GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在高速鐵路運(yùn)營(yíng)維護(hù)中的應(yīng)用

■ 孫斌

1 概述

隨著我國(guó)高速鐵路運(yùn)營(yíng)需求不斷地變化和豐富，作為高速鐵路CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的承載網(wǎng)絡(luò)，GSM-R鐵路專(zhuān)用通信移動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)（簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)維）管理體系的完善和運(yùn)維工具的更新，已經(jīng)成為保障GSM-R網(wǎng)絡(luò)安全的重要工作。

現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)管理體系已經(jīng)采用以下兩大類(lèi)工具。

（1）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)廠家提供相應(yīng)網(wǎng)元的維護(hù)網(wǎng)管設(shè)備。廠家網(wǎng)管主要針對(duì)各自的網(wǎng)元設(shè)備，提供詳細(xì)的管理維護(hù)指導(dǎo)和描述。這些設(shè)備各自獨(dú)立，并要求網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員具有一定的網(wǎng)優(yōu)經(jīng)驗(yàn)和鐵路業(yè)務(wù)知識(shí)，對(duì)具體問(wèn)題需要聯(lián)合分析與處理解決。

（2）業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)軟件。各種業(yè)務(wù)都具有各自的業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)反應(yīng)在線業(yè)務(wù)的應(yīng)用和組織隋況，并監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)。由于僅對(duì)業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)，不能夠提供業(yè)務(wù)異常狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)狀況，所以缺少與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)聯(lián)系的實(shí)時(shí)有效的分析依據(jù)。

GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是結(jié)合兩大類(lèi)運(yùn)維工具的特點(diǎn)，針對(duì)高速鐵路CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)，在我國(guó)鐵路行業(yè)率先研制出的一套綜合性無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。

2 GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（LJSD-RIM S-1型）是一個(gè)集信令采集分析、數(shù)據(jù)采集分析、在線用戶(hù)監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)狀況監(jiān)視、查詢(xún)分析、中斷統(tǒng)計(jì)和日志圖表等多種功能為一體的綜合性無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。GSM-R通信接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用專(zhuān)業(yè)化的圖形、列表技術(shù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，協(xié)助網(wǎng)絡(luò)管理員進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，定位網(wǎng)絡(luò)故障，完善QoS保障體系，提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含（不限于）Ab is接口監(jiān)測(cè)、A接口監(jiān)測(cè)、PRI接口監(jiān)測(cè)、綜合分析、網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)管等子系統(tǒng)。GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與現(xiàn)網(wǎng)之間的關(guān)系見(jiàn)圖1。

Ab is 接口定義為基站子系統(tǒng)的兩個(gè)功能實(shí)體基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）之間的通信接口；

A接口定義為網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）與基站子系統(tǒng)（BSS）之間（ MSC至 TRAU之間）的通信接口；

PRI接口定義為CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)RBC與GSM-R系統(tǒng)之間的通信接口。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì)，可平滑擴(kuò)展且易于維護(hù)；監(jiān)測(cè)信息按接口類(lèi)型集中處理。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為采集層、處理層和分析層3層，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。

（1）采集層由Ab is，A，PRI接口采集設(shè)備組成，實(shí)時(shí)采集被監(jiān)測(cè)接口的網(wǎng)絡(luò)信令、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等信息。

（2）處理層由Abis，A，PRI接口處理服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)關(guān)、客戶(hù)端等組成，處理和存儲(chǔ)從采集層獲得的信息，按接口類(lèi)型形成報(bào)表，提供相鄰局接口監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)間信息交互的接口。

（3）分析層由綜合分析服務(wù)器、客戶(hù)端等組成，能對(duì)Ab is，A，PRI接口監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)處理后的信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，形成綜合分析報(bào)表。

（4）接入路由設(shè)備/防火墻，作為CE設(shè)備，將放置在同一地點(diǎn)的系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備構(gòu)成的局域網(wǎng)以M PLS VPN方式接入鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，同時(shí)提供局域網(wǎng)與鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)間的安全防護(hù)。

2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息在鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)上承載；并通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)相鄰局間的信息交互。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3。

