116 號(hào)文件規(guī)定，其優(yōu)先級(jí)分配按照以下分配原則執(zhí)行：與行車有關(guān)的用戶，包括列車調(diào)度員、車站（場(chǎng)）值班員、助理值班員、機(jī)車（動(dòng)車）司機(jī)、運(yùn)轉(zhuǎn)車長(zhǎng)、機(jī)務(wù)段（折返段、動(dòng)車段）調(diào)度員、救援列車主任、以及其他相關(guān)人員用戶簽約優(yōu)先級(jí)設(shè)為0 級(jí)，默認(rèn)呼叫優(yōu)先級(jí)設(shè)為3 級(jí)；其他用戶簽約優(yōu)先級(jí)設(shè)為4級(jí)，默認(rèn)呼叫優(yōu)先級(jí)設(shè)為4 級(jí)。

1.3 eMLPP 業(yè)務(wù)測(cè)試問題分析

1.3.1 測(cè)試依據(jù)

鐵路eMLPP 業(yè)務(wù)是根據(jù)ITU-T I.255.3 定義的MLPP 業(yè)務(wù)發(fā)展而來，對(duì)于eMLPP 業(yè)務(wù)工程測(cè)試并沒有具體的規(guī)范。國內(nèi)現(xiàn)在也沒有對(duì)eMLPP 相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)規(guī)范的測(cè)試方法。目前鐵路GSM-R 通信系統(tǒng)中需要使用eMLPP 業(yè)務(wù)的多數(shù)用戶，如列車調(diào)度員，車站值班員，機(jī)車司機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)車長(zhǎng)等無論是移動(dòng)交換中心MSC 系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱MSC）管轄下的移動(dòng)用戶還是固定用戶接入交換機(jī)FAS 系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱FAS）管轄下的車站臺(tái)調(diào)度臺(tái)，都僅僅是在eMLPP 業(yè)務(wù)方面進(jìn)行功能驗(yàn)證。

1.3.2 功能測(cè)試常見問題

eMLPP 業(yè)務(wù)功能測(cè)試時(shí)會(huì)出現(xiàn)某些用戶掉話或呼叫不成功的情況，具體問題歸納如下：

（1）優(yōu)先級(jí)異常情況。如果調(diào)度臺(tái)的優(yōu)先級(jí)為2 級(jí)或者3 級(jí)，當(dāng)調(diào)度臺(tái)攜帶優(yōu)先級(jí)呼叫移動(dòng)臺(tái)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)會(huì)誤將調(diào)度臺(tái)的呼叫按1 級(jí)處理。不同廠家的MSC 與FAS 系統(tǒng)通信時(shí)，由于各家的開發(fā)人員對(duì)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)理解存在差異，很難保證不同系統(tǒng)間的可靠通信。在優(yōu)先級(jí)的處理上容易出現(xiàn)偏離和異常。

（2）用戶接口搶占問題。高優(yōu)先級(jí)移動(dòng)臺(tái)呼叫某調(diào)度臺(tái)，有時(shí)調(diào)度臺(tái)正在呼叫中，用戶接口搶占不成功。原因是移動(dòng)臺(tái)優(yōu)先級(jí)設(shè)置錯(cuò)誤。由于用戶接口搶占業(yè)務(wù)對(duì)鐵路通信調(diào)度的影響很大，對(duì)優(yōu)先級(jí)設(shè)置不完善或用戶使用不當(dāng)很容易發(fā)生混亂。

（3）移動(dòng)臺(tái)異常掉話。移動(dòng)臺(tái)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)異常掉話現(xiàn)象，由于網(wǎng)絡(luò)資源釋放機(jī)制的不同，在資源釋放消息中是否包含正確的原因值，或者不同情況下cause 元素的不同，都會(huì)引起呼叫異常掉話。分析查找掉話原因相當(dāng)困難，這給網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定帶來隱患，甚至?xí)绊懥熊嚢踩\(yùn)行。

（4）組呼問題。調(diào)度臺(tái)發(fā)起組呼，高優(yōu)先級(jí)移動(dòng)臺(tái)用戶呼叫組呼中的某移動(dòng)臺(tái)用戶，該移動(dòng)臺(tái)用戶無法退出組呼的情況。

當(dāng)系統(tǒng)業(yè)務(wù)測(cè)試出現(xiàn)上述情況時(shí)，必須借助信令分析儀表對(duì)業(yè)務(wù)信令流程進(jìn)行分析，找出問題原因，進(jìn)一步分析解決問題。

2 測(cè)試解決方案

2.1 A 接口和Fa 接口流程監(jiān)測(cè)

eMLPP 業(yè)務(wù)功能測(cè)試中，由于存在不同廠家設(shè)備的兼容性問題，因此GSM-R 系統(tǒng)的接口互聯(lián)互通測(cè)試顯得尤為必要。

2.1.1 A 接口測(cè)試的eMLPP 業(yè)務(wù)

A 接口位于MSC 與BSS（TRAU）之間是GSM-R 的標(biāo)準(zhǔn)接口。信令測(cè)試儀在DDF 架上跨接進(jìn)行信令在線監(jiān)測(cè)。A 接口測(cè)試規(guī)范中對(duì)eMLPP業(yè)務(wù)的測(cè)試中包括優(yōu)先級(jí)的排隊(duì)指示測(cè)試和切換測(cè)試。由于各設(shè)備廠家對(duì)規(guī)范的理解不同，尤其是在呼叫指配和資源釋放方式上有所差別，在列車高速運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生越區(qū)切換，會(huì)發(fā)生信道無法正常釋放等問題，對(duì)A 接口的信令監(jiān)測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)上述問題的原因，對(duì)eMLPP 業(yè)務(wù)功能正常實(shí)現(xiàn)提供保障。

