GSM-R網(wǎng)絡(luò)鐵路緊急呼叫和組呼測試方法探討

張弘毅 蔣志勇 王祖元

列車調(diào)度通信是GSM-R系統(tǒng)應(yīng)用必選項目，而鐵路緊急呼叫和語音組呼是其重要的組成部分。在工程建設(shè)、驗收階段和運(yùn)營維護(hù)中，組織安排鐵路緊急呼叫和同一區(qū)域內(nèi)司機(jī)間的語音組呼的動態(tài)測試非常困難，而運(yùn)營線路安排動態(tài)復(fù)測則更難。為此，根據(jù)通信流程、測試方法和要求，探討鐵路緊急呼叫和語音組呼新的測試方案。

1 鐵路緊急呼叫和組呼

210和299的主要特征見表1，移動終端發(fā)起過程如圖1所示。

1.鐵路緊急呼叫 (299)。在緊急情況下，用來呼叫預(yù)先定義區(qū)域內(nèi)的司機(jī)、調(diào)度員和其他相關(guān)人員，是GSM-R列車調(diào)度通信必須具備的業(yè)務(wù)功能，是機(jī)車司機(jī)、助理值班員、工務(wù)巡道人員、道口值班人員，向所屬調(diào)度轄區(qū)的調(diào)度員、相鄰車站的一種組呼，它具有最高優(yōu)先級。

表1 210和299的主要特征

2.同一區(qū)域內(nèi)司機(jī)間的語音組呼 (210)。這是車站值班員、車站基站區(qū)范圍內(nèi)機(jī)車司機(jī)、運(yùn)轉(zhuǎn)車長和其他移動終端之間按組呼方式通話。

圖1 299、210組呼移動端起呼示意圖

2 動態(tài)測試

299和210的動態(tài)測試包括GSM-R網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量測試和調(diào)度通信系統(tǒng)功能測試。

2.1 GSM-R網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量

GSM-R網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量測試，是考察鐵路沿線發(fā)起299、210組呼時，GSM-R網(wǎng)絡(luò)針對299、210建立時間和成功發(fā)起概率的性能，具體檢測項目為：①緊急呼叫建立時間和呼叫建立失敗概率;②車站組呼建立時間和呼叫建立失敗概率。

《高速鐵路工程動態(tài)驗收技術(shù)規(guī)范》(TB10761-2013)和《客貨共線鐵路工程竣工驗收動態(tài)檢測指導(dǎo)意見》(鐵建設(shè) ［2008］133號)等標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定GSM-R服務(wù)質(zhì)量需要達(dá)到的指標(biāo)，如表2所示。

表2 GSM-R系統(tǒng)電路域語音業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)

《GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋和服務(wù)質(zhì)量 (QoS)測試方法 (V1.0)》(科技運(yùn) ［2008］170號)，鐵路緊急呼叫、同一區(qū)域內(nèi)司機(jī)間的組呼建立時間測試結(jié)構(gòu)見圖2、圖3所示，圖中Igsm(t)為測試接口、Ium為測試點;測試方法要求見表3。

圖2 鐵路緊急呼叫連接建立時間測試結(jié)構(gòu)圖

圖3 同一區(qū)域內(nèi)司機(jī)間的組呼連接建立時間測試結(jié)構(gòu)圖

2.2 調(diào)度通信系統(tǒng)

調(diào)度通信系統(tǒng)功能測試，是為驗證鐵路運(yùn)營中299、210的可用性，必須結(jié)合FAS系統(tǒng)一起進(jìn)行功能驗證，同時驗證299、210呼叫過程中GSM-R系統(tǒng)與FAS系統(tǒng)間接口是否正常，其功能是否符合本線GSM-R用戶編號方案和《GSM-R數(shù)字移動通信應(yīng)用技術(shù)條件第一分冊：調(diào)度通信系統(tǒng)》(科技運(yùn)〔2007〕116號)。

299：在列車高速運(yùn)行條件下，由測試人員依據(jù)GSM-R用戶編號方案，使用移動終端發(fā)起鐵路緊急呼叫，驗證編號方案中小區(qū)成員 (移動終端、車站FAS臺、調(diào)度臺)是否響應(yīng)鐵路緊急呼叫，并與其他移動終端、沿線車站、調(diào)度臺等配合人員進(jìn)行通話，主觀評價通話質(zhì)量等。