2.4 與其他系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)）之間的接口

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

（1）系統(tǒng)通過(guò)高阻隔離器跨接到被監(jiān)測(cè)鏈路所在DDF架的T形接頭上。

（2）系統(tǒng)采用符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的10BASE—T以太網(wǎng)接口或符合IEEE802.3u標(biāo)準(zhǔn)的100BASE—TX快速以太網(wǎng)接口，使用NTP協(xié)議與鐵路時(shí)間同步網(wǎng)保持同步。

（3）系統(tǒng)采用符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的10BASE—T以太網(wǎng)接口或符合IEEE802.3u標(biāo)準(zhǔn)的100BASE—TX快速以太網(wǎng)接口，通過(guò)本系統(tǒng)接入路由器（防火墻）接入鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。

（4）系統(tǒng)采用符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的10BASE—T以太網(wǎng)接口或符合IEEE802.3u標(biāo)準(zhǔn)的100BASE—TX快速以太網(wǎng)接口，具備與上級(jí)綜合分析系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的能力。

2.5 子系統(tǒng)功能

2.5.1 Abis接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

繪制CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)車(chē)載模塊的車(chē)對(duì)地（上行無(wú)線鏈路，從移動(dòng)臺(tái)至基站BTS）、地對(duì)車(chē)（下行無(wú)線鏈路，從基站BTS至移動(dòng)臺(tái)）的雙方向無(wú)線電平分布圖。該圖能夠診斷無(wú)線信號(hào)弱場(chǎng)強(qiáng)地點(diǎn)和不能滿(mǎn)足車(chē)載設(shè)備數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)膮^(qū)段。

繪制CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)車(chē)載模塊車(chē)對(duì)地、地對(duì)車(chē)雙方向無(wú)線傳輸質(zhì)量和定時(shí)提前量分布圖。該分布圖能夠診斷機(jī)車(chē)GSM-R數(shù)據(jù)的傳輸誤碼和直放站區(qū)段的同頻干擾。

當(dāng)上行或下行列車(chē)經(jīng)過(guò)每一個(gè)基站時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生大量的信令，如果這些信令流程不正常，時(shí)序不正確，將會(huì)導(dǎo)致通信中斷。利用信令表能夠診斷每一個(gè)機(jī)車(chē)車(chē)載臺(tái)的工作是否異常，并判斷中斷拆線是來(lái)自機(jī)車(chē)車(chē)載臺(tái)還是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

2.5.2 A接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

A接口監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)分析越區(qū)切換原因并繪制序列表，通過(guò)該表可以了解發(fā)生越區(qū)切換的原因， 以及每?jī)蓚€(gè)小區(qū)間切換分布特點(diǎn)，根據(jù)發(fā)生切換的異?，F(xiàn)象，確定產(chǎn)生異常的原因，并通過(guò)信令表診斷每個(gè)車(chē)載臺(tái)的工作情況。A接口監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)可以分析中斷原因，利用中斷原因值判斷通信中斷是否正常，中斷拆線是由BSC網(wǎng)絡(luò)側(cè)（BTS子系統(tǒng)）發(fā)出，還是MSC網(wǎng)絡(luò)側(cè)（網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)）發(fā)出。

圖4 與其他系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)）之間的接口

2.5.3 PRI接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

PRI接口監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)采集CTCS-3列控車(chē)載設(shè)備與RBC之間數(shù)據(jù)傳輸與消息交互，包括：Su b se t-037 Eu ro rad io FIS規(guī)定的CFM和SFM過(guò)程（HDLC層、T.70層、X.224層和安全層）、Subse t-026-8規(guī)定的車(chē)載設(shè)備和RBC之間應(yīng)用層消息；對(duì)CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行誤碼校驗(yàn)，判斷傳輸安全數(shù)據(jù)的完整性和正確性，以及由于傳輸誤碼造成的業(yè)務(wù)中斷，并對(duì)信令中斷原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；利用中斷原因值，判斷通信中斷是否正常。

2.5.4 綜合分析子系統(tǒng)功能

應(yīng)具備統(tǒng)計(jì)分析功能，通過(guò)對(duì)A，Ab is，PRI 3個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)列控業(yè)務(wù)質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。綜合分析子系統(tǒng)包含業(yè)務(wù)告警、無(wú)線覆蓋分析、無(wú)線質(zhì)量分析、越區(qū)切換分析等功能，為用戶(hù)更加方便快捷地發(fā)現(xiàn)GSM-R網(wǎng)絡(luò)及所提供的業(yè)務(wù)存在問(wèn)題，提供可靠的分析支撐。

