基于.NET平臺(tái)的鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

趙雅昕鄭 偉

(1.北京理工大學(xué)附屬中學(xué)，北京 100089；2.北京鐵路局北京通信段，北京 100077)

基于.NET平臺(tái)的鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

趙雅昕1鄭 偉2

(1.北京理工大學(xué)附屬中學(xué)，北京 100089；2.北京鐵路局北京通信段，北京 100077)

GPRS網(wǎng)絡(luò)為鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)提供分組域無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，為完善鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)中全路共用設(shè)備及接口設(shè)備等關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備的監(jiān)測(cè)手段，開(kāi)發(fā)基于.NET平臺(tái)的鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，基于“主動(dòng)探測(cè)”模式，從應(yīng)用層角度將各受監(jiān)控關(guān)鍵網(wǎng)元的活動(dòng)性和應(yīng)答情況進(jìn)行快速收集與處理，實(shí)時(shí)檢測(cè)網(wǎng)元的活動(dòng)狀態(tài)和業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路全路共用GPRS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（包括RADIUS、DNS、GROS）及GRIS等重要網(wǎng)元設(shè)備的實(shí)時(shí)、主動(dòng)監(jiān)測(cè)功能。

GPRS；GSM-R；主動(dòng)監(jiān)測(cè)；關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備

1 概述

GSM-R是GSM通信技術(shù)體系在鐵路上的應(yīng)用，通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service 簡(jiǎn)稱GPRS）是在現(xiàn)有GSM/GSM-R網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加的一套分組交換系統(tǒng)，為用戶提供端到端基于分組交換和傳輸技術(shù)的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從而提高網(wǎng)絡(luò)性能以及優(yōu)化對(duì)無(wú)線資源和網(wǎng)絡(luò)地面資源的利用率。鐵路GPRS系統(tǒng)主要為鐵路行車等相關(guān)業(yè)務(wù)需求提供移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。目前鐵路GPRS系統(tǒng)傳輸信息主要包括：鐵路運(yùn)行調(diào)度信息、鐵路設(shè)施維護(hù)管理信息、客運(yùn)站車服務(wù)信息等，這些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有移動(dòng)性強(qiáng)、業(yè)務(wù)點(diǎn)分散、突發(fā)性強(qiáng)、非周期間斷傳輸、小容量數(shù)據(jù)但頻繁傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。因上述業(yè)務(wù)直接涉及行車安全，一旦發(fā)生故障將對(duì)鐵路日常運(yùn)輸組織管理帶來(lái)嚴(yán)重影響，因此，如何確保GPRS各重要網(wǎng)元設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行是鐵路通信管理與維護(hù)的重要課題之一。

我國(guó)鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)采用各局分建本地網(wǎng)、共用設(shè)備兩地容災(zāi)備份的組網(wǎng)模式。目前全路GSM-R網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)建設(shè)已基本完成，自2009年至今全路共用的GPRS設(shè)備：安全認(rèn)證服務(wù)器（RADIUS）、域名服務(wù)器（DNS）、GRIS歸屬服務(wù)器（GROS）已在北京、武漢兩地分別建成并形成地理冗余備份結(jié)構(gòu)投入運(yùn)營(yíng)。因此，北京局管內(nèi)維護(hù)的GPRS設(shè)備大致可以分為兩類：一是全路共用設(shè)備，即RADIUS、DNS及GROS；二是本局自用的GPRS接口服務(wù)器（GRIS）、支持GPRS業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)（SGSN）、網(wǎng)關(guān)GPRS業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)（GGSN）等設(shè)備，承擔(dān)了在本局線路范圍內(nèi)所有運(yùn)行機(jī)車的GPRS網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)核心網(wǎng)元功能。目前，除GSN設(shè)備以外的其他GPRS設(shè)備，缺乏有效的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)層面的監(jiān)測(cè)，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障及運(yùn)行問(wèn)題，一旦出現(xiàn)業(yè)務(wù)中斷而未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，將直接影響全路范圍內(nèi)鐵路GPRS業(yè)務(wù)的穩(wěn)定和行車安全。

