論鐵路GSM—R的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及互聯(lián)互通測試

唐磊

摘要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活品質(zhì)的不斷提高，人口與物質(zhì)的巨大流動，對鐵路運(yùn)輸安全、運(yùn)輸效率以及服務(wù)品質(zhì)等均提出了更高的要求。建設(shè)安全、高效、節(jié)能、環(huán)保、高度信息化的現(xiàn)代化鐵路迫在眉睫。GSM-R技術(shù)作為鐵路數(shù)字移動通信專用技術(shù)，具有傳輸可靠、交換靈活、容量大、功能完善、支持高速移動等特點(diǎn)，能夠滿足鐵路移動通信的特殊需求，因而很快的發(fā)展起來。本文主要針對鐵路GSM-R的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及互聯(lián)互通測試進(jìn)行了相關(guān)的分析，具有一定參考價值，以供廣大同仁交流探討。

關(guān)鍵詞：鐵路GSM-R；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；互聯(lián)互通

引 言：鐵路通信系統(tǒng)的高效、快捷是保障鐵路運(yùn)輸指揮和生產(chǎn)調(diào)度安全、穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。GSM-R技術(shù)作為鐵路數(shù)字移動通信專用技術(shù)，涉及車、機(jī)、工乃至整個運(yùn)輸組織活動，是鐵路運(yùn)輸實施指揮與調(diào)控的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，在保障鐵路運(yùn)輸安全生產(chǎn)、提高運(yùn)輸效率和改善服務(wù)品質(zhì)方面有著傳統(tǒng)方式不可替代的作用，其在我國的成功運(yùn)用，為鐵路通信技術(shù)的發(fā)展提供了良好的技術(shù)借鑒。

1 GSM-R系統(tǒng)概述

GSM-R（GSM for Railway）系統(tǒng)：GSM-R是一種基于目前世界最成熟、最通用的公共無線通信系統(tǒng)GSM平臺上的、專門為滿足鐵路應(yīng)用而開發(fā)的數(shù)字式的無線通信系統(tǒng)，針對鐵路通信列車調(diào)度、列車控制、支持高速列車等特點(diǎn)，為鐵路運(yùn)營提供定制的附加功能的一種經(jīng)濟(jì)高效的綜合無線通信系統(tǒng)。從集群通信的角度來看，GSM-R是一種數(shù)字式的集群系統(tǒng)，能提供無線列調(diào)、編組調(diào)車通信、應(yīng)急通信、養(yǎng)護(hù)維修組通信等語音通信功能。GSM-R能滿足列車運(yùn)行速度為0-500km/小時的無線通信要求，安全性好。GSM-R可作為信號及列控系統(tǒng)的良好傳輸平臺。

GSM-R中文全稱為鐵路移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，和我國現(xiàn)在覆蓋最大的GSM網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)相仿，也就是在GSM標(biāo)準(zhǔn)上加入了一些適合高速移動環(huán)境使用的要素。該項技術(shù)在GSM的發(fā)起地區(qū)歐洲得到了推崇，德國和法國、荷蘭、瑞士等國家已在鐵路沿線進(jìn)行了GSM-R的放號。

GSM-R是一種專門為鐵路設(shè)計的專業(yè)無線數(shù)字通信系統(tǒng)，是中國首次從歐洲引進(jìn)的移動通信鐵路專用系統(tǒng)，它除了能提供無線列調(diào)、編組調(diào)車通信、應(yīng)急通信、養(yǎng)護(hù)維修通信等語音通信功能外，還能夠滿足列車運(yùn)行速度每小時500公里的無線通信要求，與以往中國鐵路所采用的單信道模擬系統(tǒng)相比，GSM-R系統(tǒng)達(dá)到了國際行業(yè)水平。

2 GSM-R的核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

2.1 移動交換網(wǎng)

2.1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

GSM-R網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足鐵路運(yùn)輸行車指揮的需求。為使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、層次清晰，便于運(yùn)行維護(hù)管路，全網(wǎng)劃分為移動業(yè)務(wù)匯接網(wǎng)和移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)兩級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（1）移動業(yè)務(wù)匯接網(wǎng)

