信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在GSM-R通信網(wǎng)維護(hù)中的應(yīng)用

■ 劉清濤

GSM-R系統(tǒng)作為鐵路運(yùn)輸行車組織的重要通信手段，對(duì)運(yùn)輸行車的安全有著重要作用，對(duì)維護(hù)提出了較高要求。提高對(duì)障礙定位及處理的及時(shí)性是運(yùn)用維護(hù)水平的重要指標(biāo)。目前，GSM-R交換網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的通信障礙采用信令分析儀協(xié)助分析障礙原因。

1 GSM-R通信系統(tǒng)障礙處理存在的問題

1.1 信令儀表的應(yīng)用

GSM-R交換網(wǎng)絡(luò)日常維護(hù)工作中出現(xiàn)的通信故障，一般通過現(xiàn)場(chǎng)撥測(cè)和信令消息跟蹤分析查找故障原因。使用信令儀表進(jìn)行信令跟蹤可準(zhǔn)確直觀地通過分析信令流程查找障礙原因，但信令儀表在核心網(wǎng)機(jī)房使用存在一定的局限性。

（1）核心網(wǎng)機(jī)房工程期間配置的DDF架不同，有的沒有三通接頭，后期維護(hù)需要中斷業(yè)務(wù)才能掛接信令表，造成維護(hù)不便。

（2）隨著GSM-R系統(tǒng)的業(yè)務(wù)量逐年上升，有些核心網(wǎng)機(jī)房配置的信令儀表由于配置的容量問題，無法監(jiān)測(cè)全部信令鏈路，無法看到完整的消息事件，給故障分析帶來困難。

（3）使用信令儀表處理障礙有一定延時(shí)，核心網(wǎng)機(jī)房在接到障礙申告后進(jìn)行信令儀表的掛接和跟蹤，有時(shí)列車已經(jīng)駛出管轄區(qū)域，無法還原故障發(fā)生時(shí)的真實(shí)情景，給障礙分析帶來一定難度。

1.2 通話記錄的輔助作用

采用通話記錄（話單）在障礙處理過程中是一種彌補(bǔ)手段。主要彌補(bǔ)信令儀表無法監(jiān)測(cè)到的障礙發(fā)生當(dāng)時(shí)的情況，當(dāng)無法知道障礙發(fā)生的情況，可通過話單查詢通話記錄。目前移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（M SC）運(yùn)行的設(shè)備開放了通話記錄功能，可產(chǎn)生話單的詳細(xì)記錄。但是，使用通話記錄存在以下問題。

（1）查看通話記錄。設(shè)備中存儲(chǔ)的通話記錄是以十六進(jìn)制的方式存儲(chǔ)，維護(hù)人員通過原始通話記錄查看記錄內(nèi)容比較繁瑣。

（2）通話記錄的局限性。通話記錄作為對(duì)過去障礙信息查詢的一種補(bǔ)救手段，只能查到呼叫接通記錄，由于未能接通的呼叫不產(chǎn)生通話記錄，所以無法查詢到呼叫不通的記錄。GSM-R系統(tǒng)是指揮列車運(yùn)行的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，不存在計(jì)費(fèi)問題，通話記錄主要是為了協(xié)助障礙判斷。目前通話記錄對(duì)障礙處理的幫助有限，且開啟通話記錄會(huì)占用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部資源，因此通話記錄的使用意義不大。

2 信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獨(dú)立于電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之外，通過高阻跨接方式在信令鏈路上直接采集信令消息，對(duì)信令網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并可對(duì)用戶部分信令或應(yīng)用信令進(jìn)行實(shí)時(shí)或歷史分析。

2.1 信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與信令儀表的比較

（1）信令儀表。反復(fù)連接測(cè)試儀表可能會(huì)導(dǎo)致DDF架上的接頭松動(dòng)或斷開，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性；長(zhǎng)時(shí)間連接信令儀表進(jìn)行測(cè)試，因受存儲(chǔ)容量和監(jiān)測(cè)鏈路數(shù)量限制，無法獲取長(zhǎng)期完整的歷史話務(wù)數(shù)據(jù)；無法進(jìn)行全程、全網(wǎng)測(cè)試。

（2）信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。獨(dú)立于交換和信令設(shè)備的內(nèi)部與外部接口，不增加交換和信令設(shè)備的負(fù)荷，不影響交換和信令設(shè)備的正常運(yùn)行；可獲得呼叫的詳細(xì)流程和每個(gè)消息的具體信息；可監(jiān)測(cè)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的全部信令鏈路，跟蹤并保存呼叫的整個(gè)流程；可實(shí)時(shí)獲取信令消息，隨意調(diào)取之前的歷史記錄。

2.2 信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為信令的接入與收斂、信令采集與預(yù)處理、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)4部分。