為完善GPRS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（尤其是全路共用設(shè)備）的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)手段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除RADIUS、DNS、GROS等全路共用GPRS設(shè)備及GRIS等關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備運(yùn)行中存在的異常情況，提高GPRS網(wǎng)絡(luò)管理和監(jiān)測(cè)水平，本文構(gòu)建了基于.NET平臺(tái)的GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，模擬應(yīng)用層實(shí)際業(yè)務(wù)，對(duì)各受監(jiān)控的GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備等進(jìn)行定時(shí)業(yè)務(wù)功能測(cè)試，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備的活動(dòng)狀態(tài)和業(yè)務(wù)應(yīng)用狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除相關(guān)設(shè)備存在的運(yùn)行狀態(tài)異常情況，為鐵路通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。本文將分別從鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理、方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用等方面進(jìn)行闡述。

中國(guó)鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)由于其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模巨大和應(yīng)用的復(fù)雜性，有必要建設(shè)一套綜合性的重要網(wǎng)元主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠從業(yè)務(wù)角度及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)GPRS關(guān)鍵設(shè)備網(wǎng)元是否正常工作，快速發(fā)現(xiàn)網(wǎng)元設(shè)備的功能狀態(tài)異常情況，由專業(yè)網(wǎng)管人員及時(shí)進(jìn)行處理。在國(guó)外GSM-R應(yīng)用中，同中國(guó)相比由于其規(guī)模過(guò)小（用戶數(shù)等方面不超過(guò)國(guó)內(nèi)一個(gè)鐵路局的容量和規(guī)模），網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備多為單節(jié)點(diǎn)建設(shè)，沒(méi)有國(guó)內(nèi)如此復(fù)雜的應(yīng)用和跨局業(yè)務(wù)，尚無(wú)此類系統(tǒng)投入使用，本文構(gòu)建了基于.NET平臺(tái)的GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，填補(bǔ)了這一主要空白。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)組成

鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備進(jìn)行24 h不間斷主動(dòng)監(jiān)測(cè)，包括全路共用設(shè)備RADIUS/DNS/GROS以及本局或其他局GPRS接口設(shè)備GRIS等。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)測(cè)上述關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備是否在線、是否能夠正常提供業(yè)務(wù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與行車相關(guān)的GPRS關(guān)鍵功能設(shè)備運(yùn)行是否正常；當(dāng)設(shè)備存在問(wèn)題時(shí)，及時(shí)給出告警提示，以便維護(hù)人員迅速處理，最大程度地壓縮障礙延時(shí)，為鐵路通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由服務(wù)端和客戶端組成，其中，服務(wù)端包括數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、匯聚分析服務(wù)器、通信接口服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器以及系統(tǒng)監(jiān)測(cè)服務(wù)器等。圖1是主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的物理部署與網(wǎng)絡(luò)連接示意圖。

圖1 GPRS網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)物理部署與網(wǎng)絡(luò)連接示意圖

服務(wù)端各設(shè)備功能如下。

1）數(shù)據(jù)采集服務(wù)器負(fù)責(zé)向GPRS網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備發(fā)送功能性或網(wǎng)絡(luò)連通性測(cè)試信息，并將對(duì)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備的測(cè)試結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給匯聚分析服務(wù)器。

2）匯聚分析服務(wù)器根據(jù)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器的測(cè)試結(jié)果，分析判斷是否有故障發(fā)生，同時(shí)處理監(jiān)測(cè)客戶端發(fā)送的用戶服務(wù)請(qǐng)求。

3）通信接口服務(wù)器負(fù)責(zé)提供匯聚分析服務(wù)器和監(jiān)測(cè)客戶端之間的通信接口服務(wù)，將匯聚分析服務(wù)器的分析結(jié)果廣播推送給各個(gè)監(jiān)測(cè)客戶端，同時(shí)將監(jiān)測(cè)客戶端的用戶服務(wù)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給匯聚分析服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備信息、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備告警信息以及用戶處理操作信息等。