210：組呼發(fā)起方可以是移動終端，也可以是車站值班臺。功能測試分為二部分：①列車在高速運(yùn)行條件下，由測試人員依據(jù)編號方案，使用移動終端發(fā)起鐵路緊急呼叫，驗證編號方案中小區(qū)成員(移動終端、車站FAS臺)是否響應(yīng)組呼，并與其他移動終端和沿線車站的配合人員進(jìn)行通話，主觀評價通話質(zhì)量;②由車站值班臺發(fā)起組呼，驗證編號方案中小區(qū)成員是否響應(yīng)組呼，并與其他移動終端配合人員進(jìn)行通話，主觀評價通話質(zhì)量。

表3 鐵路緊急呼叫、同一區(qū)域內(nèi)司機(jī)間的組呼建立時間測試方法

3 動態(tài)測試的實施難度

依據(jù)現(xiàn)行頒布的測試規(guī)范和評價標(biāo)準(zhǔn)，299和210的性能和功能動態(tài)測試特點對比見表4。

表4 299和210的性能和功能動態(tài)測試特點對比

從表4可知，動態(tài)測試時，由于檢測目的和檢測要求的不同，對測試列車的CIR設(shè)備、車站值班臺和行車調(diào)度臺正常運(yùn)營影響也是不同的，功能測試影響較小，性能測試影響較大。

根據(jù)多條線路動態(tài)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，以SAGEM模塊為例，鐵路緊急呼叫建立平均時間為1.92 s，組呼建立時間為2.65 s，根據(jù)《GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋和服務(wù)質(zhì)量 (QoS)測試方法 (V1.0)》 (科技運(yùn) ［2008］170號)的測試要求，可得：

299建立時間測試周期=1.92+5+30=36.92 s

210建立時間測試周期=2.65+5+30=37.65 s

在動態(tài)檢測和維護(hù)測試中，檢測列車以運(yùn)營速度在測試區(qū)段進(jìn)行測試，若滿足每個小區(qū)至少包含3個測試樣本的標(biāo)準(zhǔn)要求，就需要在測試區(qū)段至少安排一個往返的測試;部分較短線路 (少于33個GSM-R基站覆蓋)，需要安排3～4個單程的動態(tài)測試，才能滿足測試總樣本數(shù)應(yīng)不小于100次的標(biāo)準(zhǔn)要求。

新建高速鐵路，只有GSM-R系統(tǒng)來實現(xiàn)車-地之間語音、數(shù)據(jù)通信，列控系統(tǒng)指揮行車時，缺少車-地語音通信，不利于應(yīng)對突發(fā)事件，增加了不安全因素;列控系統(tǒng)不能指揮行車時，缺少車-地語音通信，列車無法正常運(yùn)營。性能測試要求不足40 s的測試周期，導(dǎo)致列車與地面無法通過GSMR系統(tǒng)實現(xiàn)語音通信，這對檢車列車的行車組織提出了較高要求，也給動態(tài)檢測組織安排帶來了困難。

以下幾種情況下動態(tài)性能檢測還會對其他既有線路上行駛的列車產(chǎn)生影響：對于新建線路與既有線相交、相鄰的區(qū)段;新建線路的部分 (或全部)區(qū)段為既有調(diào)度臺管轄;既有線路的GSM-R系統(tǒng)改造;新建線路的車站臺為既有車站FAS。

對既有線路上行駛的列車產(chǎn)生影響時，動態(tài)性能測試只能安排在既有線路“天窗”點內(nèi)進(jìn)行，但部分既有線路沒有較長“天窗”點，或上、下行方向線路的“天窗”點不統(tǒng)一，如京九鐵路、武九鐵路。而且線路“天窗”點是鐵路運(yùn)營各專業(yè) (工務(wù)、電務(wù)等)維護(hù)、養(yǎng)護(hù)時間，如果安排此類項目，必然要停掉其他專業(yè)的維護(hù)、養(yǎng)護(hù)工作，更增加了測試組織安排的難度。