在核心網(wǎng)機(jī)房DDF架上通過跨接高阻隔離器將信令鏈路接入至前端采集設(shè)備，由前端機(jī)進(jìn)行原始信令采集、收斂、分析和事件合成。前端服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收、統(tǒng)計(jì)分析及提交等工作。中心服務(wù)器負(fù)責(zé)全網(wǎng)的報(bào)表統(tǒng)計(jì)及告警收集。業(yè)務(wù)服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)指定局向的呼叫詳細(xì)記錄及相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

3 信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在GSM-R網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

3.1 GSM-R網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)測(cè)內(nèi)容

GSM-R通信網(wǎng)包括HLR，SCP，STP，M SC，SGSN，F(xiàn)AS等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，為完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)功能，應(yīng)對(duì)M AP，CAP，ISUP，PRI（DSS1），BSSAP等協(xié)議進(jìn)行解析，即監(jiān)測(cè)SCP至STP、HLR至STP、SM SC至STP、STP至M SC、STP至SGSN、M SC至BSC、MSC至FAS、M SC至RBC、M SC至PSTN、M SC至M SC、BSC至SGSN的全部信令鏈路。

3.2 信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組網(wǎng)

GSM-R網(wǎng)絡(luò)信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖見圖1。

在19個(gè)核心網(wǎng)機(jī)房（18個(gè)鐵路局（公司）所在地和拉薩）設(shè)置前端機(jī)、前端服務(wù)器和監(jiān)測(cè)工作站，負(fù)責(zé)收斂信令鏈路并進(jìn)行處理。在骨干GSM-R核心網(wǎng)機(jī)房設(shè)置業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、中心服務(wù)器和維護(hù)臺(tái)，考慮GSM-R網(wǎng)絡(luò)前期業(yè)務(wù)量不是很大，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)可全路統(tǒng)一設(shè)置。各核心網(wǎng)機(jī)房間設(shè)置一臺(tái)接入路由器，并連至鐵路局的匯聚路由器上，利用既有數(shù)據(jù)網(wǎng)完成各站系統(tǒng)間的互聯(lián)。

前端信令采集部分的信令提取主要采用高阻跨接方式，在DDF架上增加接入高阻隔離器（見圖2）。隨著通信技術(shù)的不斷演進(jìn)，在未來A口、Gb口全I(xiàn)P化后可考慮采用鏡像技術(shù)進(jìn)行信令提取。

3.3 信令集中監(jiān)測(cè)在GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用維護(hù)中的作用

圖1 GSM-R網(wǎng)絡(luò)信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖

圖2 高阻隔離器示意圖

（1）機(jī)房維護(hù)人員針對(duì)業(yè)務(wù)部門反應(yīng)的故障可迅速通過信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)查找障礙原因，大幅度提高工作效率。

（2）可隨時(shí)查詢?nèi)W(wǎng)所有呼叫的詳細(xì)記錄，不需要再查詢?cè)拞危申P(guān)閉M SC、SCP等設(shè)備的話單功能，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源。

（3）各核心網(wǎng)機(jī)房可省去信令監(jiān)測(cè)儀表配置，節(jié)約投資。

（4）維護(hù)人員可實(shí)時(shí)觀測(cè)信令網(wǎng)各信令鏈路的動(dòng)態(tài)信令負(fù)荷，第一時(shí)間掌握網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況。

（5）通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，可挖掘網(wǎng)絡(luò)深層隱藏的問題。

3.4 信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

3.4.1 監(jiān)測(cè)語音業(yè)務(wù)

（1）調(diào)度通信語音業(yè)務(wù)的監(jiān)測(cè)。調(diào)度通信語音業(yè)務(wù)在鐵路通信業(yè)務(wù)中的位置比較重要，由于鐵路運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，調(diào)度語音通信伴隨功能號(hào)碼注冊(cè)、基于位置尋址等智能業(yè)務(wù)，包括即將開通的基于位置呼叫限制業(yè)務(wù)，使調(diào)度語音通信業(yè)務(wù)涉及M SC，STP，SCP，HLR，F(xiàn)AS等眾多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通信流程較復(fù)雜。對(duì)某個(gè)鐵路局來說，單一監(jiān)測(cè)本地設(shè)備是不夠的。通過信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以看到本地及全網(wǎng)共用設(shè)備間的信令消息，方便查找問題。