移動業(yè)務(wù)匯接網(wǎng)由匯接移動交換中心以及連接這些節(jié)點(diǎn)之間的中繼線路組成。全國共劃分北京、武漢、西安三個匯接區(qū)，在大區(qū)中心設(shè)立了匯接移動交換中心，每個匯接移動交換中心負(fù)責(zé)若干個移動交換中心。匯接移動交換中心負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接本區(qū)內(nèi)移動交換中心之間的長途話務(wù)，匯接本區(qū)內(nèi)移動交換中心的長途話務(wù)至其他的匯接移動交換中心。匯接移動交換中心之間構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

（2）移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)

在我國全路共設(shè)立了19個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)。移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)包括移動交換機(jī)、移動關(guān)口局、歸屬位置寄存器等設(shè)備。移動交換機(jī)負(fù)責(zé)疏通和處理移動用戶與移動用戶之間、移動用戶與固定用戶之間的話務(wù)。移動交換機(jī)分別接入所屬和鄰近的匯接移動交換中心。根據(jù)需要，不同的移動交換機(jī)之間可以直連。

2.1.2 節(jié)點(diǎn)的設(shè)置

（1）匯接移動交換中心的設(shè)置

匯接移動交換中心設(shè)置在北京、武漢、西安三個匯接區(qū)；當(dāng)匯接移動交換中心和移動交換中心合設(shè)時，既可作為本地移動交換中心，又可作為匯接移動交換中心。

（2）移動交換中心的設(shè)置

根據(jù)話務(wù)流量、流向，結(jié)合鐵路路網(wǎng)現(xiàn)狀和近期發(fā)展規(guī)劃，充分考慮各條線路基站子系統(tǒng)的接入、傳輸通道組織以及設(shè)備處理能力、網(wǎng)間互聯(lián)互通、局間切換次數(shù)等因素，在全國共設(shè)置了19個移動交換中心。

2.2 移動智能網(wǎng)

GSM-R智能網(wǎng)以國際電信組織聯(lián)盟通信標(biāo)準(zhǔn)（ITU-T）/第三代合作項目組（3GPP）智能網(wǎng)為基礎(chǔ)，采用第3階段移動網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)邏輯的客戶化應(yīng)用協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，用來支持鐵路特定功能業(yè)務(wù)。

GSM-R智能網(wǎng)有由業(yè)務(wù)交換點(diǎn)SSP、業(yè)務(wù)控制點(diǎn)SCP、業(yè)務(wù)管理點(diǎn)SMP、業(yè)務(wù)管理接入點(diǎn)SMAP等以及連接這些節(jié)點(diǎn)的鏈路組成。北京、武漢設(shè)置SCP、SMP、SMAP等設(shè)備，SCP、SMP、SMAP綜合設(shè)置在一個物理實體中，19個局點(diǎn)設(shè)置SSP設(shè)備，SSP與MSC合設(shè)。

3 GSM-R系統(tǒng)互聯(lián)互通測試的必要性

實現(xiàn)互聯(lián)互通有利于設(shè)備供貨市場形成良好競爭局面，節(jié)省投資，降低運(yùn)行成本，利于網(wǎng)絡(luò)長期發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下方面：

3.1 有利于網(wǎng)絡(luò)長遠(yuǎn)發(fā)展，對GSM-R技術(shù)在中國推廣起到積極的推動作用。

建設(shè)GSM-R是推進(jìn)鐵路信息化建設(shè)的重要組成部分，也是全面帶動和提升鐵路通信技術(shù)裝備的有效途徑。GSM-R系統(tǒng)設(shè)備的互聯(lián)互通是關(guān)系到GSM-R技術(shù)發(fā)展的最重要的因素。只有充分保證設(shè)備之間的互聯(lián)互通，才能確保網(wǎng)絡(luò)健康持續(xù)發(fā)展，從而形成與鐵路網(wǎng)發(fā)展相適應(yīng)的數(shù)字化、綜合化的通信信息平臺，使之不斷與鐵路現(xiàn)代化日益發(fā)展目標(biāo)相適應(yīng)，全面滿足鐵路運(yùn)輸指揮和生產(chǎn)的需要，適應(yīng)鐵路信息化發(fā)展，為擴(kuò)充鐵路運(yùn)輸能力、提高鐵路綜合效益提供有力的技術(shù)支持和保障。