2.1.2 Fa 接口測(cè)試的eMLPP 業(yè)務(wù)

FAS 和MSC 之間采用了基群速率接口（Fa），信令方式為1 號(hào)數(shù)字用戶信令（DSS1）。Fa 接口提供30 條B 通道和1 個(gè)64 kb/s 的D 通道（E1），接口總速率為2.048 kb/s。

ISDN 測(cè)試儀在DDF 架跨接，進(jìn)行信令在線監(jiān)測(cè)。可分別從MSC 和FAS 兩側(cè)驗(yàn)證eMLPP 功能，MSC 側(cè)發(fā)起的成功的呼叫強(qiáng)拆；MSC 側(cè)發(fā)起的失敗的呼叫強(qiáng)拆；FAS側(cè)發(fā)起的成功的呼叫強(qiáng)拆；FAS側(cè)發(fā)起的失敗的呼叫強(qiáng)拆。測(cè)試過程中要重點(diǎn)觀察在SETUP，CALL PROCEEDING 消息中所包含優(yōu)先級(jí)消息。

2.2 測(cè)試配置和預(yù)期結(jié)果

eMLPP 業(yè)務(wù)測(cè)試終端可以是移動(dòng)臺(tái)或者調(diào)度臺(tái)，因此將功能測(cè)試和接口測(cè)試結(jié)合起來，可以充分提高工程驗(yàn)收測(cè)試的效率，解決網(wǎng)絡(luò)突發(fā)問題。根據(jù)上述情況，設(shè)計(jì)一個(gè)eMLPP 功能測(cè)試和A 接口、Fa 接口信令流程監(jiān)測(cè)共同完成eMLPP 業(yè)務(wù)的測(cè)試方案。測(cè)試配置如圖1 所示。

圖1 eMLPP 業(yè)務(wù)測(cè)試方案示意圖

（1）將eMLPP 業(yè)務(wù)的測(cè)試預(yù)置條件進(jìn)行修改，用戶A 定義為普通移動(dòng)用戶，用戶B 定義為FAS的調(diào)度臺(tái)用戶，用戶C 可以選擇為普通移動(dòng)用戶和FAS 調(diào)度臺(tái)用戶分別進(jìn)行測(cè)試，用戶默認(rèn)具備呼叫等待功能和強(qiáng)拆功能。用戶A，B 之間分別進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫，VGCS 呼叫（緊急呼叫看作優(yōu)先級(jí)為0 級(jí)的VGCS 呼叫，需要時(shí)可測(cè)試）和VBS 呼叫。

為了驗(yàn)證調(diào)度臺(tái)功能、業(yè)務(wù)之間優(yōu)先級(jí)功能、終端無條件響應(yīng)高優(yōu)先級(jí)呼叫功能、用戶接口資源搶占功能是否實(shí)現(xiàn)，對(duì)用戶在不同條件下進(jìn)行測(cè)試，各種測(cè)試的情況和預(yù)期結(jié)果總結(jié)見表1。

表1 用戶接口搶占測(cè)試情況及預(yù)期一覽表

（2）為了驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)資源搶占功能，高優(yōu)先級(jí)搶占低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)信道資源是否能夠?qū)崿F(xiàn)，也對(duì)不同情況進(jìn)行測(cè)試分析，用戶A 定義為普通移動(dòng)用戶，用戶B 定義為FAS 的調(diào)度臺(tái)用戶，用戶C 為有調(diào)度員身份的移動(dòng)用戶，用戶默認(rèn)具備呼叫等待功能和強(qiáng)拆功能。用戶A，B 之間呼叫確保小區(qū)擁塞，必要時(shí)用其他用戶將用戶B 的另一個(gè)通道占用。測(cè)試中保證組呼正常通話的基礎(chǔ)上，小區(qū)應(yīng)保留一條空閑TCH 無線信道。具體測(cè)試項(xiàng)目見表2。

表2 網(wǎng)絡(luò)資源搶占測(cè)試項(xiàng)目一覽表

根據(jù)表2 所列出的測(cè)試內(nèi)容分別進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)按照測(cè)試配置圖監(jiān)測(cè)A 接口和Fa 接口，分析各種情況下的信令流程。通過監(jiān)測(cè)分析信令流程，了解在實(shí)現(xiàn)eMLPP 業(yè)務(wù)的過程中，呼叫指配和資源釋放機(jī)制的不同，從而更深入的研究不同廠家設(shè)備之間互聯(lián)互通的問題。在GSM-R 調(diào)度系統(tǒng)調(diào)試過程中，根據(jù)信令流程和原因值能夠做出清晰地判斷，更好地解決現(xiàn)網(wǎng)互聯(lián)的實(shí)際問題。

3 結(jié)束語

隨著國內(nèi)高速鐵路和客運(yùn)專線的快速發(fā)展，鐵路GSM-R 系統(tǒng)相關(guān)業(yè)務(wù)eMLPP，VGCS，VBS 將得到廣泛應(yīng)用，這些業(yè)務(wù)與鐵路的調(diào)度、運(yùn)輸、安全密切相關(guān)。對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)的工程驗(yàn)收測(cè)試就至關(guān)重要，系統(tǒng)全面的工程驗(yàn)收測(cè)試也能為GSM-R 的調(diào)度系統(tǒng)安全提供可靠保障。

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