（2）移動(dòng)用戶的業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)。移動(dòng)用戶的每個(gè)操作在通信系統(tǒng)中會(huì)轉(zhuǎn)化為某條信令，信令業(yè)務(wù)的集中監(jiān)測(cè)和存儲(chǔ)可方便地查詢每個(gè)用戶的使用情況，判斷網(wǎng)絡(luò)存在的問題。通過調(diào)取存儲(chǔ)在中央服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，可看到用戶的通話次數(shù)、時(shí)長(zhǎng)，切換是否成功/失敗次數(shù)，位置更新成功/失敗次數(shù)等。在現(xiàn)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用中，偶爾一兩次的呼叫失敗，用戶可能不進(jìn)行障礙申告，第一次呼叫不通，第二次呼叫接通，用戶可能不太在意，但對(duì)維護(hù)部門來說這都是隱藏的障礙。調(diào)取分析保存下來的數(shù)據(jù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作及深層挖掘網(wǎng)絡(luò)問題大有幫助。

（3）網(wǎng)間語音業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)。用于查找GSM-R系統(tǒng)與其他運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)互通發(fā)生的問題。一旦發(fā)生外網(wǎng)用戶干擾正常的鐵路通信業(yè)務(wù)時(shí)，可通過監(jiān)測(cè)記錄查找原因，有效解決網(wǎng)間糾紛。

3.4.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在鐵路通信系統(tǒng)中承擔(dān)的作用越來越重要，進(jìn)路預(yù)告的相關(guān)問題在日常生產(chǎn)中比較常見。目前對(duì)進(jìn)路預(yù)告、調(diào)度命令的相關(guān)問題查找缺少相應(yīng)的手段，只能在GRIS上查看是否轉(zhuǎn)發(fā)成功，轉(zhuǎn)發(fā)后導(dǎo)致進(jìn)路預(yù)告、調(diào)度命令未收到的原因不得而知。使用信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可輔助排查此類故障，通過分析Gb口的數(shù)據(jù)信息縮小故障判斷范圍。

3.4.3 監(jiān)測(cè)列控?cái)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)

在CTCS-3級(jí)列控線路上監(jiān)測(cè)列控?cái)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，列控業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析是每天的日常工作。但是CTCS-3級(jí)列控區(qū)段監(jiān)測(cè)系統(tǒng)隨工程建設(shè)尚未形成網(wǎng)絡(luò)，對(duì)長(zhǎng)交路或未來跨線運(yùn)行的機(jī)車，集中信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更有利于對(duì)全線整體情況進(jìn)行分析，獲取更全面的機(jī)車運(yùn)行數(shù)據(jù)。

3.5 信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的融合

目前，現(xiàn)網(wǎng)CTCS-3級(jí)列控區(qū)段使用的接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（Abis、A、PRI）隨著工程建設(shè)同步實(shí)施。信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理上與接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相同，可采用完善接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方式，將信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)納入工程中，與工程進(jìn)度保持同步，擴(kuò)大接口監(jiān)測(cè)范圍，監(jiān)測(cè)CTCS-2級(jí)列控區(qū)段的A接口信令。但在物理實(shí)體上，建議將CTCS-3級(jí)列控區(qū)段的數(shù)據(jù)與信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，防止由于數(shù)據(jù)量過大導(dǎo)致系統(tǒng)服務(wù)器性能降低。同時(shí)，在核心網(wǎng)機(jī)房考慮將中心服務(wù)器納入綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，由綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)信令網(wǎng)的報(bào)表統(tǒng)計(jì)和告警收集，替代從交換設(shè)備的話務(wù)統(tǒng)計(jì)文件中提取數(shù)據(jù)進(jìn)行信令網(wǎng)報(bào)表統(tǒng)計(jì)的功能。

3.6 由信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)引出的問題

（1）采用信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)增加機(jī)房維護(hù)人員的維護(hù)工作量。網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容或新建鐵路線接入后，需要在信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的前端機(jī)及數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)配置。

（2）鐵路局核心網(wǎng)機(jī)房的操作權(quán)限分配。根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)維護(hù)模式，建議信令監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中心服務(wù)器和鐵路局前端設(shè)備的系統(tǒng)配置與管理權(quán)限由未來骨干核心網(wǎng)機(jī)房承擔(dān)。鐵路局核心網(wǎng)機(jī)房作為用戶使用，可實(shí)時(shí)查詢本局管內(nèi)所有信令鏈路消息、與本局相關(guān)的呼叫歷史記錄消息。

4 結(jié)束語

鐵路GSM-R技術(shù)是基于公共無線網(wǎng)絡(luò)GSM技術(shù)體系、專門服務(wù)于鐵路的專用通信網(wǎng)絡(luò)，雖然多數(shù)技術(shù)與GSM系統(tǒng)相同，但對(duì)安全性要求遠(yuǎn)高于GSM?？焖偬岣逩SM-R系統(tǒng)的維護(hù)能力和水平，可考慮借鑒GSM成熟的運(yùn)維模式和維護(hù)方式，不斷完善維護(hù)手段，保障鐵路通信系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。