5）系統(tǒng)監(jiān)測(cè)服務(wù)器主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部各功能服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)。

6）監(jiān)測(cè)客戶端負(fù)責(zé)可視化實(shí)時(shí)顯示鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果，并為用戶提供對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)告警信息進(jìn)行處理，對(duì)網(wǎng)元設(shè)備監(jiān)測(cè)告警歷史記錄查詢以及對(duì)系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備信息配置等操作界面。

2.2 系統(tǒng)工作原理

GPRS網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連通性進(jìn)行主動(dòng)監(jiān)測(cè)、告警和統(tǒng)計(jì)分析，包括網(wǎng)絡(luò)是否連通、時(shí)延等指標(biāo)；同時(shí)，主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)GPRS網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)主動(dòng)監(jiān)測(cè)和監(jiān)測(cè)告警判斷，具體功能如下。

1）DNS應(yīng)用服務(wù)

通過(guò)符合RFC規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)DNS服務(wù)查詢及應(yīng)答測(cè)試，對(duì)GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元DNS服務(wù)器上運(yùn)行的DNS服務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)、響應(yīng)結(jié)果是否符合預(yù)期等進(jìn)行監(jiān)測(cè)、告警和統(tǒng)計(jì)分析，如圖2所示。

圖2 主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)NS服務(wù)器進(jìn)行業(yè)務(wù)測(cè)試

2）RADIUS應(yīng)用服務(wù)

通過(guò)符合RFC/3GPP規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)RADIUS服務(wù)請(qǐng)求及應(yīng)答測(cè)試，對(duì)GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元RADIUS服務(wù)器上運(yùn)行的RADIUS服務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)、響應(yīng)結(jié)果是否符合預(yù)期等進(jìn)行監(jiān)測(cè)、告警和統(tǒng)計(jì)分析，如圖3所示。

圖3 主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)RADIUS服務(wù)器進(jìn)行業(yè)務(wù)測(cè)試

3）GROS/GRIS系統(tǒng)服務(wù)

通過(guò)對(duì)GRIS服務(wù)器、GROS服務(wù)器設(shè)備狀態(tài)及業(yè)務(wù)進(jìn)行模擬測(cè)試和響應(yīng)分析，對(duì)GROS、GRIS服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用服務(wù)運(yùn)行狀態(tài)、響應(yīng)結(jié)果是否符合預(yù)期等進(jìn)行監(jiān)測(cè)、告警和統(tǒng)計(jì)分析，如圖4、5所示。

圖4 主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)GROS服務(wù)器進(jìn)行業(yè)務(wù)測(cè)試

圖5 主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)GRIS服務(wù)器進(jìn)行業(yè)務(wù)測(cè)試

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

從軟件功能設(shè)計(jì)的角度，系統(tǒng)軟件由采集分析中心和業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)中心兩部分組成，底層是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)。采集分析中心由數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、匯聚分析服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組成，主要負(fù)責(zé)測(cè)試鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備，接收關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備測(cè)試響應(yīng)數(shù)據(jù)，分析判斷關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以及存儲(chǔ)設(shè)備故障告警信息；業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)中心將由監(jiān)測(cè)客戶端、通信接口服務(wù)器和系統(tǒng)監(jiān)測(cè)服務(wù)器組成，主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)可視化顯示鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及故障告警信息，用戶處理故障告警信息，查詢故障告警歷史記錄，以及監(jiān)測(cè)主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部各功能服務(wù)器程序運(yùn)行狀態(tài)。另外，為了保證GPRS網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，且不影響GPRS系統(tǒng)業(yè)務(wù)正常運(yùn)行和信息安全，專門搭建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)。圖6是主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)示意圖。