2.5.5 網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)功能

系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)相鄰局間接口監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)間的信息交互，保證被監(jiān)測(cè)用戶(hù)信息的連續(xù)性。系統(tǒng)支持同時(shí)與多個(gè)相鄰局進(jìn)行信息交互功能。

2.5.6 網(wǎng)管子系統(tǒng)功能

應(yīng)具備網(wǎng)管功能，提供系統(tǒng)的配置管理、性能管理、告警等，并能對(duì)設(shè)備臺(tái)帳進(jìn)行管理。

3 GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在客運(yùn)專(zhuān)線運(yùn)維中的應(yīng)用

GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用涵蓋高速鐵路建設(shè)GSM-R網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)階段和運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，在這兩個(gè)階段過(guò)程中起到了不可或缺的作用。

由于網(wǎng)絡(luò)測(cè)試設(shè)備與車(chē)輛的短缺，如何積累大量的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試數(shù)據(jù)，成為GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的難題。在GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，就安裝好接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以極大限度地彌補(bǔ)網(wǎng)優(yōu)工作中測(cè)量工具不足的問(wèn)題。GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)把所有利用CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)運(yùn)行的車(chē)載模塊的網(wǎng)絡(luò)信令與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都分類(lèi)記錄下來(lái)，通過(guò)相應(yīng)的分析統(tǒng)計(jì)功能，其統(tǒng)計(jì)分析結(jié)論，與載有路測(cè)設(shè)備的測(cè)試車(chē)輛進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，基本上能夠得出相同的結(jié)論。在武廣和鄭西高速鐵路的建設(shè)初期，接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重要作用。

GSM-R網(wǎng)路建設(shè)的中后期階段，GSM-R網(wǎng)絡(luò)與CTCS-3級(jí)聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段，接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用其網(wǎng)絡(luò)信令與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)綜合分析的特點(diǎn)，在聯(lián)調(diào)過(guò)程中起到了關(guān)鍵作用。尤其是在高速鐵路采用CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的初期，鐵路通信信號(hào)一體化還沒(méi)有形成有效的管理模式的時(shí)候，接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決了通信資源與信號(hào)資源的統(tǒng)一，為解決通信信號(hào)的技術(shù)分歧找到了一條統(tǒng)一發(fā)展的思路，聯(lián)調(diào)聯(lián)試也是在這種機(jī)車(chē)信號(hào)統(tǒng)一化的思想下得以順利推進(jìn)。

GSM-R網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)收運(yùn)營(yíng)之后，接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能也從建設(shè)支持轉(zhuǎn)變成運(yùn)營(yíng)維護(hù)的思路，其綜合分析子系統(tǒng)的功能既滿(mǎn)足通信行業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析的需要，也對(duì)個(gè)別發(fā)生的信號(hào)業(yè)務(wù)故障提供綜合的分析參考。武廣和鄭西高速鐵路都是以GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分析結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合GSM-R網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)信息、RBC廠家日志信息和車(chē)載廠家的日志信息，建立通信信號(hào)一體化的統(tǒng)一的分析平臺(tái)，轉(zhuǎn)變了以前自行其是的管理思路，開(kāi)創(chuàng)了一種新的運(yùn)維管理模式。

4 結(jié)束語(yǔ)

GSM-R網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)寫(xiě)入鐵路GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)維護(hù)規(guī)則。隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)的開(kāi)展，與高速鐵路相關(guān)的各種綜合接入業(yè)務(wù)不斷豐富，我國(guó)鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維體系也必將不斷改進(jìn)與變化。GSM-R接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也需要與時(shí)俱進(jìn)，跟隨高速鐵路的發(fā)展的需要，為探索適合我國(guó)鐵路網(wǎng)絡(luò)特色的運(yùn)維發(fā)展之路添磚加瓦。

[1] 王啟銘. 大秦線GSM-R應(yīng)用業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理系統(tǒng)分析[J]. 中國(guó)鐵路，2008(7)：16-18

[2] 鐘章隊(duì). 我國(guó)GSM-R系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用[J]. 中國(guó)鐵路，2007(11)：24-27

[3] 運(yùn)基通信［2010］637號(hào) GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信應(yīng)用技術(shù)條件網(wǎng)絡(luò)（Abis、A、PRI）接口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（V1.0）[S]