3.2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)互通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。而我國GSM-R網(wǎng)絡(luò)具有規(guī)模大、投入高和技術(shù)復(fù)雜等特點(diǎn)，因此只有在完成設(shè)備互聯(lián)互通測試的前提下，才可能引入多廠商供貨，使設(shè)備供貨市場形成良好競爭局面，從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)成本，充分保證廠家的售后服務(wù)支持力度。

3.3有利于形成全網(wǎng)解決方案，按照計劃進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)，最大限度發(fā)揮總體效益。

GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目標(biāo)是為全體路運(yùn)輸指揮調(diào)度、列車控制、運(yùn)營管理系統(tǒng)中的移動提供綜合通信平臺。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)，只有在這樣的前提下，才可能保證整個網(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；才可能便于網(wǎng)絡(luò)平滑升級，減少不必要的升級次數(shù)，保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

4 我國鐵路GSM-R系統(tǒng)的互聯(lián)互通測試

4.1 互聯(lián)互通測試時間及最新進(jìn)展

根據(jù)中國鐵路GSM-R建設(shè)進(jìn)度需求，我國鐵路GSM-R互聯(lián)互通測試分兩個大階段進(jìn)行：

第一階段：實驗室靜態(tài)測試，主要完成GSM-R匯接節(jié)點(diǎn)與本地節(jié)點(diǎn)之間、本地節(jié)點(diǎn)之間的互聯(lián)互通測試以及GSM-R本地節(jié)點(diǎn)與無線網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通測試。

第二階段：圍繞鐵路應(yīng)用對互聯(lián)互通現(xiàn)場綜合驗證測試。

按照計劃進(jìn)度安排，目前靜態(tài)實驗室互聯(lián)互通測試已經(jīng)完成大部分的工作，在完成實驗室測試的基礎(chǔ)上，將根據(jù)測試結(jié)果和工程建設(shè)的情況開展現(xiàn)場設(shè)備的互聯(lián)互通驗證。

4.3 互聯(lián)互通測試實施步驟

參考NV（Network Vendor）-IOT FORUMN的IOT工作流程，結(jié)合實際情況，我們在實施互聯(lián)互通測試時，遵循如下步驟，如圖所示：

（1）各廠家提交各自參加互聯(lián)互通測試的設(shè)備所遵照的規(guī)范版本，測試工作組經(jīng)討論，確定各接口的規(guī)范版本。

（2）在確定接口規(guī)范版本的基礎(chǔ)上，測試工作組制定測試大綱，包括測試配置、測試項目等內(nèi)容，經(jīng)討論審議通過后實施。

（3）在測試大綱的基礎(chǔ)上，工作組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。

（4）各廠家在各自的實驗室進(jìn)行自測試。

（5）按照測試組網(wǎng)圖進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搭建，網(wǎng)絡(luò)調(diào)測正常后工作組進(jìn)行正式測試。

（6）階段測試項目完成后，工作組提交聯(lián)合測試報告，專家組審核。聯(lián)合測試報告內(nèi)容包含互聯(lián)互通測試中的主要事件（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)。

（7）測試完成后，測試工作組提交各個接口的互聯(lián)互通測試規(guī)范。

（8）測試工作組保存整個測試過程中的工作記錄備查。

4.4 互聯(lián)互通測試實施效果

經(jīng)過測試，互聯(lián)互通測試工作取得了顯著效果，驗證了各廠商設(shè)備對于3GPP規(guī)范、歐洲UIC規(guī)范和中國鐵路GSM-R相關(guān)技術(shù)條件的滿足程度，同時也對于技術(shù)規(guī)范的制訂和修改積累了豐富的數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語

總之，GSM-R技術(shù)在我國鐵路中得到了廣泛的應(yīng)用，為列車的正常運(yùn)行提供了很好基礎(chǔ)。同時GSM-R技術(shù)從實際運(yùn)用來說，與鐵路運(yùn)輸無線通信需求相吻合，我國鐵路在反復(fù)實驗論證的基礎(chǔ)上，正式將GSM-R技術(shù)作為我國鐵路運(yùn)輸?shù)臒o線移動通信的專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，極大提高了列車的行駛安全，同時也提高了鐵路運(yùn)輸?shù)男剩?jié)省了時間，促進(jìn)了我國鐵路通信技術(shù)的和諧發(fā)展。

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