3.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)軟件整體上采用C/S架構(gòu)，服務(wù)端由各功能服務(wù)器組成，負(fù)責(zé)向GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)所監(jiān)測(cè)設(shè)備返回的應(yīng)答信息進(jìn)行分析，判斷設(shè)備是否存在運(yùn)行故障，同時(shí)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析結(jié)果數(shù)據(jù)推送到監(jiān)控客戶端；客戶端通過(guò)可視化圖形繪制方式，實(shí)時(shí)展示鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)圖，顯示實(shí)時(shí)對(duì)所監(jiān)測(cè)網(wǎng)元設(shè)備測(cè)試分析結(jié)果以及設(shè)備故障告警信息，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)設(shè)備故障告警處理、對(duì)故障歷史記錄查詢以及管理配置所監(jiān)測(cè)網(wǎng)元設(shè)備信息等交互操作。

圖6 GPRS網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)示意圖

系統(tǒng)使用C#作為主要編程語(yǔ)言，基于.NET平臺(tái)并結(jié)合多種編程技術(shù)開(kāi)發(fā)，軟件開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)包括：基于Socket編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元測(cè)試數(shù)據(jù)收發(fā)，使用ADO.NET技術(shù)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)操作，使用消息隊(duì)列機(jī)制存儲(chǔ)對(duì)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備測(cè)試分析結(jié)果數(shù)據(jù)，基于WCF框架實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)功能服務(wù)器之間數(shù)據(jù)通信，使用WPF編程技術(shù)以及GDI+實(shí)現(xiàn)客戶端交互界面與圖形繪制，使用多線程以及線程池技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中異步消息數(shù)據(jù)的處理等。

4 系統(tǒng)部署與運(yùn)行

4.1 系統(tǒng)部署

服務(wù)端建議部署在高性能服務(wù)器上，硬盤容量1 TB以上，系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)存8 GB以上，使用安裝.NET Framework 4.5的Windows Server操作系統(tǒng)，同時(shí)保證足夠網(wǎng)絡(luò)帶寬。服務(wù)端將同時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)掃描服務(wù)器、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析服務(wù)器、通信接口服務(wù)器程序以及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等，可根據(jù)具體監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)負(fù)載和性能需求，將各功能服務(wù)器部署配置在單主機(jī)，或分布式部署在多主機(jī)設(shè)備上，以確保服務(wù)端穩(wěn)定運(yùn)行。客戶端建議硬盤容量為500 GB以上，系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)存大小為4 GB以上，使用安裝.NET Framework 4.5的Windows操作系統(tǒng)。

4.2 系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行

主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，按以下順序啟動(dòng)各個(gè)功能服務(wù)器。

1）啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，確保正確啟動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2）啟動(dòng)匯聚分析服務(wù)器，從數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器讀取系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備信息列表，并進(jìn)行初始化配置。

3）啟動(dòng)通信接口服務(wù)器，建立匯聚分析服務(wù)器與監(jiān)測(cè)客戶端通信連接。

4）啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，從匯聚分析服務(wù)器讀取所監(jiān)測(cè)網(wǎng)元設(shè)備信息，創(chuàng)建測(cè)試線程。

5）啟動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)服務(wù)器，監(jiān)測(cè)各功能服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)。

4.3 系統(tǒng)運(yùn)行界面

鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，用戶操作集中在監(jiān)測(cè)客戶端。圖7是監(jiān)測(cè)客戶端主界面。監(jiān)測(cè)客戶端主要包括6個(gè)頁(yè)面：網(wǎng)元狀態(tài)頁(yè)面、系統(tǒng)網(wǎng)管頁(yè)面、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頁(yè)面、歷史記錄頁(yè)面、網(wǎng)元設(shè)置頁(yè)面、用戶管理頁(yè)面。

監(jiān)測(cè)客戶端默認(rèn)顯示網(wǎng)元狀態(tài)頁(yè)面。網(wǎng)元狀態(tài)頁(yè)面負(fù)責(zé)可視化繪制系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)關(guān)鍵設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)拓?fù)鋱D，如圖7所示。當(dāng)發(fā)生網(wǎng)元設(shè)備故障，且監(jiān)測(cè)客戶端接收到故障告警信息時(shí)，拓?fù)鋱D中該故障設(shè)備圖標(biāo)或連接線用紅色高亮標(biāo)記，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)連通性故障，該故障網(wǎng)元設(shè)備連接線顯示為紅色；對(duì)于業(yè)務(wù)功能性故障，該故障網(wǎng)元設(shè)備圖標(biāo)顯示為紅色，如圖8所示。