4 改進(jìn)測試方法

為了解決新建線路299和210性能測試和既有線路維護(hù)復(fù)測中組織安排中遇到的困難，可以從改進(jìn)測試方案的角度，減小測試影響的范圍，降低組織安排的難度。

方案一 GCR不添加固定終端數(shù)據(jù)或修改FAS系統(tǒng)虛擬組呼號碼數(shù)據(jù)

未開通線路，根據(jù)編號方案分2次配置299、210數(shù)據(jù);第一次配置數(shù)據(jù)時GCR中不配置固定終端的ISDN號碼或虛擬組呼號碼，進(jìn)行鐵路緊急呼叫和組呼時，不影響車站FAS臺、調(diào)度臺的語音個呼、短號碼的正常使用，但相應(yīng)小區(qū)的移動用戶仍受到測試影響;檢測列車行車指揮需專門配置未開通299、210組呼功能的移動終端，或使用公網(wǎng)手機(jī)與車站FAS和調(diào)度臺通信;待性能測試完成后，將固定終端的ISDN號碼和虛擬號碼在GCR補(bǔ)充配置完成。

已開通線路，進(jìn)行299性能測試前修改FAS系統(tǒng)的虛擬組呼號碼的指向，指向測試FAS臺;進(jìn)行210性能測試前，將GCR中預(yù)定義固定終端車站FAS的ISDN號碼修改為測試FAS臺的ISDN號碼，或修改虛擬組呼號碼數(shù)據(jù)，指向至測試FAS臺;測試結(jié)束后，恢復(fù)原數(shù)據(jù)。

方案二 在MSC中新增測試399、310呼叫數(shù)據(jù)

在GSM-R核心網(wǎng)中配置399、310測試用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，在MSC中除了不配置與FAS有關(guān)的虛擬組呼號碼、ISDN號碼等數(shù)據(jù)外，其他數(shù)據(jù)與299/210配置數(shù)據(jù)相同。

采用開通399、310功能的SIM卡進(jìn)行測試，只有具有310、399功能SIM卡的移動用戶才能接收。鐵路運(yùn)營、維護(hù)移動用戶 (CIR、GPH、OPH)使用的SIM卡沒有399、310功能，不受399、310性能測試的影響，GCR沒有配置相應(yīng)的ISDN號碼和虛擬號碼，所以固定終端 (車站FAS、調(diào)度臺)也不會受測試影響。

方案一與方案二實施特點對比見表5。

方案二，由于310、399與210、299通信流程一致，測試接口、測試點一致，399、310測試數(shù)據(jù)能完全反映299、210在GSM-R網(wǎng)絡(luò)中的性能。只需要在編號方案中增加相應(yīng)的399、310數(shù)據(jù)說明，在MSC中配置相應(yīng)數(shù)據(jù)，使用測試專用SIM卡就可以解決299、210測試安排中的困難。

表5 方案一與方案二實施特點對比

5 小結(jié)

針對299、210動態(tài)性能測試中遇到的困難，提出了代替299、210的399、310測試組呼，完全可以避免測試安排中的困難，而且完全可以反映GSM-R網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量性能，建議GSM-R系統(tǒng)設(shè)計單位編寫GSM-R編號方案時增加399、310的數(shù)據(jù)，各鐵路局GSM-R核心網(wǎng)數(shù)據(jù)室在MSC配置新建GSM-R系統(tǒng)的399、310數(shù)據(jù)，方便鐵路緊急呼叫和組呼的測試安排。

［1］ TB10761-2013.高速鐵路工程動態(tài)驗收技術(shù)規(guī)范［S］.2013.

［2］ 中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)［2008］133號.客貨共線鐵路工程竣工驗收動態(tài)檢測指導(dǎo)意見.2008.

［3］ 中華人民共和國鐵道部.科技運(yùn)［2008］170號.GSMR無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋和服務(wù)質(zhì)量(QoS)測試方法(V1.0)［S］.2008.

［4］ 中華人民共和國鐵道部.科技運(yùn)〔2007〕116號.GSMR數(shù)字移動通信應(yīng)用技術(shù)條件第一分冊：調(diào)度通信系統(tǒng)［S］.2007.