圖7 監(jiān)測(cè)客戶端網(wǎng)元狀態(tài)頁(yè)面

系統(tǒng)網(wǎng)管頁(yè)面可視化繪制系統(tǒng)內(nèi)部各功能服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)拓?fù)鋱D，當(dāng)主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生異常時(shí)，拓?fù)鋱D中與該故障設(shè)備相關(guān)的系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備圖標(biāo)或連接線將用紅色高亮標(biāo)記。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頁(yè)面實(shí)時(shí)滾動(dòng)顯示測(cè)試分析結(jié)果數(shù)據(jù)以及故障告警信息，并提供故障告警信息處理操作。該頁(yè)面包括監(jiān)測(cè)記錄列表和告警記錄列表兩部分，監(jiān)測(cè)記錄列表顯示測(cè)試網(wǎng)元設(shè)備對(duì)象、設(shè)備所屬局、測(cè)試類型、測(cè)試結(jié)果以及測(cè)試時(shí)間等信息；告警記錄列表顯示故障設(shè)備、設(shè)備所屬局、故障類型、故障監(jiān)測(cè)時(shí)間以及故障恢復(fù)時(shí)間等，如圖9所示。設(shè)備故障信息以紅色高亮顯示，當(dāng)設(shè)備故障恢復(fù)后，該設(shè)備故障信息從告警記錄列表中移除。

圖9 監(jiān)測(cè)客戶端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頁(yè)面

歷史記錄頁(yè)面提供對(duì)設(shè)備故障告警歷史信息查詢操作，查詢條件包括：故障設(shè)備、故障類型、起始時(shí)間以及終止時(shí)間等。

網(wǎng)元設(shè)置頁(yè)面可配置系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備信息，包括：網(wǎng)元類型、所屬局、網(wǎng)元IP地址、發(fā)送字段、返回字段、測(cè)試間隔以及忽略設(shè)置時(shí)間等。用戶可在該頁(yè)面添加、編輯或刪除系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備，如圖10所示。

5 總結(jié)

本文構(gòu)建了基于“主動(dòng)探測(cè)”模式的GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)功能綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠從實(shí)際應(yīng)用層面及時(shí)、準(zhǔn)確地將各受監(jiān)控關(guān)鍵網(wǎng)元的活動(dòng)性和應(yīng)答情況進(jìn)行快速收集處理，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備的活動(dòng)狀態(tài)和業(yè)務(wù)應(yīng)用狀態(tài)。借助可視化的集中展現(xiàn)方式，將所監(jiān)測(cè)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況準(zhǔn)確、及時(shí)地展現(xiàn)給用戶。當(dāng)所監(jiān)測(cè)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，能夠及時(shí)給出告警提示，以便維護(hù)人員迅速處理，最大程度地壓縮障礙延時(shí)，為鐵路通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

系統(tǒng)已在北京鐵路局北京通信段進(jìn)行了試運(yùn)行，通過(guò)測(cè)試使用，系統(tǒng)可對(duì)北京、武漢兩地GPRS全路共用設(shè)備及各局GRIS設(shè)備業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)采用部頒標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體制，不受被監(jiān)測(cè)網(wǎng)元設(shè)備廠家及型號(hào)限制，具有較強(qiáng)的通用性?，F(xiàn)場(chǎng)試用情況表明，系統(tǒng)功能實(shí)用，界面友好、直觀，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，為GPRS網(wǎng)絡(luò)重要設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測(cè)和業(yè)務(wù)安全提供了有效監(jiān)測(cè)手段，在對(duì)鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段和技術(shù)應(yīng)用方面取得創(chuàng)新，填補(bǔ)了GPRS通信設(shè)備運(yùn)行維護(hù)檢監(jiān)測(cè)方面的空白。

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公式（4）表達(dá)的是一個(gè)調(diào)幅調(diào)相波，其中Un（1+m0cosΩt）相當(dāng)于一個(gè)調(diào)幅波，m0為調(diào)制幅度，Ω為調(diào)制頻率；而Uncos（ωnt+sinΩt）可以認(rèn)為是調(diào)相波。

從公式（4）可知，一個(gè)弱有用信號(hào)和一個(gè)強(qiáng)干擾信號(hào)疊加后，合成信號(hào)是一個(gè)以強(qiáng)信號(hào)的載波頻率為中心的調(diào)幅調(diào)相波，其幅度變化反映弱信號(hào)的包絡(luò)調(diào)制規(guī)律。

當(dāng)兩個(gè)信號(hào)同時(shí)被接收機(jī)接收到時(shí)，一個(gè)是強(qiáng)干擾信號(hào)，而另外一個(gè)是弱有用信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)的合成信號(hào)會(huì)由于接收機(jī)的非線性被削掉大部分的信號(hào)包絡(luò)，只有調(diào)相部分被保留下來(lái)。從公式（4）可以看出，因?yàn)閁n≥Us，故m0很小，干擾信號(hào)所占的比重卻很大，造成接收機(jī)輸出信噪比大幅度的降低，形成阻塞。Un越大，影響越嚴(yán)重。

將相應(yīng)的原理應(yīng)用到案例中，發(fā)現(xiàn)在13號(hào)信道上的強(qiáng)TCH信號(hào)，信號(hào)最大強(qiáng)度達(dá)到-21 dBm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于GSM-R系統(tǒng)的兩個(gè)正在使用的BCCH信號(hào)，初步認(rèn)為正是該強(qiáng)信號(hào)對(duì)GSM-R系統(tǒng)造成了阻塞干擾，使GSM-R終端在該信號(hào)的覆蓋范圍內(nèi)發(fā)生掉話、脫網(wǎng)等問(wèn)題。通過(guò)與移動(dòng)協(xié)商，短暫關(guān)閉該基站后，GSM-R網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常，也驗(yàn)證了我們的猜測(cè)。

5 現(xiàn)階段的解決方法

目前，阻塞干擾的主要特征有：1）在GSM-R頻段內(nèi)不存在干擾信號(hào)，但是網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)出現(xiàn)脫網(wǎng)、掉話等異?，F(xiàn)象；2）在GSM-R系統(tǒng)頻段外存在強(qiáng)信號(hào)且強(qiáng)信號(hào)的來(lái)源不會(huì)遠(yuǎn)離高速鐵路。

針對(duì)阻塞干擾的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況提出解決方案。在發(fā)現(xiàn)沿線有發(fā)射強(qiáng)信號(hào)的移動(dòng)基站后，協(xié)調(diào)移動(dòng)公司降低強(qiáng)信號(hào)的發(fā)射功率，一般情況下移動(dòng)公司會(huì)降低3～4 dB的信號(hào)強(qiáng)度，如果對(duì)干擾情況沒(méi)有什么改善，此時(shí)可以采取將使用強(qiáng)信號(hào)的小號(hào)頻點(diǎn)（一般在1～25號(hào)頻點(diǎn)范圍內(nèi)）更改至60號(hào)頻點(diǎn)以后頻率的處理方法，加大強(qiáng)信號(hào)與鐵路GSM-R頻段的頻率間隔來(lái)改善干擾情況，降低干擾。

參考文獻(xiàn)

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（收稿日期：2014-09-12）

GPRS network provides wireless data transmission service for railway GSM-R network. For improving the means of monitoring key net element equipment of railway GPRS network such as equipment and interfaces shared by national railways, an active monitoring system for GPRS network is developed based on .NET framework, which can rapidly collect and process operation and response conditions of the key net elements from application layer by means of detecting active state and running status of equipment in real time, in order to realize functions of monitoring actively key element equipment in real time, including RADIUS, DNS, GROS, GRIS, etc.

GPRS; GSM-R; active monitoring; key net element equipment

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.03.011

2015-05-31）